UHPLC 法测定工作场所空气中的甲醛*

潘春燕，徐银菊，王 琪，朱鹏飞，钱 星

（无锡市疾病预防控制中心 江苏省职业卫生重点实验室，江苏 无锡 214023）

甲醛，又称蚁醛，化学式为HCHO，分子量是30.03，在工作场所空气中以蒸汽态存在，是无色有刺激性气味的气体，已被世界卫生组织明确为1 类致癌物[1]。甲醛可以破坏细胞的蛋白质，长期吸入会对生物体的中枢神经、内分泌系统、呼吸系统等造成损害，急性、严重情况下可导致生物体的死亡[2，3]，因甲醛造成的大气环境、工作场所及公共场所的空气污染，已经引起了大众的普遍关注[4，5]。目前，检测甲醛的方法较多，包括分光光度法[1,6，7]、气相色谱法[8]、示波极谱法[9]、光电光度法[10]、化学传感法[10]、高效液相色谱法[11，12]、离子色谱法[13]等[14]，其中，色谱法的测定过程不易受样本基质及试剂颜色的干扰。液相色谱法的前处理过程中不需要衍生化操作，硅胶管直接经洗脱后进行分析，此外，超高效液相色谱法相较高效液相色谱法分析时间更短、专属性更强，同时，消耗的有机试剂量也更少，能在短时间内迅速反馈检测结果。依据GBZ/T 210.4-2008《职业卫生标准制定指南 第4 部分：工作场所空气中化学物质测定方法》，本文建立了使用2,4-二硝基苯肼（DNPH）硅胶管采集工作场所空气，并用超高效液相色谱法测定甲醛的方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

UV-2550 型紫外可见分光光度计（日本岛津公司）；Nexera-X2 型超高效液相色谱仪（日本岛津公司）；QT-2AL 型大气采样器（常州市成丰流量仪表）；溶剂解析型硅胶管（内装350mg 的2,4-二硝基苯肼，上海安谱实验科技股份有限公司）。

1000mg·L-1甲醛-2,4-二硝基苯腙标准溶液（上海安谱实验科技股份有限公司）；1000μg·mL-1水中甲醛标准溶液（北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司）；乙腈（色谱级 德国默克公司）；实验用水为实验室自制超纯水。

1.2 实验方法

1.2.1 色谱条件 色谱柱为BEH C18柱（1.7μm，2.1×100mm），波长为350nm，柱温为35℃，流动相为乙腈∶水=40∶60（V∶V），等度洗脱，流速为0.3mL·min-1，进样量为2μL。

1.2.2 标准使用溶液的制备 准确移取一定量的甲醛-2,4-二硝基苯腙标准溶液于10mL 容量瓶中，用乙腈定容至刻度，配制成10μg·mL-1（以甲醛计）的标准使用溶液，并于冰箱中4℃保存。

1.2.3 样品采集、运输和保存

（1）长时间采样 在采样点打开DNPH 硅胶管两端，以1L·min-1的流量采集50min 空气样品。

（2）样品空白 将DNPH 硅胶管带至采样点，除不连接采样器采集空气样品外，其余操作同（1）。采样后立即封闭两端，置清洁样本箱内运输和保存。

1.2.4 供试品溶液的制备 打开采过样的DNPH硅胶管前、后管塞，用约5mL 乙腈洗脱硅胶采样管，洗脱流向与采样时气流方向相反，见图1，洗脱液收集于5mL 容量瓶中，最终用乙腈定容至刻度，洗脱液经0.22μm 聚丙烯微孔滤膜过滤后，待测。

图1 采样与洗脱流程示意图Fig.1 Schematic diagram of sampling and elution process

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的选择

（1）色谱柱的选择 甲醛-2,4-二硝基苯腙与2,4-二硝基苯肼均不是强极性物质，且两者极性接近，相较于C8柱，C18柱上的非极性基团更多，两者易在C18柱上有更好的分离效果，最终选择C18柱。

（2）检测波长的确定 依据产物甲醛-2,4-二硝基苯腙的紫外（190～500nm）扫描图（图2），最大吸收波长为350nm，最终确定以350nm 为测定波长。

图2 甲醛-2,4-二硝基苯腙的紫外扫描图Fig.2 UV scan chromatograph of formaldehyde-2,4-dinitrophenylhydrazone

（3）流动相的选择 甲醛-2,4-二硝基苯腙及2,4-二硝基苯肼均易溶于乙腈，流动相选择与洗脱剂一致，整体干扰小，且峰型好。

2.2 专属性实验

甲醛与2,4-二硝基苯肼的反应产物为甲醛-2,4-二硝基苯腙，甲醛在被采样器收集过程中，到达2,4-二硝基苯肼吸附管中会和涂敷在填料中的2,4-二硝基苯肼反应，采样结束后，用乙腈洗脱，洗脱液中为反应生成的甲醛-2,4-二硝基苯腙和未反应的2,4-二硝基苯肼，2,4-二硝基苯肼和甲醛-2,4-二硝基苯腙的最大吸收波长相近，在整个测定工作中，通过调节流动相的比例，可做到互不干扰，综合考虑选择乙腈∶水为40∶60（V∶V），该方法专属性强（见图3）。

图3 甲醛加标样品比较图Fig.3 Comparison chromatograph of formaldehyde spiked samples

此外，甲醛与2,4-二硝基苯肼为1:1 反应，因而甲醛的物质的量与产物甲醛-2,4-二硝基苯腙的物质的量比例也为1:1，所以在测定过程中，从甲醛-2,4-二硝基苯腙的标准溶液开始即以甲醛来定量，计算工作场所空气中的甲醛含量时，可直接省去其中的折算过程，根据以甲醛计的标准曲线计算的样品含量即为洗脱后的样品中甲醛的含量浓度。

2.3 线性关系

按照已确定的色谱条件，将仪器调至最佳测定状态，对0.00、0.01、0.02、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00μg·mL-1的标准系列进行3 次测定，回归方程为y=253272x-10536.4，r=0.9999。连续10次测定0.01μg·mL-1的标准溶液，10 次测定平均值为0.0111，标准差S=0.0003，根据公式计算，本法检出限为0.001μg·mL-1，最低检出浓度为0.0001mg·m-3（以采集50L 空气样品计）。

2.4 精密度实验

配制0.80、1.50、8.00μg·mL-1（以甲醛计）的甲醛-2,4-二硝基苯腙标准溶液，每个浓度平行测定6 次，重复3d，计算相对标准偏差（RSD），结果见表1。

表1 精密度实验结果（n=6）Tab.1 Results of precision test（n=6）

批内精密度为0.12%~0.17%，批间精密度为0.46%~1.20%。

2.5 回收率实验

在样品洗脱液中，分别加入甲醛-2,4-二硝基苯腙标准溶液（100μg·mL-1，以甲醛计）0.06、0.15、0.40mL，其加入量为6、15、40μg，各浓度平行6 份，随后用乙腈定容至5mL 容量瓶刻度，混匀过滤后测定，计算加标回收率，结果见表2。

表2 回收率实验结果（n=6）Tab.2 Results of recovery（n=6）

平均加标回收率为98.1%。

2.6 解析效率实验

取18 根DNPH 吸附管，分为3 组，每组6 支，分别加入浓度为1000μg·mL-1的水中甲醛标准溶液0.0025、0.005、0.010mL，加 入 量 分 别 为2.5、5.0、10.0μg，加标后立即封闭采样管两端，4℃放置过夜，翌日，洗脱处理，测定每支管内的甲醛吸附量，同时做空白对照，计算解析效率，结果见表3。

表3 解析效率实验结果（n=6）Tab.3 Results of analytical efficiency test（n=6）

平均解析效率为98.7%~105.2%。

2.7 稳定性实验

取30 根DNPH 吸附管，分为5 组，每组6 支，每支加入0.010mL 的1000μg·mL-1 的水中甲醛标准溶液，相当于每支加入10.0μg 甲醛，立即用帽套紧套管的两端，在4℃保存，分别于当天及3、7、15、30d 进行测定，以当天的测定结果为100%，计算存放不同时间的样品损失率，以损失率小于10%为符合稳定性要求，结果见表4，若采样后的吸附管不能及时洗脱时，可在4℃下短期保存，不超过15d。

表4 稳定性实验结果（n=6）Tab.4 Results of stability test（n=6）

2.8 采样效率实验

串联2 根DNPH 采样管，短时间采样以2L·min-1采集15min、长时间采样以1L·min-1采集120min，各采集3 次，同时采集样品空白，分别测定前、后采样管中相对应的甲醛含量，结果见表5。

表5 采样效率测试结果（n=3）Tab.5 Results of sampling efficiency test（n=6）

平均采样效率为100%。

2.9 现场样品含量测定

采用本方法对某些工作场所采样，共选10 个采样点，测定工作场所空气中的甲醛，测得工作场所空气中甲醛的浓度为0.0319~0.0808mg·m-3。

3 结论

本实验中，使用的2,4-二硝基苯肼的吸附管中2,4-二硝基苯肼的载量为350mg，与甲醛完全等量反应时，甲醛的质量可达53.05mg，按空气采样体积为50L 计算，测定空气中的甲醛浓度可高达1060mg·m-3，依据国家标准，工作场所中甲醛最高容许浓度为0.5mg·m-3，此吸附管完全可满足日常工作场所空气中甲醛的监测要求。

综上，我们建立了工作场所空气中甲醛的2,4-DNPH 采样管采样、乙腈解析后超高效液相色谱检测方法，该方法操作简便，准确度高，精密度好，解析效率、稳定性实验等参数均符合GBZ/T 210.4-2008《职业卫生标准制定指南 第4 部分：工作场所空气中化学物质测定方法》的技术要求，采样后的DNPH吸附管在4℃下可保存15d，保存条件和样品稳定期限能够满足日常检测工作的需求，在条件允许情况下，应尽快测定，避免损失。