超高效液相色譜法測(cè)定環(huán)境空氣中13 種醛酮類化合物

尹燕敏，劉淼，孫欣陽(yáng)，鄒強(qiáng)

（蘇州環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇蘇州 215004）

醛和酮都是含有羰基官能團(tuán)的化合物，由于羰基具有多種反應(yīng)性能，因此醛酮類物質(zhì)被廣泛應(yīng)用于石油化工、合成纖維、染料、農(nóng)藥、木材加工及制漆等行業(yè)。大氣中醛酮類物質(zhì)除汽車尾氣、化工行業(yè)、木材加工防腐以及吸煙直接產(chǎn)生外，另一主要來(lái)源是有機(jī)物經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，是光化學(xué)煙霧的主要成分［1-3］。醛酮類化合物具有慢性毒性，會(huì)刺激皮膚與粘膜及毒害中樞神經(jīng)系統(tǒng)。醛酮類化合物多存在于家具、塑料制品中，會(huì)自動(dòng)釋放至空氣中，濃度隨著時(shí)間積累逐步增加，對(duì)人體健康有很大的危害，因此空氣中醛酮類化合物的檢測(cè)受到人們的關(guān)注［4-5］。

國(guó)內(nèi)外對(duì)醛酮類分析檢測(cè)方法報(bào)道較多，空氣中醛酮類化合物的測(cè)定主要有光度法［6］、氣相色譜法［7-8］、液相色譜法等［9-11］。其中光度法方法簡(jiǎn)單，但通常測(cè)定組分單一，有時(shí)不能排除其它化合物的干擾。色譜法測(cè)定醛酮類化合物通常用2，4-二硝基苯肼（DNPH）衍生生成2，4-二硝基苯腙類衍生物，然后用氣相色譜或液相色譜測(cè)定。由于許多醛酮類衍生物在高溫下很不穩(wěn)定，使氣相色譜法分析醛酮類化合物受到一定的限制。而液相色譜法因干擾少、靈敏度高、分離效果好而應(yīng)用最為廣泛［12-14］，普通液相色譜法分析時(shí)間大多超過(guò)30 min［15］，效率較低，使用超高效液相色譜能在保證分離度的同時(shí)，大幅度縮短分析時(shí)間。

筆者用填裝DNPH 的硅膠基質(zhì)采樣管采樣，使醛酮類化合物與DNPH 反應(yīng)，生成有色化合物2，4-二硝基苯腙類衍生物，以水-乙腈為流動(dòng)相，采用二極管陣列檢測(cè)器檢測(cè)，分析了環(huán)境空氣中的醛酮類化合物，取得令人滿意的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

超效液相色譜儀：Acquity UPLC 型，配有二極管陣列檢測(cè)器（PDA），美國(guó)Waters 公司。

13 種醛酮類衍生物標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：具體見(jiàn)表1，溶劑均為甲醇，美國(guó)Accustandard 公司。

表1 13 種醛酮類衍生物標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液

乙腈：色譜純，美國(guó)Merck 公司。

針筒濾膜：0.2 μm，美國(guó)Waters 公司。

DNPH 采樣管：1 000 mg／6 mL，深圳市藍(lán)色海貝科技有限公司。

臭氧去除柱：200 mg，深圳市藍(lán)色海貝科技有限公司。

1.2 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制

醛酮類衍生物中間液：移取100 μL 醛酮類衍生物標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，加入乙腈定容至1 mL，搖勻。

醛酮類衍生物系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別移取醛酮類衍生物中間液8.0、20.0、40.0、80.0、100.0 μL，加入乙腈定容至1 mL，搖勻，得到醛酮類衍生物系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，13 種物質(zhì)的質(zhì)量濃度列于表2。密封良好可保存1 個(gè)月。

表2 醛酮類衍生物系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液質(zhì)量濃度 mg／L

1.3 樣品的采集與保存

采樣前檢查采樣管路氣密性，調(diào)節(jié)采樣器流量為300 mL／min，將兩根DNPH 采樣管串聯(lián)，前端再串聯(lián)臭氧去除柱，采樣180 min，采樣完畢后密封并用錫紙包好，于4 ℃以下保存，盡快分析。

1.4 樣品的處理

采樣管前后兩管分別用乙腈洗脫，用注射器緩慢加入5 mL 乙腈至DNPH 采樣管中，流向與采樣時(shí)氣流方向相反，用乙腈定容至5 mL 后過(guò)0.2 μm濾膜，采用超高效液相色譜分別進(jìn)樣分析。

1.5 色譜條件

色譜柱：BEH C18型色譜柱（50 mm×2.1 mm，1.7 μm，美國(guó)Waters 公司）；柱溫：25℃；流量：0.4 mL／min；檢測(cè)器：二極管陣列檢測(cè)器，波長(zhǎng)為360 nm；流動(dòng)相：A 為乙腈，B 為水，梯度洗脫條件設(shè)置列于表3。

表3 梯度洗脫程序

2 結(jié)果與討論

2.1 臭氧的影響

臭氧易與衍生劑DNPH 及衍生后的腙類化合物發(fā)生反應(yīng)，使測(cè)定結(jié)果偏低。對(duì)比前端串聯(lián)／不串聯(lián)臭氧去除柱的情況，發(fā)現(xiàn)在不串聯(lián)臭氧去除柱的情況下，甲醛濃度測(cè)定值顯著低于串聯(lián)臭氧去除柱的情況，故采樣時(shí)在DNPH 采樣管前端串聯(lián)臭氧去除柱以去除臭氧的干擾。

2.2 流動(dòng)相條件的優(yōu)化

根據(jù)文獻(xiàn)［16］，選擇波長(zhǎng)為360 nm。在選擇流動(dòng)相溶劑時(shí)要考慮溶劑的沸點(diǎn)、粘度和紫外吸收波長(zhǎng)，可以通過(guò)在水中加入不同有機(jī)溶劑改變?nèi)軇┑臉O性，對(duì)色譜條件進(jìn)行選擇和優(yōu)化，不僅應(yīng)使待測(cè)組分完全分離，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)待測(cè)組分與樣品基質(zhì)中干擾物質(zhì)的分離。研究了乙腈-水、甲醇-水為流動(dòng)相以及不同的梯度洗脫條件。試驗(yàn)結(jié)果表明，甲醇-水體系的分析時(shí)間較乙腈-水體系更長(zhǎng)，繼而調(diào)整乙腈與水的比例，在15 min，乙腈與水的體積比為50∶50 時(shí)，甲基丙烯醛、2-丁酮無(wú)法分離；在乙腈與水的體積比為40∶60 時(shí)，甲基丙烯醛、2-丁酮可以得到一定的分離，減少乙腈比例，甲基丙烯醛、2-丁酮無(wú)法得到進(jìn)一步改善，且出峰時(shí)間較長(zhǎng)，故選擇乙腈與水的體積比為40∶60。在此色譜條件下，丙烯醛、丙酮及甲基丙烯醛、2-丁酮可得到較好的分離。綜合比較分離效果、基線漂移情況以及分析時(shí)間等，最終采用乙腈-水（40∶60）作為流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫以達(dá)到最佳分離。

圖1 13 種醛酮類衍生物標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜圖

2.3 線性方程、線性范圍和檢出限

按照1.5 色譜條件，依次對(duì)醛酮類系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)樣分析，以保留時(shí)間定性，色譜峰面積定量。以色譜峰面積（Y）為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度（X）為橫坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算線性方程和相關(guān)系數(shù)，結(jié)果列于表4。由表4 可知，13 種醛酮類衍生物在各自線性范圍內(nèi)與色譜峰面積線性關(guān)系良好。

表4 13 種醛酮類衍生物的保留時(shí)間、線性方程、相關(guān)系數(shù)

以2～5 倍基線噪聲對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度進(jìn)行空白加標(biāo)，計(jì)算7 個(gè)測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3.143 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為檢出限［17］。測(cè)得分析13 種醛酮類衍生物的檢出限為0.019～0.030 mg／L，若采樣體積為50 L，測(cè)定環(huán)境空氣中醛酮類化合物的最低檢測(cè)濃度為0.15～0.28 nmol／mol。

2.3.3 精密度試驗(yàn)

采 用 低 濃 度（0.20～0.52 mg／L）、高 濃 度（0.80～2.1 mg／L）兩個(gè)水平的13 種醛酮類衍生物驗(yàn)證精密度，分別重復(fù)測(cè)定6 次，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果列于表5 與表6。由表5、表6 可知，低濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.7%～6.9%，高濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.1%～4.0%，表明該方法精密度良好。

表5 低濃度（0.20～0.52 mg／L）精密度試驗(yàn)結(jié)果（n=6）

表6 高濃度（0.80～2.1 mg／L）精密度試驗(yàn)結(jié)果（n=6）

2.3.4 空白DNPH 采樣管的測(cè)定

按照與實(shí)際樣品測(cè)定相同的預(yù)處理?xiàng)l件及儀器條件進(jìn)行空白采樣管的測(cè)定。由于實(shí)驗(yàn)室及環(huán)境中廣泛存在甲醛、乙醛、丙酮等組分，多個(gè)生產(chǎn)廠家的DNPH 采樣管均有不同程度的甲醛、乙醛、丙酮檢出。因此實(shí)際樣品分析時(shí)應(yīng)扣除采樣管空白后進(jìn)行計(jì)算。

2.3.5 加標(biāo)回收試驗(yàn)

分別采集實(shí)際樣品，將串聯(lián)的前后兩個(gè)采樣管樣品分開(kāi)解吸，實(shí)際樣品中后管均未檢出醛酮類衍生物，前管分別測(cè)定到甲醛0.269～0.318 μg、乙醛0.234～0.265 μg、丙酮0.441～0.548 μg、苯甲醛0.245～0.348 μg，其余醛酮類化合物均低于檢出限。加入一定量的醛酮類衍生物標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，平行測(cè)定6 次，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果列于表7。由表7 可知，當(dāng)加標(biāo)水平為0.80～2.10 μg 時(shí)，13 種醛酮類衍生物的平均加標(biāo)回收率為79.4%～106%，6 次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.8%～8.7%，可知本法準(zhǔn)確度良好。

表7 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

環(huán)境空氣中13 種醛酮類化合物可采用涂漬DNPH 的采樣管采樣，乙腈洗脫，超高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)器檢測(cè)，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，13 種醛酮類化合物的方法檢出限為0.15～0.28 nmol／mol，實(shí)際樣品加標(biāo)回收率為79.4%～106%，可以滿足環(huán)境空氣中醛酮類化合物含量的分析。