室内空气中甲醛检测的能力验证结果及分析

高洋洋王 玮 赵媛媛刘 鑫 高 峰 刘来福

（北京市西城区疾病预防控制中心 北京 100120；2.北京出入境检验检疫局）

室内空气中甲醛检测的能力验证结果及分析

高洋洋1王 玮1赵媛媛1刘 鑫2高 峰2刘来福2

（北京市西城区疾病预防控制中心 北京 100120；2.北京出入境检验检疫局）

参加室内空气中甲醛检测的能力验证实验，并针对结果报告进行分析。盲样按照甲醛检测作业指导书的步骤进行稀释，应用GB/T 18204.2-2014酚试剂分光光度法进行测定。能力验证结果显示：低浓度样品满意，高浓度样品不满意。从实验环境、实验用水、玻璃量器质量差异、标准溶液、稀释步骤和比色测定的影响因素等多方面进行了测定和分析，得知在确保实验环境无污染和实验用水本底值较低的情况下，选择优质的玻璃仪器及合适的稀释方法减少允差，使得补测盲样的实验结果满意。

甲醛；能力验证；分光光度法

1 前言

甲醛（HCHO）是一种无色、具有强烈刺激性气味的气体，易溶于水、醇和醚，沸点为-21℃，室温极易挥发，温度越高挥发越快。由于甲醛具有较高毒性，在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位。大气中甲醛的主要来源于塑料、橡胶、脲醛泡沫、树脂、隔热材料、黏合剂、皮革、纺织、制药、汽车尾气和其他工业生产等，家庭室内甲醛主要来源于装饰材料。目前，因甲醛造成的大气环境、室内空气和公共场所空气污染已经引起了人们的高度关注，有关甲醛对人体危害的报道也越来越多[1-3]。

当室内空气中甲醛超过国家卫生标准时，可引起眼部、上呼吸道刺激症、皮肤过敏反应以及变态反应[4]。例如，甲醛含量为0.1 mg/m3时可产生异味，使人身体不适；0.5 mg/m3时可引起流泪；0.6 mg/m3时可引起咽喉不适或疼痛；12-24 mg/m3时感到呼吸困难、咳嗽、胸闷和头痛；大于60 mg/m3时可能引发肺炎、肺气肿甚至死亡。长期接触较高浓度的甲醛对呼吸系统、神经系统、肝脏、皮肤、免疫系统等都有一定的毒害作用[5]。甲醛还有致畸、致癌作用，遗传毒性研究发现甲醛能引起基因突变和染色体损伤[6]。国际癌症研究所（IARC）专家组认为，有足够的证据可以证明甲醛可引起人类的鼻咽癌、鼻腔癌和鼻窦癌，并有证据证明甲醛可引发白血病[7]。

甲醛是评价空气质量的重要检测项目，国内外有关空气中甲醛的检测方法种类众多，包括分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法、示波极谱法、电化学分析法等等。分光光度法是测定甲醛的常用分析方法，由于所用仪器设备简单，操作快速方便，已在各个领域广泛应用。本实验室参加此次能力验证实验，其作业指导书虽未强制指定测定方法，但推荐采用GB/T 18204．2-2014《公共场所卫生检验方法第2部分：化学污染物 7．2酚试剂分光光度法》[8]。

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 主要仪器

WFJ 2100可见分光光度计：优尼柯（上海）仪器有限公司；TE 612-L电子天平：德国赛多利斯；纯水仪：北京同泰联科技发展有限公司。

2.1.2 试剂

酚试剂：沃德公司；盐酸（优级纯）、硫酸铁铵（分析纯）：购自国药集团化学试剂有限公司；甲醛标准溶液 1 号：10．4 mg/mL，2 mL/支， 有效期至 2017 年11月，中国计量科学研究院；甲醛标准溶液2号：0．1 mg/mL，20 mL/支，有效期至 2017年 9月，北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司；甲醛质控样品1号：安珀瓶包装，20 mL/支，批号 204522，有效期至2017 年 6 月，标准值为（0．715±0．041）mg/L，环境保护部标准样品研究所；甲醛质控样品2号：安珀瓶包装，20 mL/支，批号204523，有效期至2017年10月，标准值为（1．20±0．08） mg/L，环境保护部标准样品研究所；甲醛质控样品3号：安珀瓶包装，20 mL/支，批号204526，有效期至2019年11月，标准值为（0．809±0．045）mg/L， 环境保护部标准样品研究所；盲样 a（安珀瓶包装，20 mL/支）、盲样 b（安珀瓶包装，20 mL/支）、补测盲样（安珀瓶包装，2 mL/支）：均来自北京市产品质量监督检查院。

2.2 方法

2.2.1 原理

甲醛与试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化，形成蓝绿色化合物，根据颜色的深浅，比色定量。

2.2.2 溶液配制

（1）吸收液原液：称取 0．10 g 酚试剂，用纯水溶解后定容至100 mL容量瓶，冰箱保存。

（2）吸收液：量取5 mL吸收原液，加入 95 mL纯水至100 mL具塞量筒中，现用现配。

（3）硫酸铁铵溶液：称取 1．0 g 硫酸铁铵，用 0．1 mol/L盐酸溶液溶解，并稀释至100 mL。

2.2.3 分析步骤

2.2.3.1 样品稀释

所有样品检测前均平衡至室温，摇动混匀。

分别用移液管移取10 mL质控样品1号、质控样品2号、盲样a、盲样b于250 mL容量瓶中，用吸收液稀释至刻度线。

移取补测盲样1 mL于100 mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度线；再移取5 mL稀释后的溶液于250 mL容量瓶中，用吸收液稀释至刻度线，为补测盲样1号；重复上述2次稀释过程，制备出补测盲样2号、补测盲样3号。

2.2.3.2 标准曲线溶液配制

用移液管移取甲醛标准溶液1号1mL于100 mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度线，配制成104 μg/mL的甲醛中间液。从上述溶液中准确吸取0．97 mL于已加入5 mL吸收原液的100 mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度线，配成1．00 μg/mL甲醛标准使用液。（若用甲醛标准溶液2号，则用移液管移取标准溶液10 mL于100 mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度线，再移取上述溶液10 mL于已加入5 mL吸收原液的100 mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度线，配成1．00 μg/mL甲醛标准使用液。）在10 mL比色管中分别加入 甲 醛 标 准 使 用 液 0、0．10、0．20、0．40、0．60、0．80、1．00、1．50、2．00 mL 和 吸 收 液 5．00、4．90、4．80、4．60、4．40、4．20、4．00、3．50、3．00 mL 混匀，待测。

2.2.3.3 样品配制

在10 mL比色管中分别加入稀释后的质控样品及盲样1．00mL和酚试剂吸收液4．00mL混匀，待测。

2.2.3.4 测定方法

按照GB/T 18204．2-2014[8]进行测定。各管中加入0．4 mL硫酸铁铵溶液摇匀，室温放置20 min，在630 nm波长下用1 cm比色皿以纯水作参比测定各溶液吸光度。

3 结果

甲醛检测能力验证结果报告见表1。由表1可看出，盲样a和盲样b均有不同程度的正偏差。｜Z｜≤2 为满意结果，2＜｜Z｜＜3 为可疑结果，｜Z｜≥3 为不满意结果。本次能力验证盲样 b 的｜Z｜为 3．19，结果评定为不满意，其准确度不符合能力验证要求。补测盲样的结果为满意，｜Z｜小于2，说明原因查找正确，整改及时。

表1 甲醛检测能力验证结果报告表

4 讨论

4.1 实验环境的影响

实验室的环境因素包括温度、湿度、通风状况、照明和气体污染等，为保证检测工作的正常进行，确保实验的真实性和准确性，需关注环境因素对实验结果产生的直接或间接的影响。室温不能过高或过低，冬季和夏季应提前打开空调稳定室温，保证实验过程中温度和湿度相对稳定。标准溶液配制及玻璃量器校正的温度应为20℃；显色温度应为20℃-30℃。实验前还应彻底清洁消毒，避免环境中的甲醛影响测定结果。

能力验证结果下发后，发现两个盲样的测定结果均偏高。为了考查实验室环境是否被污染，特设计以下实验：

用移液管吸取5 mL甲醛吸收液于小烧杯中，分别敞口放置于甲醛实验室操作台和其他实验室操作台，18 h后测定其吸光度。结果显示：甲醛实验室吸光值高达0.4以上，相当于甲醛浓度高于0.1 mg/m3；其他实验室吸光度值接近日常测定的空白样品值。由于短时间、高浓度和多次测定，使得实验室空气被甲醛严重污染。

在测定补测盲样品前，预先做好甲醛实验室的开窗通风工作，并再次测定环境中的甲醛的吸光度值，确保其未受任何污染；配制或使用甲醛吸收液时，尽量减少敞口的时间，现用现配；配制标准曲线系列时，只有加入液体时打开具塞，其余步骤都盖紧具塞。

4.2 实验用水的影响

标准曲线中零浓度管的吸光值为本底值，标准曲线中各个浓度点都需减去本底值后再拟合标准曲线系列。为了考查实验用水对本底值的影响以及本底值对标准曲线系列的影响，特设计以下实验：

取纯水仪收集瓶中的实验用水配制甲醛吸收液，进行6次本底值的测定，其吸光值在0.021至0.038之间。然后，检查纯水仪过滤配件有效期、更换进水口桶装水、清洗抽水管路并清空收集瓶，重新收集新的实验用水；重新清洗10 mL比色管，控干；重新配制甲醛吸收液、硫酸铁铵溶液后，再次测定6次零浓度管的吸光值均在0.012至0.019之间。由此可见，两次测定值有较大差异，实验用水应现用现配，不能长时间放置，以免影响本底值。

为了考查本底值对标准曲线系列的影响，任选上述两条标准曲线进行比较，见图1。由图1可知：若曲线本底值低，则扣除本底值后的其他各浓度点较高，线性相关性R值略高，曲线斜率较高，灵敏度较高。

因此，实验中应避免实验用水对本底值的影响，从而通过提高标准曲线的斜率提高检测灵敏度，提升检测水平和检测质量。

图1 不同本底值的两条标准曲线的比较

4.3 玻璃量器的质量差异

实验中所用的移液管和容量瓶均为专管专用和专瓶专用，准确度等级均为A级。应用衡量法对多支移液管进行纯水的反复多次电子分析天平测定，记录数据并比较，选出容量允许误差较小的贴标签后备用。质控样品1号、质控样品2号，盲样a、盲样b取样时需使用允许误差最小的移液管。

由于盲样b得到的检测结果为不满意，经排查原因发现，单标容量瓶并未进行纯水质量的测定。在实验室温度20℃，湿度为22%的条件下，测定3次盲样b的250 mL A级单标容量瓶的质量的平均值为249.05 g，相对允差为0.38%，其数值不能满足GB/T 12806-2011《实验室玻璃仪器 单标线容量瓶》[9]的容量允差（±0.15 mL）及相对允差低于0.06%的要求。初步判定为定容体积不准确导致盲样b在样品稀释时浓度较高。

由于容量瓶的测定值对实验结果的影响无法进行量化评价，所以设计下一步实验，将容量瓶和移液管在其余测试条件相同的情况下分成3个不同组别，分别是参考标准物质组、盲样a组、盲样b组。检测同一个参考标准物质（标准值为0.809±0.045），考察不同组别的玻璃量器对实验结果的影响（表2）。

表2 不同组别所用容量瓶和吸量管测定参考标准物质结果比较

由表2可知，不同组别所用的玻璃量器对检测结果的影响显著。虽然测定的参考标准物质结果均在其不确定度范围内，但能力验证实验不同于日常检测，只有无限接近真值才能取得满意的结果。而且，验收玻璃量器时，应严格按照国标进行校准，虽标有A级准确度，但很可能不符合标准。上述实验测定值都存在正向偏差，很可能是测定数值偏大的原因。

玻璃量器的质量差别，尤其是实验前未进行纯水质量测定的容量瓶直接影响了实验的准确度，使得结果值偏高较多，｜Z｜高达3.19。定容盲样b的容量瓶的相对允差远远超过了国家标准的规定的相对允差，使得其在样品稀释步骤中产生较大误差。所以，实验中需要用到的玻璃量器应用衡量法反复多次天平测定，记录数据并比较，选出容量允许误差满足国标要求的，甚至更小的量器进行后续实验的测定。

4.4 不同批次的甲醛标准溶液的差异

在日常检测中发现批次不同的甲醛标准溶液配制标准曲线时，有的浓度点略高或者略低。但是，由于标准曲线的微小差别并不影响其线性及灵敏度，而且同一批号的标准溶液配制标准曲线时也可能由于环境温度及反应时间的不同而产生微小差别，此种差异经常被忽略不计。本项目设计了用不同批次的标准溶液配制标准曲线测定同一个质控样品的实验，测定结果见表3。

表3 不同批次的标准溶液配制标准曲线测定同一质控样品的测定值

由此可见，不同批次的标准溶液配制标准曲线测定同一个质控样品时略有差异，可能产生实验偏差。日常测定样品时，应多多关注标准溶液，如遇批次不同，应适量增加质控样品的测定频次，维持较高的实验准确度水平。

4.5 不同稀释方法的差异

作业指导书中要求将盲样a和盲样b稀释25倍，并没有明确玻璃器具的使用规格。而稀释25倍，可选择的容量瓶和吸量管的搭配种类较多，稀释方法至少有3种，分别为2 mL稀释至50 mL；4 mL稀释至100 mL（分度吸量管标称容量为5 mL，取4 mL溶液至100 mL容量瓶）；10 mL稀释至250 mL。根据JJG 196-2006《中华人民共和国国家计量检定规程 常用玻璃量器规定》，准确度等级为A级的不同计量器具的允差及相对允差均有所不同，其结果见表4。

表4 不同稀释方法的允差及相对允差

计量器具对整个系统的不确定度的影响通过相对允差进行传递。由表4可以看出，随着计量器具的容量的增大，虽然容量允差逐渐增大，但相对允差逐渐减小。因此，第三组用单标线吸量管吸取10 mL溶液至250 mL容量瓶的稀释方法相对允差最小，可以有效地降低测定结果的不确定度。由于盲样和质控样品规格均为20 mL，稀释时需要用少量该样品溶液润洗吸量管，所以实验设计的单标线吸量管最大体积为10 mL，暂不需要研究更大标称容量。

4.6 不同稀释溶液的差异

由于作业指导书中未明确稀释溶液种类，稀释盲样a和盲样b时，选择了两种稀释溶液，分别为纯水和吸收液。测定结果见表5。

表5 不同稀释溶液测定盲样a和盲样b的结果比较

由表5可看出，与纯水比较，选用吸收液作为稀释溶液所得的测定结果相对稳定，相对标准偏差较小，所以上报两个盲样结果数值时均选用吸收液组的数值。值得注意的是，结果评价为不满意的盲样b不同稀释液的平均值的相对标准偏差已高达1.7%，而盲样a只有0.1%。此种现象已间接表明盲样b的稀释步骤可能存在问题，应该深入分析。但是，在时间紧、任务急、压力大的情况下，实验员没有做到多方面比较，仅关注表面现象，缺少分析深度和广度，导致稀释操作步骤扩大了盲样b的测定结果的不确定度，实验结果不准确。

补测样品时，作业指导书对样品稀释步骤做了较大的改变：移取补测盲样1 mL于100 mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度线，再移取5 mL稀释后的溶液于250 mL容量瓶中，用吸收液稀释至刻度线，为补测盲样1；重复上述2次稀释过程，制备出补测盲样2、补测盲样3。每个试样平均测定2次。由于补测样品的作业指导书写明了每个稀释步骤的溶液种类和体积、平行样品数量及测定次数，使得参加能力验证的实验室能够统一操作，尽量减少不必要的实验室间误差。

4.7 比色测定的影响因素

由于参加补测实验机会难得，如果结果仍然不满意或可疑，将不再组织补测，所以比色测定时，格外重视相关影响因素。

实验的检测方法为分光光度法，使用的检测设备为WFJ 2100可见分光光度计。使用前应检查仪器是具有计量部门的检定合格证书，并在有效期范围内，保证使用波长630 nm的准确度。日常工作中定期做好仪器保养和维护，并对保养和维修做好相关记录，确保仪器状态正常。每次使用后，及时填写仪器使用记录。

使用比色皿时，应先用棉棒蘸取无水乙醇擦洗比色皿内壁及外壁以保证其清洁，然后进行两个比色皿配对性检验，确保无吸光度差异；标准曲线浓度应按由低至高的顺序测定；测定最高浓度点后，彻底清洗比色皿，并和参比溶液比较吸光度，确保无污染。各曲线浓度和样品至少润洗一次，避免相互干扰。最后，在每次实验后及时彻底清洁比色皿，放入比色盒中保存，不要将其随意放在仪器周围以免不慎溅入其他液体造成污染。

5 结语

室内空气检测中，甲醛的测定是一项重要的检测项目。参加能力验证实验是外部质量控制的重要保证方法，是确保实验室具有较高检测水平而对其检测能力进行考核和监督，使得实验室出具的检测数据更加科学可靠。实验室环境被严重污染、实验用水影响本底值、玻璃量器的质量差别较大、标准溶液的差别、稀释及比色的操作不当都可能是能力验证实验高浓度盲样b取得不满意结果的主要原因。虽然初次参加能力验证没有取得满意结果，但是此次能力验证排查出很多日常检测不规范或忽略的问题，具有较深远的重大意义。经过及时整改，补测实验取得了满意结果，通过了能力验证考核，同时实验人员排查问题、分析问题、解决问题的能力有所提高，积累了丰富的经验。

[1]Indang M N，Abdulamir A S，Bakar A A，et al.A review：methods of determination of health-endangeringformaldehyde in diet[J].Res J Pharmacol，2009，3（2）：31-47.

[2]朱杰丽，吕爱华，柴振林，等.食品中甲醛检测方法研究进展[J].江苏农业科学，2013，41（1）：280-282.

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[7]陈雯雯，邵华.空气中甲醛的快速简易检测方法的研究进展[J].中国卫生检验杂志， 2008，18（4）：753-755.

[8]GB/T 18204.2-2014公共场所卫生检验方法 第2部分[S].

[9]GB/T 12806-2011实验室玻璃仪器 单标线容量瓶[S].

[10]JJG-196-2006中华人民共和国国家计量检定规程 常用玻璃量器检定规程[S].

Ability Validation Results and Analysis on the Determination of Formaldehyde in Indoor Air

GAO Yangyang1， WANG Wei1， ZHAO Yuanyuan1， LIU Xin2， GAO Feng2， LIU Laifu2
（1.Xicheng District Center for Disease Control and Prevention，Beijing， 100120；2.Beijing Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau）

To participate in the ability validation experiment on the determination of formaldehyde in indoor air and analyze the report of results，the blind samples were diluted according to the work instructions （Standard operation procedure） of formaldehyde testing，and determined according to the phenol reagent spectrophotometric method of GB/T 18204.2-2014.The ability validation results showed that the low concentration sample was satisfied and the high concentration sample was not satisfied.The environment，water，difference of glassware quality，standard solution，dilution steps and influence factors in spectrophotometric method were determined and analyzed.It was demonstrated that under the condition which the environment was non-pollution，the background of water was low，the result of next blind sample was satisfied if choosing the better glass instruments and suitable dilution method to reduce tolerance.

Formaldehyde；Ability Validation；Spectrophotometric Method

O657.32

E-mail：gaoyangyang@bjxccdc.cn

北京市科委课题 （Z161100003016006）

2017-03-16