柱后衍生-高效液相色谱法测定土壤中甲醛的含量

魏嘉良，陈小玲，杨学灵，王文俊

(广州中科检测技术服务有限公司，广东 广州 510650)

甲醛作为工业生产的一个重要原料，在化工，纺织，防腐等领域中扮演者一个至关重要的角色。甲醛属一类致癌物，毒性大，对环境污染危害严重[1]。目前国内主要使用分光光度法以及高效液相色谱法来进行测定。姚洁丹等[2]采用乙酰丙酮分光光度法测定土壤中甲醛，分光光度法设备简单，但需通过加热蒸馏分离出样品中甲醛，检测过程均需实验者手动操作，耗时长，样品衍生后需马上分析。孔凡亭等[3]参考标准HJ997-2018《土壤和沉积物 醛、酮类化合物的测定 高效液相色谱法》[4]中使用的2,4-二硝基苯肼衍生-高效液相色谱法，该方法精密度好，抗干扰能力良好，能同时检测多种醛酮类物质，但样品前处理步骤复杂，耗时长，不利于大批量样品检测。

针对上述检测方法的优缺点，本人开发出一种使用柱后衍生-高效液相色谱(配备二极管阵列检测器)对土壤中甲醛的含量进行测定的方法。该方法方便，快速，重现性好，不易受污染，且通过紫外可见光光谱对目标物进行辅助定性，极大降低了假阳性结果的发生。

1 实 验

1.1 试剂和仪器

1.1.1 试 剂

磷酸(色谱纯)，上海阿拉丁；冰醋酸(分析纯)，上海阿拉丁；乙酸铵(色谱纯)，天津科密欧；乙酸钠(色谱纯)，天津科密欧；乙酰丙酮(分析纯)，天津科密欧。

1.1.2 实验仪器和设备

LC-20A高效液相色谱仪(二极管阵列检测器)，日本岛津公司；BS 110S电子天平，赛多利斯科学仪器有限公司；EasySep-1020柱后衍生装置，上海通微分析技术有限公司；SZD-10水平振荡器，常州金南仪器制造有限公司。

1.2 实验步骤

1.2.1 仪器工作条件

色谱柱：InertSustain AQ-C18反相色谱柱4.6×250 mm(UP)；0.2%磷酸等度洗脱；柱温：30 ℃；流速：1.0 mL/min；进样体积：10 μL；柱后衍生溶液：乙酸-乙酸铵-乙酰丙酮溶液=(63.5 g+7.5 mL+5 mL)/1 L水；衍生溶液流速：0.5 mL/min；衍生温度：100 ℃；二极管阵列检测器波长：420 nm。

1.2.2 样品制备

1.2.2.1 样品均相化

去除样品中的异物(石子、叶片等)，称取10 g(精确到0.01 g)样品于200 mL具聚四氟乙烯-硅胶衬垫螺旋盖的玻璃瓶中。同时称取另一份样品用于测定干物质含量或含水率。

1.2.2.2 样品萃取

在装有样品的提取瓶中，加入200 mL提取剂(5.3 g醋酸钠，用水溶解后加入2.0 mL冰醋酸，用水稀释定容至1 L)，密封，在水平振荡器中震荡不小于18 h，用一次性注射器抽取上清液通过0.45 μm一次性针筒过滤器(水相)过滤保留在样品瓶中备HPLC分析用。

1.2.3 定量方法

根据样品提取液中甲醛的浓度配制混合标准使用溶液，将不同浓度的工作溶液按浓度低到高进行HPLC测定，测定其峰面积。以峰面积为纵坐标，以目标化合物浓度(mg/L)为横坐标，外标法制作标准曲线。从标准曲线上查出样品中甲醛的浓度。

2 结果与讨论

2.1 按式(1)计算样品中目标物的质量浓度

(1)

式中：W——样品中目标化合物含量，mg/kg

ρ——由标准曲线计算所得试样中目标化合物质量浓度，mg/L

V——试样定容体积，mL

m——样品称取量，g

Wdm——样品干物质含量

2.2 校准曲线

将不同类别的工作溶液按浓度低到高的进行HPLC测定，外标法制作标准曲线(通过原点)。得到甲醛标准曲线方程为：Y=59132.4X，相关系数为：r=1.0000(Y-峰面积，X-甲醛的浓度，mg/L)标准曲线如图1所示。

图1 甲醛的标准曲线

2.3 专属性

2.3.1 保留时间

选取了甲醛标准样品，甲醛加标样品以及空白样品做保留时间的专属性实验，见图2，由图2可见，标准样品及加标甲醛出峰时间均在3.650 min附近，空白样品在此时间附近并无杂峰干扰。

图2 三个样品的高效液相色谱图(检测波长：420 nm)

2.3.2 紫外-可见光光谱辅助定性

各种物质因其拥有不同的官能团及空间结构，形成其特征吸收光谱。而二极管阵列检测器，让复色光通过样品池，被样品池中组分选择性吸收后再进入单色器，照射到二极管阵列装置上，使得每个纳米波长的光强度信号转化为电信号，从而获得该组分的吸收光谱。因此可以通过对相近保留时间的色谱峰的光谱进行比较，可以对该组分进行辅助定性，极大地降低了检测过程中的假阳性结果的发生几率[5]。甲醛的乙酰丙酮衍生物吸收光谱(200～800 nm)见图3。

图3 甲醛乙酰丙酮衍生物吸收光谱图

2.4 方法的精密度

往10 g/份土壤中样品中加入甲醛20 μg，按照上述步骤进行样品处理，进行HPLC分析，平行7次，结果见表1。

表1 甲醛精密度

2.5 加标回收率

往10 g/份土壤中样品中加入甲醛20 μg、100 μg、200 μg，按照上述步骤进行样品处理，进行HPLC分析，结果见表2。

表2 甲醛回收率

续表2

2.6 检出限

参照 HJ 168-2010《环境监测 分析方法标准制修订 技术导则》[6]，分别称取7份10 g土壤样品，分别加入20 μg甲醛，按上述步骤经样品预处理后进行测定，将7 次测定结果计算其标准偏差 S，此时检出限 MDL=S×3.143(7次时S为 3.143)。方法的测定下限：以4倍方法检出限确定为本方法目标物的测定下限。甲醛检出限及测定下限测试数据详见表3。

表3 甲醛方法检出限与方法测定下限

3 结 论

本文建立了柱后衍生-高效液相色谱法测定土壤中甲醛含量的方法，色谱条件为色谱柱：InertSustain AQ-C18反相色谱柱4.6 mm×250 mm(UP)；流动相：采用0.2%磷酸等度洗脱；柱温：30 ℃；流速：1.0 mL/min；进样体积：10 μL；柱后衍生溶液：乙酸-乙酸铵-乙酰丙酮水溶液；衍生溶液流速：0.5 mL/min；衍生温度：100 ℃；二极管阵列检测器波长：420 nm。甲醛的RSD为1.86%(n=7)，本方法精密度较好，准确度较高。甲醛回收率均在89.0%～103.0%之间，结果良好。综合上述分析可知，本方法测定土壤中甲醛密度较好，准确度较高。此法适用于土壤中甲醛的高效液相色谱紫外分析法测定。