基于碘-罗丹明B复合型荧光探针测定空气中甲醛含量

戴兴德， 薛林科， 白 莹， 赵 欢， 张小林*

(甘肃医学院公共课教学部，甘肃平凉 744000)

甲醛是一种常见的室内污染物，而解剖实验室、标本室、新装居室是甲醛污染的重灾区。世界卫生组织将甲醛定为致癌致畸物质，我国国家标准(GB/T 18883-2002)《室内空气质量标准》规定室内空气中的甲醛限值为0.10 mg/m3。目前测定空气中甲醛的主要方法有极谱法[1]、催化光度法[2]、色谱法[3]、质谱法[4]等。酚试剂法[5]和乙酰丙酮法[6]作为国家标准延续使用至今，二者的检出限[7]分别为2.0×10-2mg/m3和2.4×10-2mg/m3。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

930N荧光分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)；分析天平(上海天平仪器厂)；pHS -3C精密pH计(上海雷磁仪器厂)。

罗丹明B(RB，天津市致远化学试剂有限公司)，40%甲醛、HAc、碘(天津市盛奥化学试剂有限公司)，KI(上海银典化工有限公司)。所用试剂均为分析纯；水为二次蒸馏水。

1.2 标准溶液配制

1.3 实验方法

在50 mL容量瓶中，加入一定体积甲醛样品溶液，然后依次加入1.0×10-3mol/L碘标准溶液2 mL，1.0 mol/L NaOH溶液2 mL，室温放置30 min，加1.0 mol/L HCl 2 mL， 1.0×10-4mol/L RB 5 mL，0.1 mol/L NaAc-HAc缓冲溶液(pH=4.5) 5 mL，二次蒸馏水定容，静置10 min，以360 nm为激发波长，580 nm为发射波长，1.0×10-6mol/L RB作为灵敏度调试液，测定荧光强度IF。同时完成甲醛空白实验IF0测定，根据ΔIF(ΔIF=IF-IF0)确定反应液甲醛浓度和空气中甲醛含量。

2 结果与讨论

图1 不同体系的荧光光谱Fig.1 Fluorescence spectra of different systems

2.1 荧光光谱

考察了RB、碘+RB和甲醛+碘+RB体系的荧光光谱(图1)。结果表明，当λex=360 nm时，RB在580 nm处有一最大荧光峰(曲线a)，加入碘液后荧光猝灭，强度降至原来的1/4，但峰位未发生改变(曲线b)，说明RB和碘发生了缔合；当有甲醛存在时，缔合物部分分解，荧光得以恢复(曲线c)，荧光恢复程度与甲醛含量具有相关性。

2.2 荧光猝灭条件考察

2.2.1 RB用量在NaAc-HAc缓冲介质中，针对RB体系，考察不同体积RB荧光特性。结果表明，在0～5 mL范围内稀释液荧光强度与RB体积有线性关系，当其体积>5 mL时，荧光强度趋于恒定，该结果与文献报道[15]相一致，即当cRB≥1.0×10-5mol/L时，RB会形成二聚体或多聚体，自猝灭作用增强。为了保证样品测定有足够宽的范围，选择1.0×10-4mol/L RB溶液的加入量定为5 mL。

图2 碘液用量的影响Fig.2 Effect of the iodine content on the fluorescence intensitycRB=1.00×10-5mol/L.

图3 pH条件影响Fig.3 Effect of pH on the fluorescence intensity

2.3 荧光恢复条件考察

2.3.1 NaOH用量甲醛氧化反应[13]是分步完成的，其总反应方程可表示为：

HCHO+I2+3OH-=HCOO-+2I-+2H2O

图4 不同温度时不同体积甲醛的荧光强度Fig.4 Fluorescence intensity at different temperatures and volumes of formaldehyde

2.4 共存物影响

对室内空气中可能存在的其它物质进行了干扰实验。结果表明，当相对误差控制在±5%以内时，200倍的CO2、苯、甲苯、氨和50倍乙醛、乙醇不影响测定。

2.5 方法的工作曲线

取甲醛标准溶液0.0～15.0 mL作测试液，在最佳条件下完成荧光强度变化值测定，绘制工作曲线。甲醛浓度在0.02～20 μmol/L范围内与荧光强度变化值(ΔIF)呈良好的线性关系，其线性方程为：ΔIF=0.029+2.174c，r=0.9989。根据IUPAC规定，平行进行11次空白溶液的测定，计算标准偏差Sb,依据公式检出限(LOD)=3Sb/k，计算检出限为1.66×10-8mol/L，空气采样体积90 L时求得空气中甲醛检出限为2.58×10-5mg/m3。

2.6 样品分析

串联两个各盛50 mL水的大型气泡吸收管,以1.5 L/min流量采气60 min，取样液1.0 mL，按实验方法测定甲醛的含量，测定结果见表1。通风将有效降低室内甲醛浓度，标本库甲醛含量超标7倍。

表1 空气中甲醛的测定(n=6)

分别采用荧光法和乙酰丙酮法对某新装居室甲醛残留进行对比检测，完成显著性检验，求得t

3 结论

本文利用碘-罗丹明B荧光猝灭及甲醛反猝灭原理测定空气中甲醛含量，方法具有高准确度、高精密度和低检测限等优势，操作过程简单，检测成本低；空气组成成分单一，共存物质同属于非还原性物质，稳定且互不干扰；与乙酰丙酮法作对照，两种方法的测定结果相近。