高效液相色譜法測定環(huán)境空氣中13 種醛酮類化合物

尹明明，戴 維，楊 超，任君義

（江蘇省南京環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210000）

醛酮類化合物屬于羰基化合物，被廣泛應(yīng)用于有機合成、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)除來自于汽車尾氣、化工行業(yè)、木材加工防腐以及吸煙直接產(chǎn)生醛酮類等（原生來源）外，另一個主要來源是大氣中的有機物經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生（次生來源）[1]。醛、酮類化合物能引起如鼻咽部疾病、對皮膚和眼睛的直接刺激等。研究表明,醛、酮類化合物（尤其是甲醛、乙醛、丙烯醛）具有遺傳毒性[2-3]。目前國內(nèi)對醛酮類化合物的檢測方法有分光光度法[4-5]、氣相色譜法[6]、氣相色譜-質(zhì)譜法[7]、液相色譜-質(zhì)譜法[8]、液相色譜法。分光光度法通常測定組分單一，有時不能排除其他物質(zhì)的干擾。由于許多醛酮類腙的衍生物在高溫下很不穩(wěn)定，使氣相色譜法和氣相色譜-質(zhì)譜法分析醛酮類化合物受到了一定的限制，液相色譜-質(zhì)譜儀價格昂貴，普及率低；高效液相色譜法對醛酮類的分析方法簡便，應(yīng)用廣泛。目前現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)HJ 683—2014、HJ 1154—2020 和HJ 1153—2020 均使用DNPH（2，4-二硝基苯肼）與醛酮類衍生化后用高效液相色譜法分離，并用紫外檢測器或DAD（二極管陣列）檢測器檢測。本文用DNPH 小柱采樣，對HJ 683—2014 進(jìn)行方法優(yōu)化，縮短分析時間，丙烯醛和丙酮實現(xiàn)基線分離，并對檢出限、精密度和準(zhǔn)確度等方面進(jìn)行方法確認(rèn)，能夠更快更好地完成實際樣品分析。

1 實驗部分

1.1 方法原理

使用2，4-二硝基苯肼（DNPH）硅膠柱采樣管采集一定體積空氣樣品，樣品中的醛、酮組分在強酸作催化劑的條件下，與DNPH 反應(yīng)生成穩(wěn)定的腙類衍生物，該腙類衍生物經(jīng)乙腈進(jìn)行洗脫，經(jīng)高效液相色譜分離，紫外（360 nm）檢測器檢測。根據(jù)保留時間定性分析，外標(biāo)法定量分析。

1.2 儀器、試劑和材料

高效液相色譜儀（Aglient 1260 Infinity Ⅱ），色譜柱（Navigatorsil-C18 100mm×4.6mm，2.7μm）；DNPH采樣管。

13 種醛、酮類腙衍生物標(biāo)準(zhǔn)溶液（以醛酮計），20 μg/mL；乙腈，色譜純，Supelco；四氫呋喃，色譜純，Supelco；超純水。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同品牌采樣管的篩選

選取DIKMA、CNW、BSTT 3 個不同品牌的DNPH采樣管，填料均為1 000 mg，以上DIKMA 采樣管中均只有甲醛有檢出，CNW 和BSTT 采樣管中只有甲醛和丙酮檢出，其他目標(biāo)化合物均未檢出，甲醛和丙酮含量見表1。這3 個不同品牌的采樣管都符合HJ 683—2014 中的要求：每管中甲醛含量小于0.15 μg，乙醛含量小于0.10 μg，丙酮含量小于0.30 μg，其他物質(zhì)小于0.10 μg。實驗中DIMKA 空白采樣管中的13種醛酮類總含量最低，因此本文選用DIMKA 采樣管。

表1 不同品牌采樣管中甲醛和丙酮含量

2.2 淋洗曲線

對3 個不同品牌的空白DNPH 采樣管加標(biāo)2.0 μg的13 種醛酮類標(biāo)準(zhǔn)溶液，用不同體積的乙腈洗脫測定醛酮類回收率，淋洗曲線見下頁圖1～圖3。結(jié)果表明，當(dāng)洗脫液體積為3 mL 時，3 種采樣管中的所有目標(biāo)物回收率均達(dá)到了95%以上，因此可用3 mL 的乙腈溶劑洗脫DNPH 采樣管后，再用乙腈定容至5 mL。

圖1 DIKMA 采樣管淋洗曲線

圖2 CNW 采樣管淋洗曲線

圖3 BSTT 采樣管淋洗曲線

2.3 流動相優(yōu)化

參考標(biāo)準(zhǔn)HJ 683—2014 用水和乙腈作流動相，60%乙腈保持10 min，流速1.5 mL/min，進(jìn)樣體積5 μL，柱溫30 ℃，檢測波長360 nm，丙烯醛-DNPH 和丙酮-DNPH 沒有實現(xiàn)基線分離，甲基丙烯醛-DNPH、正丁醛-DNPH 和2-丁酮-DNPH 也沒有基線分離（見圖4）。

圖4 乙腈和水做流動相13 種醛酮-DNPH 色譜圖

根據(jù)文獻(xiàn)[12-13]流動相中添加四氫呋喃，通過條件優(yōu)化，梯度洗脫條件見表2，13 種醛酮類-DNPH 均實現(xiàn)基線分離（見圖5）。樣品運行時間由HJ 683—2014的40 min 縮短至13 min，節(jié)省了樣品分析時間和有機試劑的用量，提高了工作效率，減少了環(huán)境污染。

表2 梯度洗脫條件

圖5 乙腈、水和四氫呋喃做流動相13 種醛酮-DNPH 色譜圖

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

根據(jù)優(yōu)化后的儀器條件，以13 種醛酮類溶液濃度為橫坐標(biāo)，以其對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。計算線性方程和相關(guān)系數(shù)。按照HJ168—2020[14]環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則附錄A 的要求，甲醛的檢出限用空白管平行測定7 次計算，其余組分按空白加標(biāo)（0.10 μg）平行測定7 份，計算測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按照MDL＝t（n-1，0.99）s（置信度為99%時，t 為3.143）計算方法檢出限，以4 倍檢出限作為測定下限，采樣體積以0.05 m3計算。13 種醛酮類化合物的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及測定下限見下頁表3。由表3 可知，13 種醛酮類的質(zhì)量濃度在0.10 μg/mL～2.00 μg/mL 具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均不小于0.999，方法檢出限為0.16μg/m3～0.47 μg/m3，定量限為0.64 μg/m3～1.88 μg/m3。

表3 校準(zhǔn)曲線和方法檢出限

2.5 方法精密度和準(zhǔn)確度

對空白采樣管進(jìn)行低濃度（0.1 μg）和高濃度（1.0 μg）兩種含量的加標(biāo)，每種含量平行測定6 次，同時測定6 支空白采樣管，以平均含量作為目標(biāo)物空白本底值，13 種醛酮類化合物的回收率為在83.7%～ 109%，相對偏差在1.5%～9.0%之間（見表4）。

表4 13 種醛酮類化合物精密度和正確度

2.6 實際樣品

使用DIMKA 采樣管采樣，采樣體積0.05m3，按照上述過程和條件進(jìn)行前處理和分析實際樣品，數(shù)據(jù)見表5，平行樣品相對偏差為3.4%～4.4%，滿足方法要求的≤25%。

表5 實際樣品測試

3 結(jié)論

建立了高效液相色譜法快速測定環(huán)境空氣中13種醛酮類化合物的分析方法。該方法用3 mL 乙腈洗脫DNPH 管后，再用乙腈將洗脫液定容至5 mL，選用Navigatorsil-C18 色譜柱能夠?qū)?3 種醛酮類化合物全部實現(xiàn)基線分離，分析時間為13 min，與HJ 683—2014 方法（40 min）相比，大幅度縮短了分析時間，提高了工作效率。同時該方法試劑用量少，精密度和準(zhǔn)確度高，滿足日常檢測分析要求，可用于環(huán)境空氣中13 中醛酮類化合物的快速分析。