高效液相色谱法测定环境空气中13 种醛酮类化合物

尹明明，戴 维，杨 超，任君义

（江苏省南京环境监测中心，江苏 南京 210000）

醛酮类化合物属于羰基化合物，被广泛应用于有机合成、石油化工、合成纤维、染料、农药、木材加工及制漆等行业。大气中醛酮类物质除来自于汽车尾气、化工行业、木材加工防腐以及吸烟直接产生醛酮类等（原生来源）外，另一个主要来源是大气中的有机物经光化学反应所产生（次生来源）[1]。醛、酮类化合物能引起如鼻咽部疾病、对皮肤和眼睛的直接刺激等。研究表明,醛、酮类化合物（尤其是甲醛、乙醛、丙烯醛）具有遗传毒性[2-3]。目前国内对醛酮类化合物的检测方法有分光光度法[4-5]、气相色谱法[6]、气相色谱-质谱法[7]、液相色谱-质谱法[8]、液相色谱法。分光光度法通常测定组分单一，有时不能排除其他物质的干扰。由于许多醛酮类腙的衍生物在高温下很不稳定，使气相色谱法和气相色谱-质谱法分析醛酮类化合物受到了一定的限制，液相色谱-质谱仪价格昂贵，普及率低；高效液相色谱法对醛酮类的分析方法简便，应用广泛。目前现行标准HJ 683—2014、HJ 1154—2020 和HJ 1153—2020 均使用DNPH（2，4-二硝基苯肼）与醛酮类衍生化后用高效液相色谱法分离，并用紫外检测器或DAD（二极管阵列）检测器检测。本文用DNPH 小柱采样，对HJ 683—2014 进行方法优化，缩短分析时间，丙烯醛和丙酮实现基线分离，并对检出限、精密度和准确度等方面进行方法确认，能够更快更好地完成实际样品分析。

1 实验部分

1.1 方法原理

使用2，4-二硝基苯肼（DNPH）硅胶柱采样管采集一定体积空气样品，样品中的醛、酮组分在强酸作催化剂的条件下，与DNPH 反应生成稳定的腙类衍生物，该腙类衍生物经乙腈进行洗脱，经高效液相色谱分离，紫外（360 nm）检测器检测。根据保留时间定性分析，外标法定量分析。

1.2 仪器、试剂和材料

高效液相色谱仪（Aglient 1260 Infinity Ⅱ），色谱柱（Navigatorsil-C18 100mm×4.6mm，2.7μm）；DNPH采样管。

13 种醛、酮类腙衍生物标准溶液（以醛酮计），20 μg/mL；乙腈，色谱纯，Supelco；四氢呋喃，色谱纯，Supelco；超纯水。

2 结果与讨论

2.1 不同品牌采样管的筛选

选取DIKMA、CNW、BSTT 3 个不同品牌的DNPH采样管，填料均为1 000 mg，以上DIKMA 采样管中均只有甲醛有检出，CNW 和BSTT 采样管中只有甲醛和丙酮检出，其他目标化合物均未检出，甲醛和丙酮含量见表1。这3 个不同品牌的采样管都符合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，其他物质小于0.10 μg。实验中DIMKA 空白采样管中的13种醛酮类总含量最低，因此本文选用DIMKA 采样管。

表1 不同品牌采样管中甲醛和丙酮含量

2.2 淋洗曲线

对3 个不同品牌的空白DNPH 采样管加标2.0 μg的13 种醛酮类标准溶液，用不同体积的乙腈洗脱测定醛酮类回收率，淋洗曲线见下页图1～图3。结果表明，当洗脱液体积为3 mL 时，3 种采样管中的所有目标物回收率均达到了95%以上，因此可用3 mL 的乙腈溶剂洗脱DNPH 采样管后，再用乙腈定容至5 mL。

图1 DIKMA 采样管淋洗曲线

图2 CNW 采样管淋洗曲线

图3 BSTT 采样管淋洗曲线

2.3 流动相优化

参考标准HJ 683—2014 用水和乙腈作流动相，60%乙腈保持10 min，流速1.5 mL/min，进样体积5 μL，柱温30 ℃，检测波长360 nm，丙烯醛-DNPH 和丙酮-DNPH 没有实现基线分离，甲基丙烯醛-DNPH、正丁醛-DNPH 和2-丁酮-DNPH 也没有基线分离（见图4）。

图4 乙腈和水做流动相13 种醛酮-DNPH 色谱图

根据文献[12-13]流动相中添加四氢呋喃，通过条件优化，梯度洗脱条件见表2，13 种醛酮类-DNPH 均实现基线分离（见图5）。样品运行时间由HJ 683—2014的40 min 缩短至13 min，节省了样品分析时间和有机试剂的用量，提高了工作效率，减少了环境污染。

表2 梯度洗脱条件

图5 乙腈、水和四氢呋喃做流动相13 种醛酮-DNPH 色谱图

2.4 标准曲线和检出限

根据优化后的仪器条件，以13 种醛酮类溶液浓度为横坐标，以其对应的峰面积为纵坐标，绘制校准曲线。计算线性方程和相关系数。按照HJ168—2020[14]环境监测分析方法标准制订技术导则附录A 的要求，甲醛的检出限用空白管平行测定7 次计算，其余组分按空白加标（0.10 μg）平行测定7 份，计算测定结果的标准偏差，按照MDL＝t（n-1，0.99）s（置信度为99%时，t 为3.143）计算方法检出限，以4 倍检出限作为测定下限，采样体积以0.05 m3计算。13 种醛酮类化合物的线性范围、线性方程、相关系数、检出限及测定下限见下页表3。由表3 可知，13 种醛酮类的质量浓度在0.10 μg/mL～2.00 μg/mL 具有良好的线性关系，相关系数均不小于0.999，方法检出限为0.16μg/m3～0.47 μg/m3，定量限为0.64 μg/m3～1.88 μg/m3。

表3 校准曲线和方法检出限

2.5 方法精密度和准确度

对空白采样管进行低浓度（0.1 μg）和高浓度（1.0 μg）两种含量的加标，每种含量平行测定6 次，同时测定6 支空白采样管，以平均含量作为目标物空白本底值，13 种醛酮类化合物的回收率为在83.7%～ 109%，相对偏差在1.5%～9.0%之间（见表4）。

表4 13 种醛酮类化合物精密度和正确度

2.6 实际样品

使用DIMKA 采样管采样，采样体积0.05m3，按照上述过程和条件进行前处理和分析实际样品，数据见表5，平行样品相对偏差为3.4%～4.4%，满足方法要求的≤25%。

表5 实际样品测试

3 结论

建立了高效液相色谱法快速测定环境空气中13种醛酮类化合物的分析方法。该方法用3 mL 乙腈洗脱DNPH 管后，再用乙腈将洗脱液定容至5 mL，选用Navigatorsil-C18 色谱柱能够将13 种醛酮类化合物全部实现基线分离，分析时间为13 min，与HJ 683—2014 方法（40 min）相比，大幅度缩短了分析时间，提高了工作效率。同时该方法试剂用量少，精密度和准确度高，满足日常检测分析要求，可用于环境空气中13 中醛酮类化合物的快速分析。