色谱法测定水中醛类化合物

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本文作者：李海燕 谭丕功 房贤文 张婷婷 于彦彬 单位：青岛市环保局市南分局 青岛市环境监测中心站 农业部农产品监督检验中心

醛类化合物对人体健康具有潜在的危害［1－6］，水中醛类化合物的污染状况已得到环保部门的广泛关注。我国《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中列出了甲醛、乙醛、丙烯醛和三氯乙醛等4种醛类化合物的水质标准，并且要求每个月均需对4种醛类化合物进行监测。有关环境中醛类化合物的分析方法研究，以高效液相色谱法(HPLC)和气相色谱法(GC)测定气体中醛类化合物较多［7－17］，测定水中的醛类化合物较少［18－24］，尤其未见有关三氯乙醛的HPLC测定方法。在《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中推荐的4种醛类化合物的测定方法分别选用4种不同的比色法和气相色谱法［25］，给环境监测工作带来很大困难。美国标准方法EPA554建立了2，4－二硝基苯肼(DNPH)衍生高效液相色谱测定饮用水中12种醛类化合物的分析方法［26］，但方法中不包括丙烯醛和三氯乙醛。本文研究了用DNPH与水中的醛类化合物反应，HPLC分离同时测定地表水中4种醛类化合物，建立的方法简单、快速，灵敏度高，为地表水中醛类化合物的测定提供了可靠的分析方法。

1实验部分

1．1仪器与主要试剂Agilent1100高效液相色谱仪(美国Agilent公司)，配备二极管阵列检测器;恒温水浴锅(黄骅市综合电器厂);Milli－QPLUS超纯水装置(美国Millipore公司);RE200旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);BF2000氮气吹干仪(北京八方世纪科技有限公司);pHS－3C精密pH计(上海雷磁公司)。甲醇、乙腈、二氯甲烷均为色谱纯(美国Dima公司);柠檬酸－柠檬酸钠缓冲溶液(1mol/L);DNPH－盐酸溶液:称取0．25g纯化后的DNPH至500mL容量瓶中，加入90mL优级纯浓HCl，然后用水稀释至500mL。甲醛、乙醛、丙烯醛和三氯乙醛按文献［13］的方法制成2，4－二硝基苯腙衍生物，其方法为分别取4种化合物加入DNPH－盐酸溶液中，产生沉淀后，用乙腈纯化3次，然后分离沉淀，将沉淀在125℃干燥2h，制成4种醛的2，4－二硝基苯腙标准。使用时，取适量腙的标准溶于甲醇配制标准溶液。

1．2色谱条件色谱柱为AgilentExtend－C18柱，150mm×4．6mmi．d．;流速为1．0mL/min，流动相为甲醇－乙腈－水，柱温25℃，检测波长360nm。

1．3样品处理移取100mL水样，加入4mL柠檬酸－柠檬酸钠缓冲溶液，用6mol/LHCl和6mol/LNaOH调节溶液酸度pH=3，加入4mLDNPH－盐酸溶液，在40℃恒温水浴反应1h后，分别用10mL二氯甲烷萃取3次。萃取后，用旋转蒸发仪浓缩，氮吹仪吹干，再用甲醇定容至1mL。然后用HPLC分析，以保留时间进行定性，峰面积定量。每批样品同时进行空白样品、空白加标和平行样品的测定。

2结果与讨论

2．1色谱条件的建立醛类化合物的分离常用二元等度或梯度洗脱分离［7－8］，常用流动相为乙腈－水或甲醇－水。于彦彬等［9］研究了液相色谱法用甲醇－乙腈－水三元梯度在C18短柱上分离11种醛酮的腙类化合物的最佳分离条件，结果令人满意。本文对甲醛腙、乙醛腙、丙烯醛腙和三氯乙醛腙进行分离时发现，采用甲醇－乙腈－水三元梯度和甲醇－水二元梯度均能将4种物质基线分离。但如图1所示，使用三元梯度时，乙醛只有1个峰，而使用二元梯度时乙醛还有1个肩峰，这可能是由于乙醛的腙类化合物具有2个同分异构体［14］，二元梯度能部分分离2个同分异构体。由于地表水标准中测定的是乙醛总量，故本文选用三元梯度洗脱进行分离。图1(a)为二元梯度洗脱，A泵(Φ水=100%)40%、B泵(Φ甲醇=100%)60%以线性梯度15min变化到A泵30%、B泵70%。图1(b)为三元梯度洗脱，A泵(Φ水=100%)40%、B泵(Φ甲醇=100%)50%、C泵(Φ乙腈=100%)10%以线性梯度15min变化到A泵(Φ水.

2．2衍生条件的选择

2．2．1衍生试剂量的确定向5份100mL水样中分别加入等量的甲醛、乙醛、丙烯醛和三氯乙醛混合溶液，再分别加入1、2、3、4、5、7mL的DNPH－盐酸溶液，衍生试剂的用量对衍生效率的影响见图2。甲醛、乙醛、丙烯醛随着衍生试剂量的增加，生成腙的量逐渐增加，当衍生试剂量增加到4mL后，其响应值基本保持不变，而三氯乙醛腙随着衍生试剂量的增加始终保持不变，这说明三氯乙醛在DNPH量为1mL时已经反应完全。随着DNPH量的增大，在浓缩过程中，浓缩瓶壁上会有大量的黄色附着物，给用甲醇定容造成很大的困难。因此本文选用DNPH的量为4mL。

2．2．2反应温度和反应时间的选择不同的反应温度和反应时间对4种醛类化合物与DNPH衍生反应的影响见表1。由表1可知，甲醛与DNPH在40℃下反应1h时衍生效率最高;乙醛在40℃下反应30min的衍生效率最高，反应1h次之;丙烯醛的衍生效率虽然在50℃下反应40min最高，但40℃下反应1h与之差别不大。而三氯乙醛的衍生效率值则在40℃下反应2h最高，反应1h次之。综合考虑，本文选择条件为40℃下反应1h。

2．2．3溶液酸度的影响取一定量的甲醛、乙醛、丙烯醛和三氯乙醛溶液于100mL水样中，加入4mL缓冲溶液后，分别调节溶液pH值为2．0、2．5、3．0、4．0、5．0、7．0，溶液酸度对衍生反应的影响见图3。结果表明，随着溶液酸度的增加，4种腙类化合物的峰面积均出现先增大后减小的趋势。当溶液pH=3时，4种腙类化合物的峰面积最大，这与文献［22］认为pH=5时，醛类化合物的测定值最高有差异，本文确定的最佳酸度为pH=3。

2．3环境条件对实验空白的影响由于环境空气中常存在醛类化合物，因此测定时空白的检验非常重要。向3个装有100mLMili－Q水的锥形瓶中，加入4mL柠檬酸钠，调节pH=3，加入3mLDNPH，40℃反应60min，冷却至室温后，加入1．5gNaCl，用10mL二氯甲烷萃取3次，氮吹仪吹干后，1mL甲醇溶解，HPLC测定。实验表明，空白试验中有甲醛腙的色谱峰存在，其他3种醛未检出。在3个不同实验室进行的空白测定，均能检出甲醛，因此进行甲醛测定时，控制环境条件，可以减少甲醛的空白值，却不能避免甲醛存在，在测定样品时，只能通过空白值来扣除。

2．4方法检出限及线性范围在优化的实验条件下，4种醛的2，4－二硝基苯腙化合物的线性范围、相关系数以及方法检出限(MDL)见表2。检出限计算方法为:按实验全过程连续分析7个接近于检出限浓度的实验室空白加标样品，计算其标准偏差s，则MDL=st(n－1，0．99)。其中t(n－1，0．99)为置信度为99%，自由度为n－1时的t值。n为重复分析的样品数(本文n=7，t6，0．99=3．143)。

2．5实际样品测定对青岛3个典型的饮用水源地采样调查。按照样品的分析步骤，测定了水中醛类化合物的含量，并同时进行实验室空白和实际样品加标回收实验。从表3测定结果可以看出，在站位1、站位2、站位3的水样中，甲醛的回收率在79．9%～104%之间，乙醛回收率在81．9%～109%之间，丙烯醛的回收率在97．2%～115%之间，三氯乙醛的回收率在73．1%～94．0%之间。本方法能够满足同时测定4种化合物的要求。

3结语

本文通过对2，4－二硝基苯肼与水中甲醛、乙醛、丙烯醛和三氯乙醛衍生条件的选择和色谱分离条件的优化，建立了高效液相色谱同时测定地表水中4种醛类化合物的方法，该方法克服了地表水环境质量标准中推荐的气相色谱法测定醛类化合物不稳定和需要多种方法测定的缺点，为地表水中醛类化合物的测定提供了简单、可靠、快速的分析方法。但该方法的不足之处在于三氯乙醛的灵敏度较低，有待进一步改进。