土壤中甲醛檢測方法研究

程華敏

(廣東中加檢測技術(shù)股份有限公司，廣東 廣州 510000)

美國國家癌癥研究所2009年5月12日公布的一項最新研究成果顯示，頻繁接觸甲醛的化工廠工人死于血癌、淋巴癌等癌癥的幾率比接觸甲醛機會較少的工人高很多。研究人員調(diào)查了2.5萬名生產(chǎn)甲醛和甲醛樹脂的化工廠工人，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，工人中接觸甲醛機會最多者比機會最少者的死亡率高37%。研究人員分析，長期接觸甲醛增大了患上霍奇金淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤、骨髓性白血病等特殊癌癥的幾率[1]。IARC的致癌性評論曾為“動物陽性；人類不明確”，后經(jīng)過進一步研究，在2004年確定為1類致癌物。

隨著甲醛污染關(guān)注度日益提高，土壤中甲醛的污染已被廣泛關(guān)注，不同的分析方法也成為研究的課題[2-3]，2018年生態(tài)環(huán)境部環(huán)境發(fā)布液相色譜法[4]測定土壤中甲醛含量，該方法靈敏度高，但前處理過程操作步驟較多，分析時間較長，不適合大批量樣品的分析，本研究將建立操作簡便，精密度及準確度高，適合大批量樣品分析的檢測方法，使用的設(shè)備為紫外分光光度計，一般實驗室均有配備，方法具有廣泛適用性。

1 材料與方法

1.1 方法和原理

樣品水溶液在60 ℃水浴加熱時通入氮氣，甲醛被氮氣吹出后經(jīng)水吸收，吸收液中的甲醛在過量銨鹽存在下與乙酰丙酮反應(yīng)生成黃色化合物，在414 nm吸收波長處濃液與吸光值成正比[5]。

1.2 實驗材料

1.2.1 儀器

紫外分光光度計；恒溫水浴鍋；百分一天平；玻璃器皿；氮吹收集裝置，采樣器，40 mL棕色樣品瓶；移液槍。

1.2.2 試劑

高純水；磷酸(1+9)；乙酰丙酮溶液：將50 g乙酸銨、6 mL冰乙酸及0.5 mL乙酰丙酮試劑溶于100 mL水中；甲醛標準使用液：10 mg/L，臨用時配制。

2 樣品的采集

樣品瓶采樣前應(yīng)稱重，使用一次性塑料注射器采用非擾動法采集樣品約10 g，伸入40 mL樣品瓶的頸部，迅速將土壤推入樣品瓶中，使用移液槍準確向樣品瓶中加入20 mL高純水，密封樣品瓶，稱重，計算樣品重量。樣品采集后冷藏運輸，保存。

3 分析步驟

3.1 樣品的制備

將采集樣品后的樣品瓶放置在水平振蕩器中振蕩2 h(實際工作中樣品在運輸、保存過程已充分浸泡，可省略此步驟)，向樣品中加入1 mL磷酸(1+9)，更換吹氣瓶蓋，然后將樣品瓶放置水浴鍋中，連接氮吹收集裝置(見圖1)，吸收瓶中裝入 10 mL純水用于甲醛吸收，開啟水浴鍋，設(shè)置溫度60 ℃，溫度達到后開啟氮氣，流速為0.5 L/min，20 min后取下吸收瓶，并定容至25 mL，待測。

圖1 樣品提取示意圖Fig.1 Schematic diagram of sample extraction

3.2 空白樣品的制備

用10 g石英砂代替樣品，采用3.1相同步驟進行處理。

3.3 校準曲線

取6支25 mL具塞比色管，分別加入0、0.50、1.00、3.00、5.00、8.00 mL甲醛標準使用溶液，加水至25 mL。在上述比色管中分別加入2.50 mL乙酰丙酮溶液，搖勻后于60 ℃水浴中加熱15 min，取出冷卻，用10mm比色皿，在波長414 nm出，以水為參比測量吸光度。將系列校準液測得的吸光度值扣除空白試驗的吸光度值，得到校正吸光度Ar，以校正吸光度Ar為縱坐標，以25 mL校準液中含有的甲醛量W為橫坐標，繪制校準曲線，得：Ar=bW+a。

3.4 測 定

向制備后樣品加入2.50 mL乙酰丙酮溶液，按3.3步驟操作。

3.5 結(jié)果計算

樣品中甲醛質(zhì)量濃度p=W/m

式中：p——樣品中甲醛質(zhì)量濃度，mg/kg

W——從校準曲線計算的甲醛量，μg

M——式樣的質(zhì)量，g

4 結(jié)果分析與討論

4.1 校準曲線

按4.3操作步驟進行試驗，測定結(jié)果見表1，繪制校準曲線圖見圖2，校準曲線Ar=0.0092W-0.0026，曲線相關(guān)系數(shù)為0.9999，線性關(guān)系非常好。

表1 各曲線點對應(yīng)的吸光度Table 1 The absorbance corresponding to each curve point

圖2 0～80 μg甲醛含量范圍工作曲線圖Fig.2 0～80 μg formaldehyde content range of the working curve

4.2 檢出限

取7個樣品瓶，每個樣品瓶中加入10 g石英砂，20 mL純水，0.5 mL甲醛標準使用液，按試驗步驟進行測試，根據(jù)文獻[6],由標準偏差(S)按照下式計算各組分的檢出限(MDL)，測定結(jié)果見表2。

MDL=S×t(n-1,0.99)

式中：S——平行分析的標準偏差

t(n-1,0.99)——自由度n-1、置信度99%的t值

本次試驗n為7，通過查表置信度99%的t值為3.143，通過計算檢出限為0.09 mg/kg。

表2 檢出限試驗測試結(jié)果Table 2 Detection limit test results

4.3 精密度和準確度

實驗室取3個不同濃度(低、中、高含量水平)土壤樣品按試驗步驟進行測試，測定出樣品本底水平，然后分別取該3種不同濃度土壤樣品各6份，按本底濃度水平的3～5倍濃度進行加標回收試驗，測試結(jié)果見表3，低濃度水平樣品加標回收率為80.5%～109%，中濃度水平樣品加標回收率為91.1%～106%，高濃度水平樣品加標回收率為90.3%～105%，相對標準偏差分別為7.3%、5.4%、4.5%。

4.4 方法比對

自制12份土壤樣品，6份樣品按本方法進行采樣和分析測試，另外6份樣品按照《土壤和沉積物 醛、酮類化合物的測定 高效液相色譜法》(HJ 997-2018)進行采樣和分析測試，考慮實際工作情況，采樣24 h后再進行分析，檢測結(jié)果見表4，兩種分析方法步驟耗時比對見表5，分光光度法檢測結(jié)果明顯高于液相色譜法，且分析耗時明顯少于液相色譜法，液相色譜法操作步驟相對復雜，耗時較長，導致檢測結(jié)果偏低。

表3 精密度、準確度試驗測試結(jié)果Table 3 Precision, accuracy test results

表4 分光光度法和液相色譜法檢測結(jié)果Table 4 Results of spectrophotometer and chromatography tests

表5 分光光度法和液相色譜法分析步驟耗時比對Table T Time-consuming comparison of spectrophotometer and chromatography steps

綜上所述，根據(jù)建立的方法繪制的校準曲線線性系數(shù)為0.999，線性關(guān)系較好，檢出限為0.09 mg/kg，略高于《土壤和沉積物 醛、酮類化合物的測定 高效液相色譜法》(HJ 997-2018)檢出限0.02 mg/kg，不同濃度的實際樣品實驗室內(nèi)相對標準偏差為4.5%～ 7.3%，加標回收率為80.5%～109%，證明本方法的精密度和準確度能滿足分析要求，考慮采樣及分析全過程，本方法芘HJ 997-2018液相色譜法因各檢測操作導致目標物損失的風險更低，且能明顯提高實驗室的工作效率。

5 結(jié) 論

本方法采用采樣分析一體化的設(shè)計理念，采樣瓶采樣后通過自研的提取裝置進行提取，降低樣品轉(zhuǎn)移過程的損失風險，使用校準曲線進行定量，方法具有操作簡單、精密度高、準確度高的特點，且分析耗時短，適用于測定大批量的土壤樣品分析，但由于分光光度法的靈敏度略低，在研究或靈敏度要求特別高的檢測工作時應(yīng)選用液相色譜法分析。