賴永忠，王一剛

汕頭市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，廣東 汕頭 515041

甲醛是一種公認(rèn)的致癌物質(zhì)，水體中醛類物質(zhì)的來源有兩種，一是來源于印染、制藥、農(nóng)藥生產(chǎn)、化工等企業(yè)排放廢水;二是通過大氣干、濕沉降進(jìn)入水體和海洋［1］。環(huán)境水樣中甲醛測定時(shí)，可采用動(dòng)態(tài)頂空法直接測得甲醛［2］，而一些間接檢測方法所用衍生劑主要為2，4-二硝基苯肼［1，3-7］、間苯三酚［8］、4-氨基-3-聯(lián)氨-5-巰基-1，2，4-三氮雜茂(AHMT)-高碘酸鉀體系［9］、乙酰丙酮［10-11］、3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙鹽酸鹽水合物(即為酚試劑，MBTH)-硫酸鐵銨體系［12］、品紅亞硫酸鈉［13］和氨比西林［14］等。甲醛或其衍生物的檢測方法主要有氣相色譜法［1-2，4］、高效液相色譜法［3，5，7］、反相高效液相色譜法［14］、反向流動(dòng)注射光度法［8］、可見分光光度法［9，12］、動(dòng)力學(xué)-流動(dòng)注射法［15］、動(dòng)力學(xué)-反相流動(dòng)注射法［16］、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法［6］、電化學(xué)法［17］等。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法［10］，乙酰丙酮分光光度法用于樣品水樣監(jiān)測時(shí)，對于無色、不渾濁的清潔地表水、地下水，調(diào)節(jié)至中性后即可直接檢測，而受污染的地表水、地下水、工業(yè)廢水，需進(jìn)行蒸餾處理，測定波長為414 nm。自然水體難免存在一定濁度，試驗(yàn)用品(如移液管、比色管等)內(nèi)表面吸附一些雜質(zhì)也會導(dǎo)致樣品濁度的增加，甲醛能入選每月集中式飲用水源水監(jiān)測的“33項(xiàng)”，跟部分地區(qū)甲醛監(jiān)測結(jié)果為有檢出有關(guān)，而甲醛的有檢出結(jié)果與樣品濁度必?zé)o關(guān)系。日常工作發(fā)現(xiàn)，只要有0.010的凈吸光度(扣除試劑空白后的吸光度)，即可導(dǎo)致甲醛檢出，而非雨天或特殊天氣，汕頭市集中式飲用水源水樣品的日常監(jiān)測吸光度主要為0.015～0.060，這些樣品外觀均不存在明顯濁度，屬于清潔水體，而實(shí)驗(yàn)室空白吸光度主要介于0.007～0.012。然而，當(dāng)采用不作任何濁度校正的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行檢測時(shí)，這些樣品的甲醛監(jiān)測結(jié)果常為有檢出，但顯色后樣品并無明顯的黃色產(chǎn)物，且顯色后樣品經(jīng)0.22 μm濾膜過濾處理以排除濁度干擾后，檢測結(jié)果均為未檢出?？梢娙粘１O(jiān)測中，樣品濁度對監(jiān)測結(jié)果的正干擾容易導(dǎo)致甲醛假陽性監(jiān)測結(jié)果，對減小或消除濁度影響的方法研究非常重要。

分光光度法中，用于減小濁度干擾影響的方法很多，如蒸餾法［10］、鋅鹽沉淀分離法［18］、活性炭脫色［19］、濁度補(bǔ)償法［11，20-22］、過濾法［23-24］、離心法［20，25］等，上述方法操作較復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)增加了分析成本。而雙波長法［26-28］和三波長法［22，29-31］用于減小濁度、試劑、雜質(zhì)或儀器波動(dòng)等干擾影響時(shí)，具有效果好、省時(shí)省力的優(yōu)點(diǎn)。然而，目前缺少三波長法在甲醛監(jiān)測中的應(yīng)用報(bào)道，本研究建立并探討了雙波長法、三波長法在減小濁度對甲醛檢測結(jié)果影響中的效果，對參比波長進(jìn)行了優(yōu)化選擇。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與耗材

帶光譜掃描功能的UV-2450分光光度計(jì)(日本)，HH·S11·Cr2型電熱恒溫水浴鍋，孔徑為0.22 μm的水相針式濾器。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)和主要試劑

甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L，購自國家環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所)。

顯色液：50.0 g乙酰銨、6.0 mL冰乙酸、0.5 mL乙酰丙酮試劑溶解于100 mL超純水中，混勻后放入冰箱4℃保存。所用試劑均為分析純試劑。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

標(biāo)準(zhǔn)曲線系列：100 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級稀釋成 10.0、1.00、0.10 mg/L，取適量不同濃度的甲醛標(biāo)準(zhǔn)使用液于25 mL比色管內(nèi)，定容至刻度得甲醛濃度分別為 0.000、0.040、0.100、0.400、1.00、3.00 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)曲線系列，每支比色管內(nèi)加入2.50 mL顯色液，混勻后放入60±2℃水浴中，水浴15 min。水浴結(jié)束后即刻放入自來水水浴中，冷至室溫并混勻后進(jìn)行吸光度或吸收光譜檢測，采用1 cm光程的石英比色皿。

水樣：測定前需用pH試紙檢測水樣的酸堿性，取調(diào)節(jié)至中性后的水樣25.0 mL于25 mL比色管，其余步驟與標(biāo)準(zhǔn)曲線系列一致。

1.4 不同濁度模擬樣品的準(zhǔn)備

不同濁度模擬樣品的制備過程見文獻(xiàn)［22］。主要步驟如下：取一定量過孔徑0.15 mm尼龍篩的自然晾干土黃色土壤，放入一定量的現(xiàn)制超純水中，攪拌約5 min，得渾濁、黃色水樣，其外觀與大暴雨時(shí)的地表徑流類似。上述制備的水樣自然沉降約30 min，使明顯的顆粒物沉降，取上層相對清澈水樣，混勻后作為濁度模擬樣品的母液，此母液經(jīng)不同量超純水稀釋后，得到不同濁度模擬樣品。自然水體難免存在一定濁度，而濁度模擬樣品可在一定程度上模擬不同濁度實(shí)際水樣，以探討各方法對不同濁度水樣的定量準(zhǔn)確度。

1.5 定量方法介紹

1.5.1 單波長法和過濾法

參照標(biāo)準(zhǔn)方法［10］，顯色后樣品在414 nm處吸光度表示為A414，對于清潔的水樣，一般用未經(jīng)任何校正的A414參加定量分析，此為單波長法。

用10 mL一次性塑料注射器吸取顯色后樣品，注射器頭換接一次性水相針式濾器，測定濾液吸光度的方法為過濾-單波長法，此方法在理論上可消除產(chǎn)生濁度的懸浮物及顆粒物對檢測結(jié)果的影響。

1.5.2 雙波長法

以750 nm或吸收峰峰谷處波長作為參比波長的雙波長法，已在甲醛、六價(jià)鉻檢測中獲得成功應(yīng)用［22-24］，而甲醛與顯色液反應(yīng)產(chǎn)物吸收峰右側(cè)的峰谷在480～500 nm處，甲醛濃度越低，右側(cè)峰谷處波長越小。因此，可選擇 750、700、500、480 nm作為雙波長法的參比波長，即A414分別減去750、700、500、480 nm 處吸光度后，再與甲醛濃度進(jìn)行線性擬合，根據(jù)擬合方程對樣品進(jìn)行定量分析;不含甲醛的樣品，顯色后過濾處理，部分濾液還存在微量濁度，從而在480 nm處產(chǎn)生一定吸光度，此時(shí)再經(jīng)以480 nm作為參比波長的雙波長法進(jìn)行校正，以獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果，此法則為過濾-雙波長法。

1.5.3 三波長法

如圖1所示，ΑλΜΑΧ表示最大吸收波長處的吸光度，Αλ1、Αλ2分別表示反應(yīng)產(chǎn)物在參考波長 1(λ1，吸收峰右側(cè))和參考波長 2(λ2，吸收峰左側(cè))處吸光度，參考波長一般在吸收峰范圍內(nèi)的波長中選擇。對所有波長進(jìn)行優(yōu)化選擇是件非常費(fèi)時(shí)的工作，研究只對吸收峰范圍內(nèi)的部分波長(10的整數(shù)倍波長)進(jìn)行優(yōu)化選擇。用圖1中豎直無填充方形虛線的高度(Α'λΜΑΧ)來衡量反應(yīng)體系中濁度在最大吸收波長處吸光度;而反應(yīng)產(chǎn)物在最大吸收波長處的凈 吸 光 度 則 為 ΔΑλΜΑΧ(ΔΑλΜΑΧ=ΑλΜΑΧ－Α'λΜΑΧ)，在圖 1 中表示為豎直有填充方形虛線的高度。圖1中粗虛線和橫坐標(biāo)構(gòu)成梯形或三角形，根據(jù)相似三角形三邊對應(yīng)成比例原理，可得公式(1)，由式(1)最終可演變出式(2)。由經(jīng) λ1、λ2雙波長校正后的 ΔΑλΜΑΧ進(jìn)行定量分析的方法為三波長法。

式(1)、式(2)中各符號的物理含義見(“1.5.3”)小節(jié)第一段所述。研究中用于甲醛檢測的三波長法，λ1在 490、480、470、460、450、440、430 nm中選擇，對應(yīng)的 λ2則分別為340、350、360、370、380、390、400 nm。

圖1 三波長法示意圖

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線系列及方法檢出限分析

對濃度介于0.000～3.00 mg/L的甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液進(jìn)行檢測。結(jié)果表明，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)檢測方法(即單波長法，以不作任何校正的A414進(jìn)行定量分析)繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好(r=0.999 9)，當(dāng)經(jīng) 750、700、500、480 nm 處吸光度校正后，曲線線性關(guān)系并不受影響(表1);不同濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液在480 nm處有不同程度的吸收，這些吸收被扣除后，一定程度上影響了曲線的斜率(即靈敏度)，見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線、方法檢出限及方法精密度結(jié)果

在三波長法中，參考波長組合分別為490 nm與340 nm、480 nm 與350 nm、470 nm 與360 nm、460 nm與370 nm、450 nm與380 nm、440 nm與390 nm、430 nm與400 nm，此波長對順序趨勢為向吸收峰中央靠攏，曲線斜率因而隨上述波長對順序而逐漸下降(表1)，但參考波長對的選擇并不影響曲線的線性關(guān)系。當(dāng)波長對為440 nm與390 nm、430 nm與400 nm時(shí)，0.100 mg/L標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)水樣檢測結(jié)果RSD(13.5% ～13.9%)和方法檢出限(0.043、0.051 mg/L)均明顯大于其它方法結(jié)果(RSD為4.6～8.6%，方法檢出限為0.014～0.028 mg/L)(n=7)，因此后續(xù)討論中不再考慮這2對參考波長。

2.2 雙波長法、三波長法中參比波長的選擇

參比波長選擇依據(jù)為不同濁度模擬樣品檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度，各種定量方法所得加標(biāo)回收率絕大部分介于 90% ～110%(比例約為 93%)(表2)，可見檢測過程是可控的，同時(shí)說明制備模擬濁度樣品的土壤中并不存在明顯影響反應(yīng)進(jìn)行的干擾物。由表2可知，理論上可完全消除濁度影響的過濾-單波長法結(jié)果為0.007～0.037 mg/L，部分結(jié)果高于單波長法的檢出限(0.026 mg/L)，而這些顯色后樣品過濾后，并無明顯的黃色產(chǎn)物(與0.040 mg/L標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)水樣的顏色進(jìn)行比較)，可見這些濁度模擬樣品中的甲醛濃度是非常低的，甚至小于對應(yīng)的方法檢出限。這些過濾后的顯色后模擬濁度樣品，采用480 nm作參考波長的雙波長法進(jìn)行定量時(shí)，其結(jié)果介于0.016～0.026 mg/L，略低于480 nm作為參考波長的雙波長法檢出限(0.027 mg/L)，此過濾-雙波長法用于評定其他方法的準(zhǔn)確性。

表2 不同濁度模擬樣品檢測結(jié)果(n=3)

當(dāng)采用單波長法時(shí)，各種濁度模擬樣品的測定值介于0.328～3.092 mg/L。而采用雙波長法時(shí)，測得結(jié)果隨參比波長的減小而下降，說明750、700、500、480 nm 4 個(gè)參比波長中，480 nm 因更接近最大吸收波長414 nm，因而對濁度干擾的減小能力更強(qiáng)，但其結(jié)果(0.045～0.281 mg/L)仍受到濁度的正干擾。后續(xù)討論中，只保留了480 nm作為參考波長的雙波長法。

在幾種三波長法中，490 nm與 340 nm、480 nm與350 nm兩對參考波長的三波長法檢測不同濁度模擬樣品時(shí)，獲得甲醛結(jié)果相對接近，在較高濁度樣品中，他們的結(jié)果(0.017～0.031 mg/L，對應(yīng)方法檢出限為0.014、0.022 mg/L)明顯高于其他3對參考波長的三波長法結(jié)果(－0.007～0.018 mg/L，對應(yīng)方法檢出限介于0.025 ～0.028mg/L)，而 過 濾-雙 波 長 法(參考波長480 nm)結(jié)果為0.018～0.026 mg/L?？梢?，相比較而言，幾種三波長法參考波長對中，采用470 nm與360 nm、460 nm與370 nm、450 nm與380 nm 3對參比波長，其準(zhǔn)確度較其他兩對高，后續(xù)試驗(yàn)中，只考察這3對參考波長。

2.3 實(shí)際樣品分析

選擇汕頭市兩個(gè)飲用水源水?dāng)嗝?庵埠和新津河)處采集地表水水樣，對其所含甲醛濃度進(jìn)行檢測，定量方法為單波長法、過濾-單波長法、雙波長法、過濾-雙波長法和三波長法，如表3所示。這些水樣的濁度相對較低，顯色液在414 nm處吸光度介于0.023～0.043，采用標(biāo)準(zhǔn)方法時(shí)，因樣品并無明顯濁度，因此無需對樣品進(jìn)行預(yù)處理。用單波長法進(jìn)行檢測，庵埠和新津河斷面結(jié)果分別為0.148、0.066 mg/L，約為方法檢出限(0.026 mg/L)的5.5倍和2.5倍;而用過濾-單波長法、雙波長法、過濾-雙波長法、三波長法時(shí)，所得結(jié)果(－0.020～0.023 mg/L)均小于對應(yīng)方法檢出限。然而，顯色后樣品均無明顯的黃色產(chǎn)物，且顯色后樣品過濾后，濾液顏色與實(shí)驗(yàn)室空白非常接近，明顯低于0.04 mg/L標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)水樣的顏色深度，因此不經(jīng)任何濁度校正的方法所得結(jié)果是不科學(xué)、不準(zhǔn)確的。過濾-單波長法、雙波長法、過濾-雙波長法、三波長法所得回收率介于91.3% ～101%，對應(yīng)RSD介于0.0% ～4.2%，可見各種方法用于低濁度樣品檢測時(shí)，準(zhǔn)確度和精準(zhǔn)度均非常好，表明樣品不含影響顯色反應(yīng)的干擾物(或干擾可忽略)。

表3 地表水實(shí)際樣品檢測結(jié)果(n=3)

3 結(jié)語

對于濁度較小的環(huán)境水樣(無明顯渾濁)，雙波長法可消除濁度對甲醛檢測結(jié)果的正干擾，當(dāng)雙波長法的檢測結(jié)果為有檢出時(shí)，應(yīng)采用三波長法進(jìn)一步分析，以避免樣品濁度的正干擾導(dǎo)致定性失誤，且可獲得準(zhǔn)確度更高的結(jié)果。采用雙波長法或三波長法時(shí)，只需對顯色后樣品同時(shí)測定幾個(gè)吸光度，波長分別為 360、370、380、414、450、460、470、480 nm，如果分光光度計(jì)的功能有限，則可以測定吸收光譜，從吸收光譜獲取這些波長處吸光度，所有數(shù)據(jù)處理可在Excel軟件中進(jìn)行。研究中，各種方法與過濾法進(jìn)行了比較，相對于過濾法，雙波長法、三波長法可降低分析成本及減小工作量，相對于標(biāo)準(zhǔn)方法中提到的蒸餾法，則具有更強(qiáng)的節(jié)省人力物力優(yōu)勢，值得推廣。

［1］張婷婷，譚培功，單紅，等．氣相色譜法測定地表水中醛酮類化合物［J］．巖礦測試，2007，26(5)：363-366．

［2］呂桂賓，陳勇，黃龍，等．吹掃捕集-氣相色譜法同時(shí)測定水中的乙醛、丙烯醛和甲醛［J］．中國環(huán)境監(jiān)測，2011，27(6)：20-22．

［3］丁昌明，林少彬．水中8種醛類物質(zhì)高效液相色譜法測定［J］．中國公共衛(wèi)生，2007，23(5)：608-609．

［4］王磊，劉慶學(xué)，安彩秀，等．柱前衍生-氣相色譜法同時(shí)測定水中醛酮類和硝基苯類化合物［J］．巖礦測試，2010，29(5)：486-490．

［5］李海燕，譚丕功，房賢文，等．高效液相色譜法同時(shí)測定地表水中四種醛類化合物［J］．巖礦測試，2012，31(4)：672-676．

［6］于文佳，衛(wèi)碧文，鄭翊，等．分散液液微萃取-高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法快速測定水遷移相中甲醛［J］．分析試驗(yàn)室，2014，33(5)：597-600．

［7］Peng B，Zhang J H，Wu C H，et al．Use of ionic liquid-based dispersive liquid-liquid microextraction and high-performance liquid chromatography to detect formaldehyde in air，water，and soil samples［J］．JournalofLiquidChromatography＆Related Technologies，2014，37(6)：815-828．

［8］蔣和梅，楊東靜，陳姝娟，等．反向流動(dòng)注射法在線分析皮革廢水中的甲醛［J］．皮革科學(xué)與工程，2013，23(3)：68-71．

［9］GB/T 5750.10—2006 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法消毒副產(chǎn)物指標(biāo)［S］．

［10］HJ 601—2011 水質(zhì) 甲醛的測定 乙酰丙酮分光光度法［S］．

［11］張鈞，楊文武．水和廢水中甲醛測定關(guān)鍵問題探析［J］．環(huán)境科學(xué)與管理，2010，35(8)：97-102．

［12］劉鳳海，付寧，紀(jì)樹貴．酚試劑分光光度法測定飲用水中甲醛［J］．中國衛(wèi)生工程學(xué)，2007，6(6)：329-330．

［13］張秀敏，紀(jì)淑娟．品紅亞硫酸鈉試劑在快速檢測甲醛中的應(yīng)用［J］．沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，38(2)：202-206．

［14］姚鑫，馬力．HPLC法測定飲用水中的甲醛殘留［J］．生命科學(xué)儀器，2008，6(4)：51-53．

［15］Su L，Wei W，Guo J L，et al．Determination of formaldehyde based on the fading reaction of bordeaux R by flow injection spectrophotometry［J］．Advanced Materials Research，2013，2115(610)：436-439．

［16］Su L，Guo J L，Liu Z，et al．Determination of formaldehyde based on the fading reaction of methyl orange by reversed flow injection spectrophotometry［J］． Applied Mechanicsand Materials， 2013，2301(295)：479-482．

［17］Ozoner S K．Erhan E，Yilmaz F，et al．Electrochemical biosensor for detection of formaldehyde in rain water［J］． Journal of Chemical Technology and Biotechnology，2013，88(4)：727-732．

［18］GB/T 7467—1987 水質(zhì) 六價(jià)鉻的測定 二苯碳酰二肼分光光度法［S］．

［19］史耀斌．餐飲行業(yè)污水中磷的測定方法改進(jìn)［J］．中國環(huán)境監(jiān)測，2008，24(2)：26-27．

［20］金愛民，陶琳莉．總磷測定方法的改進(jìn)［J］．中國環(huán)境監(jiān)測，2001，17(5)：54．

［21］李小如，王學(xué)儉．測定地表水中總磷時(shí)去除濁度干擾的方法比較［J］．環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2006，18(6)：50．

［22］賴永忠．減小水樣濁度對廢水中六價(jià)鉻測定結(jié)果影響的方法探討［J］．巖礦測試，2012，31(1)：172-177．

［23］尚玲偉，沙玉欣，徐鳳琴．測定水中六價(jià)鉻時(shí)消除濁度和色度干擾的方法探討［J］．北方環(huán)境，1996，8(2)：17-18，27．

［24］賴永忠，王亮根．兩種雙波長法用于減小濁度對廢水中六價(jià)鉻測定結(jié)果的影響［J］．化學(xué)工程師，2012，26(10)：27-30，35．

［25］丁瓊，薛傳金．渾濁度對總氮測定影響的探討［J］．污染防治技術(shù)，2010，23(2)：69-70．

［26］宋玉棟，常風(fēng)民，周岳溪．雙波長分光光度法測定含硝酸鹽水樣中二甲基乙酰胺［J］．中國環(huán)境監(jiān)測，2010，26(1)：8-11．

［27］李維．用雙波長法消除濁度對六價(jià)鉻測定的影響［J］．中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2004，14(3)：381-382．

［28］張紅，謝靈，賴永忠．水樣濁度對甲醛含量測定結(jié)果的影響及減小影響的措施初探［J］．廣東化工，2009，36(1)：98-100．

［29］張紅漫，陳國松，段鶴君，等．分光光度法測定二氧化鈦懸浮體系中甲基橙及光催化降解效果的表征［J］．分析化學(xué)，2005，33(10)：1 417-1 420．

［30］陳寒青，金征宇．三波長紫外分光光度法測定紅車軸草異黃酮含量的研究［J］．食品科學(xué)，2005，26(5)：194-197．

［31］蔣然，柴欣生，張翠．影響總氮準(zhǔn)確定量的光譜檢測因素［J］．中國環(huán)境監(jiān)測，2012，28(4)：45-47．