室内空气--第3部分：测定室内空气和试验箱空气中甲醛和其它羰基化合物--活性取样法实施细则全解

1、类别作业指导书-检验实施细则编号ZD-JH1-115- 2015室内空气-第3部分：测定室内空气和试验箱空气中甲醛和其它羰基化合物-活性取样法实施细则1适用范围ISO 16000本部分内容描述了对空气中甲醛（ HCHO ）及其他碳基化合物（醛和酮）的测定程序。本方法专为甲醛而设计，但稍加修正，即可用于至少13种其他碳基化合物的探测及定量。此法适用于浓度范围约为1微克/m3至1毫克/m3甲醛及其他碳基化合物的测定。通过时间加权平均值取样的方法获取样本，这种方法可用于对空气中所含甲醛进行长期（124小时）或短期（5 60分钟）的取样活动。ISO 16000本部分内容描述了对甲醛及其他碳基化合物的取

2、样和分析程序，具体包括：将来自空气中的甲醛及其他碳基化合物，采集到表面涂有2,4-二硝基苯肼的容器上； 使用高性能液相色谱仪进行后续分析；此处的色谱仪具有紫外线吸收探测功能（1,3），上述程序是专为借助吸附容器和高性能液相色谱仪而采集、分析空气中的甲醛而编订的， 但它也可用于从空气中采集其他醛和酮并进行测定的操作。ISO 16000本部分的内容适用于下述碳基化合物：甲醛、乙醛、丙酮、苯甲醛、丁醛、戊醛、2,5-二甲基苯甲醛、丁烯醛、异戊醛、丙醛、正己醛、邻甲基苯甲醛、对甲苯甲醛、间甲基苯甲醛2、引用标准BS ISO 16000- 3 : 2011室内空气-第3部分：测定室内空气和试验箱空气中甲

3、醛和其它羰基化合物-活性取样法3、原理ISO 16000本部分的内容涉及：抽取空气，使之通过某一容器；此处的容器内含硅胶，外敷2,4-二硝基苯肼试剂。此方法是基于下述原则进行的：存在酸的情况下，碳基将会与二硝基苯肼发生特效反应，从而形成稳定的衍生物。使用具有紫外线探测或二极管阵列检测功能的高性能液相色谱仪对二硝基苯肼衍生物进行分析，寻求其母醛和酮。4、试剂和材料4.1 使用 2,4- 二硝基苯腙之前，应借助紫外线级氰化甲烷对其进行至少两次再结晶操作。4.2 氰化甲烷应为紫外线级（每一批次溶剂使用前，应进行测试）。4.3 高氯酸，按质量计算的浓度为 60%，密度 =1.51 千克/ 升。4.4

4、盐酸，按质量计算的浓度为 36.5%-38% ，密度 =1.19 千克/升。4.5 甲醛为 37%的溶液，按质量计。4.6 高纯度醛和酮，用于获取二硝基苯腙衍生物的标准（任选）。4.7 乙醇或甲醇，高性能液相色谱级4.8 氮气，高纯度等级（最佳来源）。4.9 木炭，颗粒状（最佳来源）。4.10 氦气，高纯度等级（最佳来源）。5 仪器常见实验室仪器设备及下列仪器设备。5.1 取样5.1.1 按照第 8 款的要求，取样容器应内含硅胶，外敷二硝基苯腙; 或者选用商业可用的取样容器。 容器内应含有最小质量为 350 毫克的硅胶， 且按质量计， 二硝基苯腙涂抹量不低于 0.29%。硅胶床的直径与长度之比

5、不应超过1:1 。在取样速率为 1.5 升/分的情况下，用于甲醛的容器工作能力至少为 75 微克，且捕集效率不低于 95%。具有较低空白本底及较高性能 的取样容器，即为商业可用的。注：取样速率为 1.5 升/分的情况下， 使用用户准备的取样容器， 观察到 19千帕的压力下降。此种情况下， 允许使用电池控制0.1 1.5 升 / 分之间。或其他合适的测量装置； 它们可将某些预涂的商业可用容器可能会存在较低的压力下降现象， 的个人取样泵。5.1.2 空气取样泵，应具有精准的取样能力，且取样流介于5.1.3 流量控制器， 是指质量流量计和质量流量控制器，流经取样容器的空气流量设定在0.50 1.20

6、 升/ 分之间。5.1.4 流量校准仪，如：旋转式流量计、皂泡计或湿式气体流量计。5.2 样本分析255.2.1 高性能液相色谱系统，由下述部分组成：流动相存储器；高压泵；喷射阀（具有微升或其他方便环体积的自动取样器）；一个C18型反相柱（如：25厘米X 4.6毫米内径,5 微米的粒度）；一个操作尺寸为 360 纳米的紫外线探测器或二极管阵列检测器；及数据系 统或纸带记录器。使用等强度反相高性能液相色谱仪对二硝基苯腙- 甲醛衍生物进行测定，此处所指色谱仪配有紫外线吸收探测器， 且操作尺寸为 360 纳米。类似的， 也应对空白容器进行释放及 分析。通过如下途径对样本中的甲醛及其他碳基化合物进行辨

7、识和定量：比较他们与标准溶液的保留时间、峰高或峰面积方面的差异。 注：多数商用高性能液相色谱分析系统适用于此项操作。5.2.2 注射器和吸液管5.2.2.1 高性能液相色谱注射管，其容积至少为环体积的四倍（参看5.2.1 ）。5.2.2.2 容积为 10毫升的注射器，用于制备涂抹二硝基苯腙的容器（聚丙烯注射器是适用 的）。5.2.2.3 注射器配件及插头，用来将容器连接至取样系统，及配有螺帽的容器上。5.2.2.4 吸液器，容积式或循环分装式，其容量范围为010毫升。6 采样6.1 样本采集对于商业可用的预涂二硝基苯肼容器， 使用时应遵循制造商建议。 某些商业可用的容器 可能是密封的玻璃管，

8、对于此类玻璃管， 可使用管子破除器来打断容器各端口。 按如下方式 连接容器： 将具有较少数量吸附剂的一端插入取样系统， 这样具有较大数量吸附剂的另一端 就位于空气进口位置了。处置这些断裂端口时，应当小心。打开取样器，将气流调节至目标流速。对于一个容器而言，典型的流速为1.0 升/分，而对于串联的两个容器而言，上述值为 0.8 升/ 分。按目标时长操作取样器，并定期记录取 样变数。若取样期间周围温度低于10 C,则应将取样容器置于一个更为温暖的环境中。在各种气候条件下，如：冷天、干或湿的冬天、热且潮湿的夏天等，观测发现相对湿度对取样没有 明显的影响。共 9页 第 4页临近取样期间结束时， 切断气

9、流， 并检查气流切断前的流速。 若取样期开始和结束的流 速差异超过 15%，则对此次取样做“怀疑”标记。取样结束后，立即将容器 （佩戴聚乙烯手套） 从取样系统处移开， 用原来的塞子进行堵 塞，并将其放回原来的、贴有标签的箱子内。使用碳氟带子对箱子进行密封，然后：或者将 其置于糙面金属罐内，且罐内含有2 5厘米厚度的木炭颗粒；或者置于其他合适的、配有必要衬垫的装置内。 若情况允许， 可使用可热封的、 以金属箔为内衬的塑料袋来存储暴露的 容器。对暴露的样本容器进行冷藏，直到分析为止；且分析之前的冷藏期不应超过 30 天。若需把样本转送至某一中央实验室进行分析，则其处于非冷藏状态的时期应越短越好，

10、最好少于两天。6.2 空白对每组样本而言，至少需分析一个现场空白。对于样本数介于10 20 之间的样本组而言，至少 10%的样本分析为现场空白。对于某一组内或某一时间段内的样本数量，或者某一 时间段且某一组内的样本数量， 应当予以记录， 以从给定的空气样本数量中获取特定的空白 百分比。除非没有空气通过容器，则现场空白应与样本同等对待。现场空白应符合子款 9.1 中介绍的性能标准。 希望也能分析留在实验室内的空白容器（实验室空白）， 以区分现场和 实验室污染的可能差异。6.3 样本分析6.3.1 样本制备将样本置于合适的外部箱子（箱子含有25 厘米厚度的木炭颗粒）内，然后转送至实验室，并在冰箱中

11、存储，直到分析时为止。替代选择是：样本可置于它们各自的巷子内。取 样与分析之间的时间间隔不应超过 30 天。6.3.2 样本解吸操作将样本容器（取样时较短端或进口端）联结至干净的注射器上。解吸操作期间， 液体流动方向应与取样期间空气流动的方向一致， 以防不溶的分子进入 洗出液。若进行高性能液相色谱分析之前，将会过滤洗出液， 则上述解吸操作，可按相反的 方向进行。 经过滤的空白提取物将与每一批次样本一同分析， 以确认： 过滤操作没有引起污 染。将容器 / 注射器置于注射器架上。将 5 毫升氰化甲烷注入注射器，并使之通过容器流入 备好的试管或一个 5 毫升的量瓶内， 通过这一途径， 可将碳基中的二

12、硝基苯肼衍生物及未反 应堆二硝基苯肼从容器（以重力为动力） 中解吸出来。根据所用取样容器的不同， 也可采用 其他剂量的氰化甲烷。注：干燥容器所具有的氰化甲烷保留量稍大于 1 毫升。在注射器内的氰化甲烷完全排空进入 容器之前， 洗出液可能会停止流动， 这是因为： 位于容器过滤器及注射器适配端口之间的空 气带来的阻碍作用。 若发生此种情况， 可使用一个较长的一次性巴斯德吸液管， 向注射器内 注射氰化甲烷，以清除空气阻碍。使用氰化甲烷稀释至 5 毫升标记处。 为量瓶粘贴附有样本识别字样的标签。 使用碳氟内 衬的隔膜，吸出部分溶液至样本小瓶中，并借助高性能液相色谱技术对这一溶液进行分析， 查验碳基衍生

13、物。 作为备用品， 可提取第二部分溶液并冷藏储存， 直到对第一部分溶液的分 析完成且经过确认为止。若有需要，可用第二部分溶液进行确认性分析。对于玻璃密封的、 存有两份吸附剂层的二硝基苯肼样本试管而言， 可打开离第二层吸附 剂最近的试管端口（出口端）。 小心的移除玻璃丝所附的弹簧和塞子， 它们是用来固定吸附 剂层的。 将吸附剂倒入干净的 4 毫升玻璃瓶内， 且玻璃瓶配有碳氟内衬的隔膜或盖子； 然后 对其做出标记，明确其为“后备样本区”。小心的移除下一个玻璃丝塞子，并将剩余的吸附 剂倒入另一 4 毫升玻璃瓶内； 然后对其做出标记， 明确其为 “基本样本区” 。对每一玻璃瓶， 小心的注入 3 毫升氰

14、化甲烷，盖上盖子，任其放置 30分钟，且中途还需偶尔的晃动。6.3.3 高性能液相色谱校准对用于二硝基苯肼 -甲醛衍生物的氰化甲烷进行校准（参看8.3）。100毫克/ 升的独立原液可通过如下方式制备：将 10毫克固体衍生物溶入 100 毫升流动相中。分析每一校准标准 （至少 5 个水平） 两次， 并将面积反应与注入质量的对应关系制成表 格（或更加方便的方式是：将注入的二硝基苯肼 - 甲醛衍生物与固定的环体积进行对比；。 类似于介绍的样本分析， 进行所有校准操作。 为防止延滞效应，应从最低浓度开始测试。使 用紫外线探测器或二极管阵列检测器进行检测，且注射体积为 25 微升的情况下，应该能达 到

15、0.05 20微克/ 毫升左右的线性反应范围。 这些结果可在制作校准曲线时加以使用， 如图 6 所示：显示线性反应的位置，得到了最小值为 0.999 的相关系数，此系数表明了线性最小 平方符合资料的相关度（浓度与面积反应之比）。每一分析物相关的保留时间应限定在 2% 以内。一旦记录了线性反应， 则一个接近于每一成分预期水平的中间浓度标准应选做每日校准值，但是此处所指浓度标准应至少为检测极限的 10倍。若被分析物浓度为 1微克 /毫升或以 上，则各种成分有关的每日反应应限定在10%以内；而对于浓度为 0.5 微克 /毫升左右的分析物浓度而言，上述每日反应应低于20%。若观测到更大的波动，则：可能

16、需要重新校准；或者根据新标准，制定新的校准曲线。6.3.4 甲醛的高性能液相色谱分析按子款 6.3.3 的要求，装配高性能液相色谱系统，并校准之。典型的操作参数如下：色谱柱 C18 （内径4,6毫米X 25厘米，或类似）；无需对色谱柱进行温度控制流动相 60%氰化甲烷 /40%水（按体积计），等强度探测器 紫外线，按 360 纳米标准运行流速 1.0 毫升/ 分保留时间对具有一个C18色谱柱的甲醛而言，7分钟；对具有两个 C18色谱柱的甲醛而言， 13 分钟样本注射量 25 微升每次分析之前，应查验探测器基线，以确保情况稳定。高性能液相色谱流动相制备途径： 将 600毫升氰化甲烷与 400 毫

17、升水混合； 或者在高性 能液相色谱梯度洗脱周围设置参数。在全玻璃、碳氟吸入过滤装置中，使用粒度为0.22 微米的涤纶薄膜滤器对上述混合液进行过滤。 通过下述途径对过滤后流动相进行去除瓦斯的操 作：使用氦气冲洗 1015分钟（ 100毫升/分） ；或在配有表面玻璃的锥形烧瓶中，将混合 液加热至60C，并保持这一温度510分钟。在探测器后应放置一个稳定的背压限流器（350千帕），或一段长度较短（ 1530厘米）、内径为 0.24 毫米的碳氟管，以减少流动相进一 步的气体外泄。将流动相置于高性能液相色谱溶剂储存器中，并将泵流速度设定为1.0 毫升/ 分；进行初次分析之前， 允许泵工作 2030 分钟

18、。 初次分析之前至少 30分钟，打开探测器； 在带纸 记录器或类似输出装置上显示探测器输出结果。对于手工喷射系统， 使用干净的高性能液相色谱注射器抽取至少 1 00微升样本。 利用注 射器中过量的样本填充高性能液相色谱环（阀门的进样位置）。旋转阀门至“喷射”位置， 以启动运转； 同时激活注射相关的数据系统， 并在带纸记录器上标示注射点位置。 大约一分 钟后，将阀门旋转至进样位置，并用氰化甲烷 / 水的混合物冲洗注射器和阀门，以为下一样 本分析做准备。阀门处于“注射”位置时，不能向高性能液相色谱环注射溶剂。对二硝基苯肼 -甲醛衍生物进行洗提后（参看图 4），终止数据记录，按子款 10 介绍的 方

19、法计算成分浓度。当达到稳定的基线后，系统可按前述内容，进行随后的样本分析。注 1 ：进行几次容器分析后，可通过如下方式移除色谱柱上的积聚物（若有指示，如： 对于给定的流速和溶剂成分，可采用逐次分析增大压力的方法）：使用色谱柱几倍体积的 100%氰化甲烷进行去除。若使用了柱前操作，也可达到同样的保护效果。若被分析物浓度超过仪器的线性范围， 则应使用流动相稀释样本， 或将跟小的样本量注 入高性能液相色谱仪。若发现较早操作中的保留时间未被复制（10%），则可增减氰化甲烷/ 水的比例，以取得正确的洗提时间；具体如下：若洗提时间过长，则增加比例，若洗提 时间过短，则减少比例。若溶剂必须改变，则在进行样本

20、操作前，总应进行再校准（参看6.3.3 ）。注 2 ：此处介绍的色析法条件已经经过优化，以尽可能适应甲醛的测定。建议分析员对 其高性能液相色谱系统进行试验， 以便确定最适合其分析需要的最佳色析法条件。 或许还会 使用具有自动注射和数据记录启动装置的高性能液相色谱系统。6.3.5 高性能液相色谱对其他醛和酮的分析6.3.5.1 综述通过串联使用两个 C18色谱柱，并借助梯度程序变动流动相成分，可以最优化色析法条件，从而能对空气中收集到的其他醛和酮进行分析。尤其是：色析法条件经优化后，可在1小时左右的分析时间中分离丙酮、丙醛和一些高分子质量的醛类。线性梯度程序周期性地变动流动相成分，以实现对色谱

21、C3, C4 和苯甲醛区域的最大化 溶解。发现下述梯度程序有利于实现这一目标：当样本注射时，按体积计，线性梯度从60%氰化甲烷 /40%水到 75%氰化甲烷 /25%水，为时 36 分钟；到 100%氰化甲烷， 为时 20 分钟；100% 氰化甲烷，为时 5 分钟；反相线性梯度：从 100%氰化甲烷到 60%氰化甲烷 /40%水，为时 1 分钟；保持 60%氰化甲烷 /40%水的比例，为时 15 分钟。6.3.5.2 其他碳基化合物的样本分析按子款 6.3.3 的要求，装配高性能液相色谱系统，并校准之。操作参数如下：色谱柱 C18，两个色谱柱串联流动相 氰化甲烷 / 水，线性梯度探测器 紫外线

22、，按 360 纳米标准运行流速1.0 毫升/ 分程序参看 6.3.4 款内容此处介绍的色析法条件已经经过优化， 适用于具有如下配置的高性能液相色谱系统： 紫 外线探测器或二极管阵列检测器；配有25微升环形注射器的自动取样器；两个 C18色谱柱（尺寸为：4,6毫米X 250厘米）；一个记录器或电子积分器。建议分析员对其高性能液相 色谱系统进行试验， 以便确定最适合其分析需要的最佳色析法条件； 但是此优化应以丙烯醛、 丙酮和丙醛的分离为最小目标。注：色谱柱制造商通常对使用反相色谱柱， 进行二硝基苯肼衍生物的分离提出最佳建议。 这些建议在不折中溶解碳基化合物的前提下，可能会减少使用双色谱柱的必要。对

23、样本中碳基化合物的辨识和定量是通过如下途径完成的： 将其与标准二硝基苯肼衍生 物所具有的保留时间和相关区域数字进行对比。对甲醛、乙醛、丙酮、丙醛、丁烯醛、苯甲 醛和邻甲基苯甲醛、 间甲基苯甲醛、 对甲苯甲醛的辨识具有较高的自信； 而对丁醛的辨识就 稍显不足， 因为在色析法条件下， 它同时洗提异丁醛和甲基乙基甲酮两种物质。 图 7 显示了 运用梯度高性能液相色谱系统时所得到的典型色谱图。10 计算按下列等式，计算每一样本被分析物（二硝基苯肼衍生物）的总质量：md=ms-mb （ 1 ）式中：md是指从容器中萃取的二硝基苯肼衍生物经过校正后的质量，以“微克”为单位，ms是指样本容器上未经矫正的质量，以“微克”为单位：=AsX cstd/Astd X VsX ds( 2)mb是指空白容器上被分析物的质量，以“微克”为单位=AbX cstd/Astd X VbX db,( 3)式中：As是指相关区域数字，从样本容器中洗出，Ab 是指相关区域数字，从空白容器中洗出，Astd 是指相关区域数字，标准，cstd 是指每日校正标准中的被分析物浓度，以“微克 / 毫升”为单位，Vs 是指样本容器中洗出的总量，以“毫升”为单位，Vb 是指空白容器中洗出的总量，以“毫升”为单位，ds 是指适用于样本容器洗出的稀释因子=1，若样本未经稀释 =Vd/V