甲醛(HCHO,FA)是脂肪族醛类中的第一种,天然存在于水果、蔬菜、乳制品、肉类及其制品和鱼类中,其浓度范围为1至133 ppm [1]、[2]、[3]。大气中的气态污染物来源于自然和人为活动,包括工业过程、火山爆发以及燃料燃烧产生的气体。在室内空气中,甲醛作为多种烃类和醇类的反应产物存在,从人类健康的角度来看,这些物质需要得到严格控制。大气中甲醛的浓度尤其取决于饱和烃类和不饱和烃类的存在及其含量。甲烷是生成甲醛的重要前体物质。不完全燃烧也会在生活和工作场所产生甲醛 [4]。
甲醛在室温下为无色气体,具有刺激性气味,易溶于极性溶剂如水和醇类。福尔马林是甲醛的水溶液,浓度约为37%(w/w),其中甲醛会缓慢聚合生成副甲醛。
甲醛主要通过甲醇在金属催化剂上的氧化反应工业化生产 [1]、[2]。它是许多化学过程的重要原料,用于生产树脂、塑料、木制品、绝缘材料和纺织品 [5]、[6]、[7]、[8]、[9]。在这些工业活动中以及最终产品中,甲醛会释放到空气中。生物体吸入甲醛会对其产生有害影响。甲醛具有抗菌作用,是食品、化妆品、清洁用品和农产品防腐和消毒的重要成分 [3]、[8]、[10]、[11]、[12]、[13]、[14]。
自2004年以来,包括国际癌症研究机构(IARC)、美国环境保护署(US-EPA)和欧洲化学品管理局在内的主要国际监管机构将甲醛列为1类有害和致癌化合物,因其对生物大分子具有破坏性。美国环境保护署规定的每日甲醛摄入量上限为0.2 mg/kg体重,而世界卫生组织(WHO)推荐的成人每日摄入量为1.5–14 mg/kg [3]、[5]、[15]、[16]、[17]。通过受污染的食物、水和室内空气接触甲醛,可能导致中毒、过敏反应、呼吸系统问题(如哮喘)、肺部损伤、癌症甚至死亡 [17]、[18]、[19]、[20]、[21]。
然而,长期和高剂量的甲醛暴露与中枢神经系统损伤、免疫系统功能障碍 [21]、阿尔茨海默病 [22]、糖尿病 [23] 以及慢性肝病和心血管疾病 [9]、[10]、[24]、[25] 有关。
从公共卫生的角度来看,室外和室内环境中甲醛的检测和监测至关重要。自20世纪初以来,已经应用了许多分析技术。最初主要是重量分析法 [26]、[27],但随着技术进步,光谱 [4]、[28]、[29]、[30]、[31] 和电化学 [32] 方法逐渐成为替代方案。基于有色产物的光谱光度法使用了多种能与甲醛反应的试剂,例如1,8-二羟基萘酚-3,6-二磺酸(变色酸)[28]、[33]、2,4-戊二酮(乙酰丙酮)[31]、[34]、[35]、2-肼基苯并噻唑与铁氰化物 [36]、3-甲基-2-苯并噻唑酮腙(MBTH)[37]、6-氨基-1-萘酚-3-磺酸(J-酸)和6-氨基苯酚-3-磺酸(苯基J-酸)[33]、4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑(Purpald – AHMT)[38]、[39]、对罗萨宁 [40]、[41] 和乙酰乙酸甲酯 [42]。其中,变色酸曾在美国环境保护署的标准方法(EPA Method 1667a)中使用。但由于需要浓硫酸且定量限(LOQ)相对较高,现已不再推荐用于水溶液中的甲醛分析。目前标准方法(EPA Method 323)采用乙酰丙酮试剂(Hantzsch反应)。在气体排放物中分析甲醛时,先将其吸收到水中,然后使用乙酰丙酮试剂在412 nm波长下进行检测。
色谱法在分离和检测/测定衍生化及未衍生化的甲醛方面非常有用 [4]。选定的衍生化试剂与分子的羰基官能团反应,例如用2,4-二硝基苯肼(2,4-DNPH)衍生化后通过HPLC(EPA Method 1667,ASTM D5197–97)进行分析,或用O-(2,3,4,5,6-五氟苯基)-羟胺(PFBHA)衍生化后通过GC(EPA Method 556.1)进行分析。
尽管色谱法的最低检测限较低——HPLC(EPA Method 1667a)为50 μg/L,GC(EPA Method 556.1)为1 μg/L——但这些方法需要复杂的样品预处理和昂贵的仪器设备。因此,通常更倾向于使用灵敏度高、操作简便且成本效益高的分析方法。在这种情况下,基于分析物与特定试剂生成有色产物的光谱光度法成为实用的替代方案。这些经典的颜色反应方法是环境样品和工业样品中甲醛灵敏检测的基础。
近年来,人们越来越关注开发实用、经济高效且灵敏的甲醛测定方法。本文提出了一种新的光谱光度法,使用8-氨基-1-萘酚-3,6-二磺酸单钠盐(H-AcidNa)作为显色试剂。与传统方法不同,该方法无需样品预处理,可在温和的酸性条件下进行操作,并且避免了使用浓硫酸。已系统研究了该试剂的分析性能及其对乙醛等羰基化合物的干扰情况。