关于环境空气中检测醛酮类化合物的优化方法及应用

关于环境空气中检测醛酮类化合物的优化方法及应用

王绍奇 王晶晶

山东典图生态环境工程有限公司，山东省淄博市 255000

摘要：环境空气中的醛酮类化合物是当前大气环境中化合物研究的重点与热点，醛酮类物质反应活性高、性质稳定，实际检测困难。为准确检测空气中含有的醛酮类物质，空气中质量浓度较高、活性较强的醛酮类化合物进行采样、分析、研究。醛酮类物质是城市大气主要污染物之一，是光化学烟雾的主要成分，对当前的人体造成主要危害。大气中的醛酮类物质的由汽车尾气、航公行业、建筑家具等产生的醛酮类物质，本文简要分析醛酮类物质的危害、检测方式和应用，对当前的空气检测有重要作用。

关键词：醛酮；检测方式；运用；环境空气

前言

醛酮类化合物之是空气中含有的重要含氧挥发性物质，该物质是光化学烟雾形成的主要物质，同时也是光化学烟雾的主要组成部分。在空气中，醛酮类物质是近地面臭氧的主要体物，大气中的有机体物形成二次有机气溶胶体的重要产物。另外现实生活中醛酮类物质对人体健康有直接的负面影响，刺激人体的身体甚至会引发呼吸道感染，同时存在致敏、致癌等潜在危害，因此也成为当前大气环境领域内的研究的重点与热点。

1 醛酮类化合物的基本概述

醛是羰基碳原子结合两个氢原子，或者是一个氢原子和一个烃基化合物，该公式为RCHO，酮是在其羰基碳原子上结合两个烃基。醛酮类化合物（carbonyl compounds）是大气中的重要挥发性的物质，既是光化学烟雾的主要组成部分，是烟雾中的重要前体物。化合物也是大气中的HOx自由基的重要来源，是大气中二次有机气溶胶的主要成分，对人体健康有直接的负面影响。

2 环境空气中醛酮类化合物的危害 

2.1 污染环境

当前的空气中，含有大量醛酮类物质，这种物质主要是醛酮类物质、甲醛、乙醛、丙醛类物质，夏季光化学反应是大气醛酮类的主要重要物质来源。

醛酮类物质将会严重污染空气环境，环境污染会给生态系统造成直接的破坏、影响。现阶段城市中，汽车排放尾气是空气污染的主要源头， 城市空气污染严重，会产生诸如以下危害，城市酸雨、微环境破坏等，对环境造成直接影响。当前环境化合物污染中，醛酮类物质排名靠前。当前社会经济发展速度加快，空气污染并非是局部污染，而是对整个地球产生影响，尤其是大气环境污染，当前环境污染也呈现出国际化趋势，因此需要重视环境空气中的污染防治，降低环境污染。

2.2 威胁人类

人类需要呼吸空气来维持生命，人的呼吸每天约两万多次，吸入空气达15~20立方米。倘若空气中含有大量醛酮类物质，将会直接威胁到人类的健康，大气污染中醛酮类物质对人体的危害来自多方面，表现在呼吸系统受损、生理技能受损、消化系统受阻。环境污染有致癌、致突变、致畸的作用，污染物能够诱发人和哺乳动物患病的物质就叫作致癌物；致突变作用会导致人与哺乳动物生殖细胞突变，影响妊娠过程，导致不孕、胚胎与早期死亡。细胞突变就会致癌，影响人体健康，威胁到人类的安全。

3 环境空气中检测醛酮类化合物的优化方法和应用

3.1 实验步骤

1. 方法材料

选取二次有机气溶胶光化学氧化中的产物异丁烯醛、二醛类化合物为目标物种，根据醛酮类化合物含有的羰基、DNPH 中的肼基产生缩合反应，脱去分子水后生成稳定苯腙类化合物，运用 HPLC/UV/MS来进行分离、检测，在换算后得到醛酮类物质的定性、定量分析，针对环境中的醛酮类化合物，使用涂布来采集样品、洗脱、定容，使用HPLC/UV/MS来分析。

2. 试验仪器、器材

准备采样器、紫外检测器、高效液相色谱仪、 三重四级杆质谱仪。使用臭氧去除柱、采样管、乙腈、 蒸馏水、乙二醛水溶液、甲基乙二醛水溶液、磷酸。

当前试验中使用的醛酮类物质采样管只能实现单一醛酮类化合物的采集，因此参考先进理念，制作醛酮类化合物连续采样装置。为节省成本可以自己制备采样管或者是专门采购采样管。因此使用试验自动采样器、手动采样器进行采样，采样之前要清洗采样管，按照流程蘸取、采样， 确定流速，对样品进行分析，得到具体的数据结果。

图1 采样流速测试流程

通过自行制作醛酮类化合物采样器，分为气路、电路，以电磁阀控制气路进行采样，与手动采样进行对比，设计的采样器能够实现连续检测。检测过程中，针对二醛类化合物水溶液与 DNPH反应进行优化，配置出不同的浓度曲线、标准曲线，实现一针进样获取到化合物质量浓度的目的。

3.2 结果分析

研究醛酮类物质采样器，通过分析流速、气密性，检测后采样时间为1h，无醛酮类物质检出，则说明器材无醛酮类物质，采样过程不会因为材质发挥造成对醛酮类物质的影响。为整体判断醛酮类化合物采样器性能，同时同地点使用自动采样器和自动采样机采集三组，对比采样时间、检出化合物，检测质量浓度平均值相一致，数据之间的关系为0.997，该采样器性能良好，具体如下图。

图2 自动采样器

3.3 初步应用

通过优化试验流程，得到醛酮类化合物的具体含量，能够较好的检测出空气中的醛酮类化合物质，获得观测区域内环境空气中的醛酮类物质浓度水平。通过醛酮类化合物含量的分析，能够得到化合物质量浓度的日变化范围、日均值。质量浓度位于前十位的醛酮类化合物，依次为甲基乙二醛、丙酮、甲醛……。随后人们将其运用在北京夏季环境空气浓度检查、中国环境科学研究院检查、张家界森林地区醛酮类物质的检查中，能得到详细的数据，为人们的环境保护提供了方向。

4 结束语

综上，通过优化检测方式，将其连续使用在实际研究中，获得了该区域内空气环境中醛酮类物质的质量浓度水平，验证该方式的可行性、可用性，为环境空气的醛酮类化合物采样、分析提供参考。

参考文献

1. 杨硕.大气中醛酮类污染现状研究[J].农业与技术,2021,41(03):116-118.

2. 蒋朝晖,王玉娇,郑玄,刘湘珍,夏畅斌,肖炘圻,黎莎.张家界森林大气中醛酮类化合物浓度变化特征[J].环境科学研究,2016,29(09):1272-1278.

3. 石文娟.空气中醛酮类化合物的分离和测定[J].广东化工,2020,47(10):153-155.