微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用探究

摘要：近年來我國在經(jīng)濟建設(shè)方面進行了大力投資，隨之產(chǎn)生的環(huán)境污染問題已經(jīng)成為了當今階段急需加以高度重視的主要內(nèi)容。環(huán)境化學(xué)分析就是基于環(huán)境污染問題而開展的一門對應(yīng)學(xué)科。環(huán)境化學(xué)分析學(xué)科的應(yīng)用范圍非常廣泛，是當今環(huán)境科學(xué)研究和保護的理論依據(jù)，對于生態(tài)保護和國家的穩(wěn)定發(fā)展能夠起到直接的影響作用。其中微波消解技術(shù)實現(xiàn)了將有毒物質(zhì)的消解變得更加有效、準確且環(huán)保。介于這種應(yīng)用優(yōu)勢，微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中有著非常重要的地位。本文首先對微波消解技術(shù)的內(nèi)涵進行闡述，然后對該技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用類型與范圍進行了分析與探究，并歸納總結(jié)出了當今的微波消解技術(shù)在化學(xué)環(huán)境分析中的應(yīng)用意義，對其發(fā)展前景做出展望。

關(guān)鍵詞：微波消解技術(shù) ? 環(huán)境化學(xué) ? 應(yīng)用

環(huán)境化學(xué)分析的主要內(nèi)容是對環(huán)境介質(zhì)的存在特點、化學(xué)效應(yīng)以及化學(xué)屬性等進行研究分析。在實際研究過程中，樣品多以液體形態(tài)居多，所以就必須要對樣品進行一定的預(yù)處理，這是對環(huán)境樣品進行分析與測定的必要步驟。樣品預(yù)處理辦法通常指的是將樣品溶解到可溶性介質(zhì)當中。像熔融法、溶解法以及燒結(jié)法都屬于傳統(tǒng)的溶解試樣方法，一般都是通過對樣品使用強酸強堿或者高溫高壓等手段，這種溶解方式的不足在于過程中會產(chǎn)生一定的環(huán)境污染，不僅耗時較長，還容易造成樣品中易揮發(fā)性元素的損失[1]。因此，微波消解技術(shù)應(yīng)運而生，這種消解技術(shù)對環(huán)境樣品的破壞程度很小，不會產(chǎn)生環(huán)境污染。

一、微波消解技術(shù)的內(nèi)涵

在環(huán)境化學(xué)分析當中，微波消解技術(shù)多用于對有害物質(zhì)的消解，通過微波技術(shù)可以對不同種類的材料產(chǎn)生不一樣的消解效果，微波消解技術(shù)的加熱原理是重新組合微波磁場內(nèi)的無極分子和有極分子電解質(zhì)，讓消解材料形成偶極子或者偶極子的組合體，在過程中要利用高頻交變電磁場加快擺動速度，產(chǎn)生一種類似于摩擦加熱的作用效果[2]。微波加熱的方式可以讓加熱效果更加明顯化，極大的縮短加熱時間。我們通過對微波加熱技術(shù)的實際應(yīng)用過程進行歸納總結(jié)得出當下的微波加熱技術(shù)包括以下幾種特點：

（一）時效性高

微波加熱技術(shù)是通過輻射實現(xiàn)的，輻射技術(shù)代表著材料能夠很快地被加熱，而且一旦輻射消失，加熱效果也會隨之迅速停止，這就讓微波加熱技術(shù)具有了一定的時效性。

（二）穿透性強

微波本身具有超強的穿透能力，微波的穿透能力能夠讓微波向物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行發(fā)射，使物體的內(nèi)部溫度得以迅速的上升，也就是說，微波加熱技術(shù)可以實現(xiàn)材料整體的均勻加熱。

（三）具有選擇性

微波加熱技術(shù)對不同材料會產(chǎn)生不同的加熱效果，像金屬材質(zhì)類的物品就會反射微波而難以被加熱[3]。利用微波的這一特性，在工業(yè)應(yīng)用當中可以實現(xiàn)對加熱部分進行準確的劃分，滿足工業(yè)加熱的標準要求。

（四）具有環(huán)保性

微波加熱技術(shù)是通過微波輻射實現(xiàn)的，加熱過程中所需要的能量少，而且沒有污染物排放，對環(huán)境樣品的整體加熱效果更加完善，樣品中的元素損失較小。

二、微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用范圍

（一）測定化學(xué)需氧量

在環(huán)境化學(xué)分析中包括對水體情況的檢測與評估，微波消解技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對化學(xué)需氧量的測定，來達到監(jiān)管水質(zhì)的功能。我們在用重鉻酸鉀進行測定的過程中，需要使用大量的化學(xué)試劑和環(huán)境樣品，而且測定完成后等待結(jié)果的時間很長，測定成本也非常高。若采用高壓蒸汽消化法進行測定，消化過程也會消耗大量的時間。若通過密閉消解法雖然在時間上非常高效，但密閉空間限制了消化，使得樣品中復(fù)雜的構(gòu)成成分在加熱時產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，有可能排放出不明氣體，引發(fā)消解管道的損壞，存在很大的不確定性[4]。微波消解法就能很好地解決上述問題，微波技術(shù)可以加快消解過程，我們結(jié)合樣品的組成成分和樣品類別，再融合其他方法可以達到高效消解的功能。在實際應(yīng)用當中發(fā)現(xiàn)，將微波消解技術(shù)應(yīng)用在需氧量的測定實驗中會有顯著的效果。

（二）測定土壤樣品

微波消解技術(shù)除了可以測定金屬元素含量，另外還可以測定非金屬元素含量，例如像在土壤樣品中可以利用微波消解技術(shù)確認有機碳元素的含量。方法首先是稱取0.25克的土壤樣品，然后先倒入10ml的硝酸，再倒入3ml的氫氟酸，利用微波加熱技術(shù)讓液體溫度在三分鐘內(nèi)上升到150攝氏度，然后再在三分鐘之后通過恒溫加熱液體到155攝氏度，保持這個溫度18分鐘后轉(zhuǎn)移處理好的樣品到TFI燒杯中，最后加入0.5ml的高氯酸甘酸，完成定容。以上方法可以對耕地的土壤情況進行詳細且精準的測定。

（三）測定大氣顆粒物中硒含量

測定大氣顆粒物當中的硒含量，可以使用微波消解法與吸收光譜法聯(lián)合進行有關(guān)測定，首先要取樣，選取適量的大氣顆粒物，將其放置到微波消解罐中，再加入適量水進行濕潤，分別加入5ml的硝酸、3ml的鹽酸和0.3ml的雙氧水進行混合，利用微波加熱技術(shù)控制實驗穩(wěn)定在對應(yīng)的溫度環(huán)境中，在消解環(huán)節(jié)結(jié)束之后要進行冷卻稀釋，完成定容，展開后續(xù)的分析研究。消解實驗完成之后還要進行回收實驗，防止廢棄物污染環(huán)境。將微波消解技術(shù)應(yīng)用在大氣顆粒物中的硒含量測定，其效果非常顯著，操作步驟也非常簡單，測量的結(jié)果更為精準可靠。

（四）測定含水率

對于含水率的測定可以用微波烘干法或者介電常數(shù)進行測量。微波烘干法的主要優(yōu)點就是可以對樣品進行快速且均勻的烘干，加快實驗進度。這種方法被廣泛的應(yīng)用在糧食、瓜果蔬菜以及某些化學(xué)試劑當中的含水量測定。

（五）其他領(lǐng)域的側(cè)定

微波技術(shù)對于樣品的作用分兩種，致熱效應(yīng)和非致熱效應(yīng)是比較常見的。我們利用微波技術(shù)的非致熱效應(yīng)能夠在環(huán)境毒理學(xué)領(lǐng)域當中快速的測定出SS-DNA抗體的存在，該技術(shù)與免疫單向擴散方法結(jié)合使用還能夠快速的測定出免疫球蛋白[5]。我們將抗原抗體分子放置在微波場中，抗原抗體分子會快速的開始移動，結(jié)合速度變快，縮短完成反應(yīng)的時間。

三、微波消解技術(shù)的應(yīng)用意義與發(fā)展前景

微波消解技術(shù)利用微波的物理特性，能夠快捷高效的完成樣品的加熱過程，是當下對環(huán)境展開化學(xué)分析的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的消解方式相比，我們可以發(fā)現(xiàn)，微波消解的總體效果更加顯著。如今微波消解技術(shù)還處于不斷的完善當中，該技術(shù)的適用范圍也在實踐中逐漸擴大。

隨著社會經(jīng)濟的大力發(fā)展，人類對自然環(huán)境的改造越來越大，導(dǎo)致環(huán)境污染已經(jīng)開始威脅到人類的生活健康與正常的生產(chǎn)運營，在目前治理環(huán)境污染問題時，相關(guān)工作者應(yīng)考慮到各種有害物質(zhì)不同的化學(xué)成分及獨特化學(xué)特性，然后在此基礎(chǔ)上展開下一步的治理工作[6]。要注意結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，引入更為先進的相關(guān)實驗儀器，并通過不斷地更新優(yōu)化測量手段，讓微波消解技術(shù)水平得到提高，讓環(huán)境化學(xué)分析理論真正地為環(huán)境控制與治理出力。

微波消解技術(shù)在國內(nèi)雖然僅有十多年的應(yīng)用經(jīng)驗，但發(fā)展速度很快，目前在分析化學(xué)中的干燥、霧化、消解與萃取等領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用。微波技術(shù)可以顯著提高工作效率、降低能耗、減少污染物排放、改良工作環(huán)境等，另外，還保有可觀的經(jīng)濟、社會與環(huán)境效益。當前的微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析當中已經(jīng)顯現(xiàn)出了明顯的超越性和頑強的生命力，具有廣闊的發(fā)展前景。

四、結(jié)語

目前我國對環(huán)境污染問題正在采取大力治理辦法，需要用在環(huán)境監(jiān)測中的環(huán)境樣品種類也在持續(xù)增加，若還沿用傳統(tǒng)的方法手段處理環(huán)境樣品，不僅會耗費大量的時間金錢，而且反而會產(chǎn)生一定的環(huán)境污染，不符合當今社會環(huán)境友好型的發(fā)展需求，因此，微波消解技術(shù)因其快速、高效、無污染的技術(shù)特點，更能適應(yīng)當今時代發(fā)展需求，所以對該技術(shù)的應(yīng)用需求將會越來越廣泛。但是，目前的微波消解技術(shù)還不夠成熟，在實際應(yīng)用中還會產(chǎn)生一定的問題。因此，要加強對微波溫度控制方面的研究，還應(yīng)該根據(jù)樣品種類區(qū)別選擇相應(yīng)的測定方法，不能盲目模仿，只有通過不斷的測試與完善，才能進一步擴大微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用范圍，更好地為環(huán)境治理工作出力。

參考文獻：

[1]賀亮.淺談微波消解技術(shù)在環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用[J].化工管理，2019，（09）：111-112.

[2]韋如鳳，鄧藝萍，施羽韓.微波消解技術(shù)及其在分析化學(xué)中的應(yīng)用[J].大眾科技，2018，（04）：24-27.

[3]邱永堅.微波消解測定土壤金屬預(yù)處理的優(yōu)化研究[J].環(huán)境與發(fā)展，2018，（03）：79-80.

[4]遲偉偉，徐蕾.土壤中重金屬樣品的前處理研究現(xiàn)狀[J].廣州化工，2018，（02）：16-18.

[5]王興啟.研究分析環(huán)境化學(xué)分析中的微波消解技術(shù)[J].云南化工，2017，（12）：24-25.

[6]王會磊，孫頔，王琳，等.微波消解儀的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用前景[J].山東化工，2017，（22）：108+110.

（作者簡介：郭永陽，碩士，單位：西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，研究方向：環(huán)境分析。）