分析環(huán)境化學(xué)分析中的微波消解技術(shù)

吳偉成

摘 要：環(huán)境化學(xué)分析樣本中往往會(huì)還有很多的有害物質(zhì)和有毒成分，對(duì)此相關(guān)科技人員研發(fā)了很多方法對(duì)其中的有毒有害成分進(jìn)行消減。但是所研究的傳統(tǒng)的消解方法，需要的時(shí)間很長，而且對(duì)環(huán)境的污染存在較大影響。為了解決傳統(tǒng)消解方法存在的問題并隨著科技水平的不斷提高，便促成了微波消解技術(shù)的產(chǎn)生。微波消解技術(shù)對(duì)有毒有害成分的消解速度較快，且準(zhǔn)確率很高以及有很強(qiáng)的重復(fù)性。本文就研究分析環(huán)境化學(xué)分析中的微波消解技術(shù)進(jìn)行淺論。

關(guān)鍵詞：環(huán)境化學(xué);環(huán)境監(jiān)測(cè)分析;微波消解技術(shù)

1 環(huán)境化學(xué)

1.1 環(huán)境化學(xué)的簡單概述

環(huán)境化學(xué)是環(huán)境科學(xué)中的重要分支學(xué)科之一。是主要應(yīng)用化學(xué)的基本原理和方法，研究大氣、水、土壤等環(huán)境介質(zhì)中化學(xué)物質(zhì)的特性、存在狀態(tài)、化學(xué)轉(zhuǎn)換過程及其變化規(guī)律、化學(xué)行為與化學(xué)效應(yīng)的科學(xué)。當(dāng)前時(shí)代背景下，環(huán)境污染被人們所重視。造成環(huán)境污染的因素有很多，主要可分為物理、化學(xué)和生物學(xué)三方面，而化學(xué)方面所引起的污染就占整體環(huán)境污染的80%～90%。所以面對(duì)此種環(huán)境污染問題，便促成了環(huán)境化學(xué)這一學(xué)科的形成。從化學(xué)的方面進(jìn)行研討，對(duì)人類生活生產(chǎn)方面引起的生態(tài)環(huán)境污染進(jìn)行探討。環(huán)境化學(xué)不僅研究廣義方面，還在原子和分子水平上的各種物質(zhì)轉(zhuǎn)化，反應(yīng)以及分布結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了深刻的研究。此門學(xué)科的深入發(fā)展，為改善生態(tài)環(huán)境污染奠定了基礎(chǔ)，提供了科學(xué)依據(jù)。

1.2 環(huán)境化學(xué)的特點(diǎn)

環(huán)境化學(xué)是在化學(xué)的角度上進(jìn)行理論分析和技術(shù)研究而拓展出來的，主要是對(duì)化學(xué)成分在自然環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)引起的環(huán)境污染問題，作為研究對(duì)象，目的是解決化學(xué)物質(zhì)引起的環(huán)境問題。具體有以下三個(gè)特點(diǎn)：

1.2.1 研究對(duì)象復(fù)雜多變

隨著人類生活水平的逐步提高，對(duì)各種生活物質(zhì)的要求也越來越高。所以，各大工廠越來越多的出現(xiàn)在我們的生活范圍中。而環(huán)境中化學(xué)污染的物質(zhì)大多數(shù)都來源于各種工廠廢氣廢物的排放，以及人類生活中產(chǎn)生的廢氣廢物。這些產(chǎn)生的化學(xué)有害物質(zhì)，不僅僅是這樣單純存在在環(huán)境體系中，而是會(huì)以多種形式進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，物理變化，所以環(huán)境化學(xué)所面對(duì)的研究對(duì)象是復(fù)雜多變的體系。

1.2.2 濃度水平低，測(cè)試技術(shù)需精細(xì)

生產(chǎn)生活所產(chǎn)生的化學(xué)有害污染物質(zhì)在自然環(huán)境中確實(shí)存在，但相較于整個(gè)生態(tài)環(huán)境而言它的存在濃度水平是很低的，一般是百萬分率或者是十億分率，有時(shí)候甚至可以達(dá)到萬億分率。所以相較于其他化學(xué)成分而言，要是對(duì)這種極低的濃度水平物質(zhì)進(jìn)行深入研究的話，就需要靈敏精細(xì)的現(xiàn)代化分析測(cè)試儀器和技術(shù)，而且還有相應(yīng)能力的科學(xué)研究人員，既要兼顧它存在濃度水平低的因素，也要實(shí)時(shí)監(jiān)控其在環(huán)境中進(jìn)行的各種化學(xué)機(jī)制的轉(zhuǎn)化。

1.2.3 具有一定的綜合性

此項(xiàng)學(xué)科雖是以化學(xué)角度進(jìn)行研究，但它包含了多種方面的知識(shí)與技能。我們所生存的環(huán)境中有很多物質(zhì)，在一定的條件下，這些物質(zhì)會(huì)發(fā)生諸多反應(yīng)。在介質(zhì)環(huán)境中積累、相互作用和生物效應(yīng)等問題。要對(duì)環(huán)境中諸多化學(xué)污染物質(zhì)進(jìn)行分類研究和探討，需配合物理學(xué)，生物學(xué)，氣象學(xué)，數(shù)學(xué)等多種學(xué)科的技術(shù)方法。綜合性極強(qiáng)，只有多方面多角度的研究和考量，才能真正的反映出環(huán)境中存在的化學(xué)污染物質(zhì)客觀真實(shí)的變化規(guī)律。所以環(huán)境化學(xué)具有較強(qiáng)的綜合性。

2 環(huán)境監(jiān)測(cè)分析

環(huán)境監(jiān)測(cè)分析從字面就可以了解到就是對(duì)環(huán)境進(jìn)行有害物質(zhì)的監(jiān)測(cè)以及分析。利用多項(xiàng)學(xué)科的知識(shí)技巧進(jìn)行化學(xué)有毒有害物質(zhì)的分析，為解決生態(tài)環(huán)境問題提供科學(xué)依據(jù)，從而有效解決生態(tài)環(huán)境問題。

2.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)分析的重要性

當(dāng)今時(shí)代，經(jīng)濟(jì)生活水平快速提高。人類生產(chǎn)生活所產(chǎn)生的廢氣廢物也愈加增多，從而生態(tài)環(huán)境中存在的化學(xué)有毒有害物質(zhì)也隨之增多。生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，全球氣候變暖趨勢(shì)也逐漸增強(qiáng)。所以加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的監(jiān)控分析，將生態(tài)環(huán)境中存在的有毒有害物質(zhì)止步于此，既提高了人類所處地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，也解決了日益惡化的生態(tài)環(huán)境問題。

2.2 加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)能力建設(shè)

上文已經(jīng)分析了環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)人類生產(chǎn)生活的重要性。所以加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)能力，也是必不可少的。在此背景下對(duì)監(jiān)測(cè)能力的建設(shè)提高需要從兩大主要方面入手，一方面是環(huán)境監(jiān)測(cè)的技術(shù)人員，另一方面是環(huán)境監(jiān)測(cè)科學(xué)技術(shù)水平的提高。在環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中，主要是由相關(guān)技術(shù)人員的參與才能進(jìn)行，要廣納相關(guān)人才，并對(duì)其工作效益進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)提高相關(guān)工作人員的積極性。還要增強(qiáng)自身的技術(shù)水平和相關(guān)學(xué)習(xí)素養(yǎng)，提高整體研究人員的能力。工作人員的能力得到了提高，那么其對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備也要不斷進(jìn)行的提高。不要固守著傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，要不斷的與時(shí)俱進(jìn)、科學(xué)創(chuàng)新，對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入的研究，并在此技術(shù)上實(shí)現(xiàn)科學(xué)化智能化，從而全面提高環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)。

3 微波消解技術(shù)

3.1 微波消解技術(shù)的簡單概述

微波是一種電磁波，對(duì)液體具有穿透能力。在環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)中起到了不可缺少的作用，微波可以催化液體中吸波物質(zhì)進(jìn)行物化反應(yīng)。所以利用微博來進(jìn)行，環(huán)境中存在的化學(xué)污染物質(zhì)的分解，是科學(xué)領(lǐng)域中極大技術(shù)進(jìn)步。此項(xiàng)技術(shù)對(duì)設(shè)備和學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備有很高的精度要求。微波消解法就是利用微波爐采用密閉容器或開口容器進(jìn)行樣本濕式分解制備試液的方法。此項(xiàng)消解技術(shù)的方法比傳統(tǒng)消解方法速度要快近10倍。它會(huì)改變分子的運(yùn)動(dòng)，但是不會(huì)引起分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。電磁波對(duì)樣本傳輸發(fā)射能量，卻不具有能量的損耗。他不會(huì)因?yàn)檠芯繕颖疚镔|(zhì)的成分改變而變化自身的價(jià)值，有很大的利用范圍。通過提高溫度和增大壓強(qiáng)，讓化學(xué)反應(yīng)物減短所需的反應(yīng)時(shí)間，提高監(jiān)測(cè)效率。

3.2 微波消解技術(shù)在環(huán)境分析中的應(yīng)用

3.2.1 檢測(cè)樣本中含水率的測(cè)定

微波消解技術(shù)在對(duì)環(huán)境中化學(xué)污染物的測(cè)定應(yīng)用有很多。檢測(cè)樣本中含水率的測(cè)定就為其中一種，含水率測(cè)定方法大致分為兩種，分別是微波加熱烘干法和介電常數(shù)測(cè)量法。而微波加熱烘干法就是微波消解技術(shù)的應(yīng)用。微波加熱烘干法的優(yōu)點(diǎn)就是檢測(cè)速度很快，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。這種方法不僅能測(cè)試環(huán)境化學(xué)中的檢測(cè)樣本，還廣泛地應(yīng)用于我們的生產(chǎn)生活當(dāng)中，比如糧食作物，果品蔬菜中的濕度測(cè)定，此種技術(shù)研究為人類的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利。

3.2.2 對(duì)大氣中所存顆粒物硒的測(cè)定

我國有關(guān)微波消解技術(shù)的相關(guān)科研人員，利用微波消解技術(shù)進(jìn)行消解-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定大氣顆粒物中的硒。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)微波消解的主要程序是：取用適量大氣顆粒物樣品，對(duì)樣品進(jìn)行濾膜后，放置在實(shí)驗(yàn)所需的消解容器中，并且用少量水進(jìn)行潤濕，后加入適量硝酸，鹽酸以及過氧化氫試劑液，混合進(jìn)行化學(xué)消解。待消解完畢后，將實(shí)驗(yàn)樣品依次進(jìn)行冷卻，稀釋，定容。最后對(duì)所得實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行整體深入分析。在以相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境背景下進(jìn)行二次回收試驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品加標(biāo)回收率約為92%。

3.2.3 其他多方面指標(biāo)的測(cè)定

微波消解技術(shù)不僅可以測(cè)定環(huán)境樣品中化學(xué)有害物質(zhì)的分析還可以測(cè)定重金屬分析以及農(nóng)業(yè)環(huán)境的樣品分析、地質(zhì)環(huán)境的樣品分析等多種指標(biāo)測(cè)定。微波對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品的作用有很多，其中常見的有兩種分別是，有致熱效應(yīng)與非致熱效應(yīng)。利用微波對(duì)樣品的熱效應(yīng)可以讓微博在化學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品的物質(zhì)中快速測(cè)定某種抗體，測(cè)定抗體后讓其與免疫單向擴(kuò)散法聯(lián)合運(yùn)用能夠更加迅速的測(cè)定免疫球蛋白。將實(shí)驗(yàn)所測(cè)定的抗原抗體分子放在的微波場中的時(shí)候，抗原抗體分子會(huì)飛速的運(yùn)動(dòng)，在極短的時(shí)間內(nèi)于所需反應(yīng)物混合，降低反應(yīng)所用時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。

4 結(jié)束語

如今，我們的國家越來越提倡綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，大力的對(duì)環(huán)境污染的治理和防御控制進(jìn)行監(jiān)管。所以，我們不僅要在生產(chǎn)生活方式上進(jìn)行改變，科技人員所用的基礎(chǔ)設(shè)施也要跟上綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略步伐。人民大眾和國家步調(diào)相一致，向著共同的目標(biāo)進(jìn)發(fā)，提高我國的科研科技水平，不拘泥于傳統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)，不斷創(chuàng)新，加強(qiáng)研發(fā)。在這種形式的要求下，微波消解技術(shù)在科學(xué)實(shí)際實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用中凸顯了它的巨大潛能，此項(xiàng)技術(shù)能夠摒棄傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)處理方法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，污染性極大的缺點(diǎn)，具有效率高，耗時(shí)少，利用率大幅度提高，重復(fù)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)在人類未來的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文清.分離分析化學(xué)[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2007.