石淼　段麗君　林鵬

摘? ?要：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題已成為目前最為重視的問題。針對環(huán)境科學和環(huán)境保護的研究，環(huán)境化學分析提供了科學的手段和基礎，且環(huán)境化學分析的應用非常廣泛，有利于實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以及環(huán)境保護工作。在實際的環(huán)境化學分析中，對物質樣品成分的分解存在一些問題。傳統(tǒng)的消解方式中含有有毒物質的消解工作存在一定的難度，使得操作過程十分復雜，并且還存在污染以及消解適用范圍受限的問題。隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，在環(huán)境化學分析中探索出了一種新型的分解方式—微波消解技術。不僅解決了有毒物質消解工作的局限性問題，還使得消解工作更加精確、高效、環(huán)保。闡述了有關微波消解技術的定義，簡要地分析了微波消解技術的基本特征，并具體講解了在環(huán)境化學分析中應用微波消解技術的具體內(nèi)容及其重要性。

關鍵詞：微波消解技術;環(huán)境化學;應用

1? ? 環(huán)境化學分析

環(huán)境化學的主要內(nèi)容是對環(huán)境中所存在的有害化學物質進行研究，通過對有害化學物質在環(huán)境中的存在形式及化學性質對有害化學物質進行一定分析，有效地控制并減少對環(huán)境的污染。目前，對于環(huán)境化學的研究越來越重視，在具體的研究過程中，對將要分析的樣品進行一定的檢測，以便了解樣品內(nèi)所含的化學成分，分析化學狀態(tài)，最終達到控制目的。在進行環(huán)境化學分析實驗之前，要對所需檢測的樣品進行適當處理，一般情況下，應該讓其處于液體狀態(tài)。在傳統(tǒng)的消解技術中，通常采用物理的方法對樣品進行溶解，如果含有無法溶解的成分，可以采用灰化的方法。這些方法多數(shù)采用強酸強堿對其進行處理，在這個操作的過程中，容易使樣品出現(xiàn)揮發(fā)性損失，還會造成額外的環(huán)境污染問題。因此，為了避免這一系列問題的出現(xiàn)，對樣品的處理多采用微波消解技術，利用微波的穿透力來催化液體中所含的吸波物質，從而達到物化反應效果。整個工作過程，更加直觀、有效、環(huán)保，所消耗的時間也相對較短。我國對微波消解技術的深入研究，使其在環(huán)境化學分析中得到廣泛的應用，提高了環(huán)境化學分析的準確性。

2? ? 有關微波消解技術的重要定義

一般微波的波長在1～1 000? mm，頻率在300～300 000 MHz。微波具有極強的穿透力，在封閉的環(huán)境中也能夠穿透多種物質，有助于對多種物質的成分組成進行了解、分析。微波消解技術主要是利用分子極化以及離子導電兩種方式來對樣品中所含有的物質進行加熱，使表面快速發(fā)生消解形成新表層，繼續(xù)之前的反應，最終短時間內(nèi)將全部樣品物質進行分解。由此可以看出，微波消解技術和傳統(tǒng)的消解技術相比，在加熱方式上有著明顯的區(qū)別。微波消解技術可以在封閉的反應環(huán)境中進行，并且使得最終所得的數(shù)據(jù)更加精確[1]。

3? ? 微波消解技術所具有的基本特征

在化學環(huán)境分析中使用微波消解技術主要是利用微波的特性對有害物質進行消解。其中，在實際的化學環(huán)境分析過程中，不同種類的材料進行微波處理后呈現(xiàn)的狀態(tài)是不同的，微波中的有機分子以及無機分子使材料構成偶分子，并且將偶分子進行重新組合，確保高頻交變電磁場以最快的速度進行擺動運行，最終達到摩擦、微波加熱的預想效果。

3.1? 微波消解技術的時效性

微波具有較強的輻射，可以在短時間內(nèi)對材料進行加熱，如果不存在微波輻射，則加熱過程立即終止，且材料也能夠在極短的時間內(nèi)進行散熱，這便是微波加熱的時效特性。實驗數(shù)據(jù)表明，極性角頻率的變化和弛豫時間這兩者之間存在一定的密切關系，是微波段所具備的普遍現(xiàn)象。在我國環(huán)境化學分析中所使用的微波消解技術的微波頻率通常為915 MHz或2 450 MHz，通過對其進行轉化實驗后，發(fā)現(xiàn)，處于這兩個頻率的微波能量實效性是最好的。

3.2? 微波消解技術的整體性

微波所具有的能量是十分高的，并且具備較強的穿透能力，不僅能夠穿透材料物體的表面，在物體的內(nèi)部傳遞一定的電磁能量，還能使水分子的分解過程所需要的時間更短。微波是一種體熱源，具有加快熱傳導速度的能力，并且對物體材料的內(nèi)外加熱效果都良好，其均勻度比較高，能夠很好地滿足工業(yè)生產(chǎn)以及自動化控制的需求[2]。

3.3? 微波消解技術的選擇性

物質材料具有顯著的介電屬性，其中，只有一部分材料能夠使用微波加熱的方式，且不同材料物體對于微波信息的反饋效果是不一樣的。針對微波信息反饋的效果進行研究分析，可以將材料物質大致分成4種類型：微波反射型、微波吸收型、微波透明型以及部分微波吸收型。

3.4? 微波消解技術的高效性

在傳統(tǒng)的加熱過程中，預熱設備的輻射以及高溫介質的熱損所占的比例較大，而微波消解技術的加熱過程，能將材料物質所吸收的微波轉化為熱能量，并且設備的金屬外殼能使微波產(chǎn)生反射效果，這種方式能使加熱設備中的熱損耗量得到一定的減少。在微波消解技術中的微波能量傳導方式主要是利用內(nèi)部的熱源進行加熱，不需要高溫介質的傳導作用，材料物質吸收微波能量之后可以將其直接轉化成熱量，這和傳統(tǒng)的加熱方式相比較，能夠有效地減少用電量。

3.5? 微波消解技術的安全性

在傳統(tǒng)的消解技術的加熱過程中，一般使用礦物燃料作為能量的來源，最終燃燒所產(chǎn)生的物質主要為二氧化碳，二氧化碳就是導致溫室效應的主要原因，而在微波消解技術的加熱過程中，主要使用的能源來源是電能，這便減少了對于環(huán)境的污染。其中，微波非熱效應主要是利用對物體材料進行微波輻射的方式來抑制材料的活性，這樣所得到的加熱效果是相對比較理想的，和傳統(tǒng)的加熱方式相比，造成的營養(yǎng)損失相對較少[3]。

4? ? 在環(huán)境化學分析中應用微波消解技術的重要性

先進的微波消解技術，就是利用微波所具有的特性，實現(xiàn)更快、更好地對樣品材料進行加熱程序的目標，這是完成環(huán)境化學分析的重要基礎。在微波消解技術和傳統(tǒng)的消解技術兩者之間進行比較時可以發(fā)現(xiàn)，前者整體的消解效果更加有效、顯著，利用微波所具備的特性，根據(jù)工業(yè)測定的要求來進行下一步的消解流程。伴隨著微波消解技術的不斷發(fā)展，應用的范圍也越來越廣泛，不僅能夠為相關的學科研究提供良好的技術基礎，還能夠確保進行環(huán)境化學分析工作的高效性以及準確性。

5? ? 在環(huán)境化學分析中應用微波消解技術的具體內(nèi)容

5.1? 對于化學需氧量的測定

在環(huán)境化學分析中，要對水質的狀況進行一定的測量以及評估工作，但在微波消解技術中，能夠通過對化學需氧量的測量達到對水質進行測定的效果。在測定化學需氧量時，如果采用重鉻酸鉀的方式，將會造成大量試劑以及樣品的消耗，并且測定所消耗的時間較長，因此，測定成本也相當高。如果采用高壓蒸氣消化法進行測定時，消化也會消耗過長的時間;如果使用密閉消解法，雖然效率較高，但是由于是在密閉空間中進行消化工作，將會造成樣品材料中存在不同類型的氣體，最終很容易造成消解管產(chǎn)生一定的損耗;而使用微波消解法，不僅能夠更加快速地進行消化工作，還能夠使得所測定的需氧量更加準確，最終整個的消解過程便具有了良好的重復特性[4]。

5.2? 對于金屬元素的測定

在樣品材料中可能存在一些金屬元素，所以，在進行環(huán)境化學分析時，使用微波消解技術，不僅能夠提高整個消解過程的效率，還能夠使金屬元素的測定數(shù)據(jù)更加準確。因為金屬元素的特性可以反射微波，所以結合其他的方法能夠有效提高對銅、汞等金屬元素的測定。在測定過程中，取1 g脫水后的泥餅，放到六連體微波消解罐中，并加入少量的水，然后分別加入9 mL的硝酸以及3 mL的氫氟酸。通過對比不同方式下的回收率和整體測定的準確性，可以得出微波消解技術在金屬元素的測定工作中具備優(yōu)勢，能夠根據(jù)樣品材料的不同來選擇不同的測定方法，最終達到提升其消解效果的目的。

5.3? 對于土壤樣品的測定

在化學環(huán)境分析過程中，使用微波消解技術能夠對土壤樣品中的有機碳元素質量分數(shù)進行測定，有效提高整體分析的精準性。其測定過程先稱取0.25 g的土壤樣品，再分別加入10 mL的硝酸以及3 mL的氫氟酸;在3 min內(nèi)將液體的溫度上升到150 ℃，保持恒溫3 min后加熱到155 ℃，然后保持恒溫18 min;將液體轉移到燒杯中，最終加入0.5 mL的高氯酸苷酸進行定容工作。

5.4? 對于含水率的測定

針對樣品材料含水率的測定，主要采用的方式是微波加熱烘干法，測定的過程十分快速，能夠在極短的時間內(nèi)確定樣品材料的含水率?，F(xiàn)階段，我國糧食、果蔬等行業(yè)以及各種化學試劑的濕度檢測等都是利用這種方法[5]。

5.5? 對于大氣中硒的測定

在使用微波消解技術的基礎上，結合石墨爐原子吸收光譜法來對大氣顆粒物中的硒進行測定，該方法的操作過程十分簡單，其最終的測量數(shù)據(jù)也更加精準。測定過程是先取適量的大氣顆粒物品濾膜，放到消解罐中，并加水，對其進行濕潤，然后再加入3 mL的硝酸、3 mL的鹽酸以及0.3 mL的雙氧水，并對溫度進行嚴格的控制，在消解過程結束之后，對溶液進行冷卻稀釋定容，最后再進行樣品成分分析。消解實驗后的材料可以進行回收再利用，回收率可高達97%。

6? ? 結語

從我國生態(tài)環(huán)境的實際發(fā)展狀況上來看，對于環(huán)境的保護工作已經(jīng)成為重中之重。微波消解技術在我國環(huán)境化學分析中起到重要作用，因此，需要重點研究、發(fā)展微波消解技術的應用。從事環(huán)境污染處理工作的技術人員要充分了解微波消解技術，加強該方面的學習，并根據(jù)我國目前環(huán)保污染項目的情況來更好地應用這些先進的技術，為實現(xiàn)我國未來可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略做出貢獻。

[參考文獻]

[1]王照麗，羅婭君，李? ?薇.微波消解法測定工業(yè)廢水中的化學需氧量[J].環(huán)境科學與技術，2016（S1）：71-74.

[2]金鈴和，陳? ?輝，范春林，等.微波消解-電感耦合等離子體質譜法同時測定椴樹蜂蜜中23種元素[J].食品工業(yè)科技，2016（1）：320-325.

[3]唐? ?楠.微波消解石墨爐原子吸收法測定環(huán)境空氣中痕量錫[J].化學分析計量，2016（2）：63-65.

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

[5]任? ?歡.微波消解技術在環(huán)境化學分析中的應用探究[J].中國石油和化工標準與質量，2018（10）：193-194.