微波消解技术在环境化学分析中的应用探究

摘要：近年来我国在经济建设方面进行了大力投资，随之产生的环境污染问题已经成为了当今阶段急需加以高度重视的主要内容。环境化学分析就是基于环境污染问题而开展的一门对应学科。环境化学分析学科的应用范围非常广泛，是当今环境科学研究和保护的理论依据，对于生态保护和国家的稳定发展能够起到直接的影响作用。其中微波消解技术实现了将有毒物质的消解变得更加有效、准确且环保。介于这种应用优势，微波消解技术在环境化学分析中有着非常重要的地位。本文首先对微波消解技术的内涵进行阐述，然后对该技术在环境化学分析中的应用类型与范围进行了分析与探究，并归纳总结出了当今的微波消解技术在化学环境分析中的应用意义，对其发展前景做出展望。

关键词：微波消解技术   环境化学   应用

环境化学分析的主要内容是对环境介质的存在特点、化学效应以及化学属性等进行研究分析。在实际研究过程中，样品多以液体形态居多，所以就必须要对样品进行一定的预处理，这是对环境样品进行分析与测定的必要步骤。样品预处理办法通常指的是将样品溶解到可溶性介质当中。像熔融法、溶解法以及烧结法都属于传统的溶解试样方法，一般都是通过对样品使用强酸强碱或者高温高压等手段，这种溶解方式的不足在于过程中会产生一定的环境污染，不仅耗时较长，还容易造成样品中易挥发性元素的损失[1]。因此，微波消解技术应运而生，这种消解技术对环境样品的破坏程度很小，不会产生环境污染。

一、微波消解技术的内涵

在环境化学分析当中，微波消解技术多用于对有害物质的消解，通过微波技术可以对不同种类的材料产生不一样的消解效果，微波消解技术的加热原理是重新组合微波磁场内的无极分子和有极分子电解质，让消解材料形成偶极子或者偶极子的组合体，在过程中要利用高频交变电磁场加快摆动速度，产生一种类似于摩擦加热的作用效果[2]。微波加热的方式可以让加热效果更加明显化，极大的缩短加热时间。我们通过对微波加热技术的实际应用过程进行归纳总结得出当下的微波加热技术包括以下几种特点：

（一）时效性高

微波加热技术是通过辐射实现的，辐射技术代表着材料能够很快地被加热，而且一旦辐射消失，加热效果也会随之迅速停止，这就让微波加热技术具有了一定的时效性。

（二）穿透性强

微波本身具有超强的穿透能力，微波的穿透能力能够让微波向物体的内部结构进行发射，使物体的内部温度得以迅速的上升，也就是说，微波加热技术可以实现材料整体的均匀加热。

（三）具有选择性

微波加热技术对不同材料会产生不同的加热效果，像金属材质类的物品就会反射微波而难以被加热[3]。利用微波的这一特性，在工业应用当中可以实现对加热部分进行准确的划分，满足工业加热的标准要求。

（四）具有环保性

微波加热技术是通过微波辐射实现的，加热过程中所需要的能量少，而且没有污染物排放，对环境样品的整体加热效果更加完善，样品中的元素损失较小。

二、微波消解技术在环境化学分析中的应用范围

（一）测定化学需氧量

在环境化学分析中包括对水体情况的检测与评估，微波消解技术能够实现对化学需氧量的测定，来达到监管水质的功能。我们在用重铬酸钾进行测定的过程中，需要使用大量的化学试剂和环境样品，而且测定完成后等待结果的时间很长，测定成本也非常高。若采用高压蒸汽消化法进行测定，消化过程也会消耗大量的时间。若通过密闭消解法虽然在时间上非常高效，但密闭空间限制了消化，使得样品中复杂的构成成分在加热时产生化学反应，有可能排放出不明气体，引发消解管道的损坏，存在很大的不确定性[4]。微波消解法就能很好地解決上述问题，微波技术可以加快消解过程，我们结合样品的组成成分和样品类别，再融合其他方法可以达到高效消解的功能。在实际应用当中发现，将微波消解技术应用在需氧量的测定实验中会有显著的效果。

（二）测定土壤样品

微波消解技术除了可以测定金属元素含量，另外还可以测定非金属元素含量，例如像在土壤样品中可以利用微波消解技术确认有机碳元素的含量。方法首先是称取0.25克的土壤样品，然后先倒入10ml的硝酸，再倒入3ml的氢氟酸，利用微波加热技术让液体温度在三分钟内上升到150摄氏度，然后再在三分钟之后通过恒温加热液体到155摄氏度，保持这个温度18分钟后转移处理好的样品到TFI烧杯中，最后加入0.5ml的高氯酸甘酸，完成定容。以上方法可以对耕地的土壤情况进行详细且精准的测定。

（三）测定大气颗粒物中硒含量

测定大气颗粒物当中的硒含量，可以使用微波消解法与吸收光谱法联合进行有关测定，首先要取样，选取适量的大气颗粒物，将其放置到微波消解罐中，再加入适量水进行湿润，分别加入5ml的硝酸、3ml的盐酸和0.3ml的双氧水进行混合，利用微波加热技术控制实验稳定在对应的温度环境中，在消解环节结束之后要进行冷却稀释，完成定容，展开后续的分析研究。消解实验完成之后还要进行回收实验，防止废弃物污染环境。将微波消解技术应用在大气颗粒物中的硒含量测定，其效果非常显著，操作步骤也非常简单，测量的结果更为精准可靠。

（四）测定含水率

对于含水率的测定可以用微波烘干法或者介电常数进行测量。微波烘干法的主要优点就是可以对样品进行快速且均匀的烘干，加快实验进度。这种方法被广泛的应用在粮食、瓜果蔬菜以及某些化学试剂当中的含水量测定。

（五）其他领域的侧定

微波技术对于样品的作用分两种，致热效应和非致热效应是比较常见的。我们利用微波技术的非致热效应能够在环境毒理学领域当中快速的测定出SS-DNA抗体的存在，该技术与免疫单向扩散方法结合使用还能够快速的测定出免疫球蛋白[5]。我们将抗原抗体分子放置在微波场中，抗原抗体分子会快速的开始移动，结合速度变快，缩短完成反应的时间。

三、微波消解技术的应用意义与发展前景

微波消解技术利用微波的物理特性，能够快捷高效的完成样品的加热过程，是当下对环境展开化学分析的基础。与传统的消解方式相比，我们可以发现，微波消解的总体效果更加显著。如今微波消解技术还处于不断的完善当中，该技术的适用范围也在实践中逐渐扩大。

随着社会经济的大力发展，人类对自然环境的改造越来越大，导致环境污染已经开始威胁到人类的生活健康与正常的生产运营，在目前治理环境污染问题时，相关工作者应考虑到各种有害物质不同的化学成分及独特化学特性，然后在此基础上展开下一步的治理工作[6]。要注意结合当地的实际情况，引入更为先进的相关实验仪器，并通过不断地更新优化测量手段，让微波消解技术水平得到提高，让环境化学分析理论真正地为环境控制与治理出力。

微波消解技术在国内虽然仅有十多年的应用经验，但发展速度很快，目前在分析化学中的干燥、雾化、消解与萃取等领域都有了广泛的应用。微波技术可以显著提高工作效率、降低能耗、减少污染物排放、改良工作环境等，另外，还保有可观的经济、社会与环境效益。当前的微波消解技术在环境化学分析当中已经显现出了明显的超越性和顽强的生命力，具有广阔的发展前景。

四、结语

目前我国对环境污染问题正在采取大力治理办法，需要用在环境监测中的环境样品种类也在持續增加，若还沿用传统的方法手段处理环境样品，不仅会耗费大量的时间金钱，而且反而会产生一定的环境污染，不符合当今社会环境友好型的发展需求，因此，微波消解技术因其快速、高效、无污染的技术特点，更能适应当今时代发展需求，所以对该技术的应用需求将会越来越广泛。但是，目前的微波消解技术还不够成熟，在实际应用中还会产生一定的问题。因此，要加强对微波温度控制方面的研究，还应该根据样品种类区别选择相应的测定方法，不能盲目模仿，只有通过不断的测试与完善，才能进一步扩大微波消解技术在环境化学分析中的应用范围，更好地为环境治理工作出力。

参考文献：

[1]贺亮.浅谈微波消解技术在环境化学分析中的应用[J].化工管理，2019，（09）：111-112.

[2]韦如凤，邓艺萍，施羽韩.微波消解技术及其在分析化学中的应用[J].大众科技，2018，（04）：24-27.

[3]邱永坚.微波消解测定土壤金属预处理的优化研究[J].环境与发展，2018，（03）：79-80.

[4]迟伟伟，徐蕾.土壤中重金属样品的前处理研究现状[J].广州化工，2018，（02）：16-18.

[5]王兴启.研究分析环境化学分析中的微波消解技术[J].云南化工，2017，（12）：24-25.

[6]王会磊，孙頔，王琳，等.微波消解仪的基础知识和应用前景[J].山东化工，2017，（22）：108+110.

（作者简介：郭永阳，硕士，单位：西北师范大学地理与环境科学学院，研究方向：环境分析。）