微波輻射技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應用

微波輻射技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應用

    目前，微波輻射技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應用研究主要集中在微波萃取和微波消解等樣品預處理方面。

    微波萃取的基本原理是利用介質(zhì)吸收微波輻射能程度的差異，通過選擇不同溶劑和調(diào)節(jié)微波加熱參數(shù)，對物料中目標成份進行選擇性萃取，從而使試樣中的目標物（如有機污染物）和基體物質(zhì)有效地分離。微波萃取已經(jīng)廣泛地應用于土壤、沉積物和各種有機體中目標物的萃取分離。與傳統(tǒng)的萃取方法（索氏萃取、超聲波萃取、超臨界萃?。┫啾?，微波萃取可以提高產(chǎn)品的回收率和純度，明顯降低萃取時間，大大減少有機萃取試劑的用量，提高萃取劑的回收利用率，減少廢物的產(chǎn)生。

    Criado等利用微波輻射技術(shù)萃取灰塵中的多氯聯(lián)苯，結(jié)果表明，用30mL的甲苯二胺在110℃溫度下萃取 10min，多氯聯(lián)苯的回收率可達80%以上。Luque-Garcia等將傳統(tǒng)的索氏萃取和微波有機的結(jié)合在一起，監(jiān)測食品中的油，通過兩因素三水平正交實驗優(yōu)化實驗條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該方法僅需要5min就可以達到傳統(tǒng)的結(jié)果，而傳統(tǒng)的索氏萃取法則需要8h，并且前者可以將5%～80%的萃取劑進行回收再利用。

    微波消解的基本原理是利用樣品的微觀粒子在微波場中可產(chǎn)生電子極化（原子核周圍電子的重新排布）、原子極化（分子內(nèi)原子的重新排布）、取向極化（分子永久偶極的重新取向）和表面極化（自由電荷的重新排布）。在這4種極化中，與微波電磁場的振動周期（10-9～10-12s）相比，前2種極化要快得多（馳豫時間分別為10-15～10-16s和10-12～10-13s），所以不會產(chǎn)生介電加熱，而后2種極化則與之相當，可以產(chǎn)生介電加熱，即通過微觀粒子的這種極化過程，將微波能轉(zhuǎn)化為熱能。與傳統(tǒng)的消解方法相比，該方法具有加熱速度快、過程易控制、選擇性加熱、可以消解一些難溶性物質(zhì)等優(yōu)點。微波消解可分為常壓消解和高壓消解。常壓消解具有消解樣品容量大、安全性能好、樣品容器便宜等優(yōu)點，但其存在著樣品易被污染、揮發(fā)性元素易損失、有時消解不完全等缺點，主要用于有機樣品的消解。高壓消解具有消解時間短、分析結(jié)果準確、空白值較低、利于保護操作環(huán)境和操作人員的身體健康等優(yōu)點。

    在美國，微波消解正在逐漸成為環(huán)境樣品分析的標準方法。Maher等的研究表明，在測定比較渾濁污水的含氮量時，微波消解和傳統(tǒng)方法得出的結(jié)果具有相同的準確度和精密度，微波輻射法只需在95℃下消解40min；而傳統(tǒng)的方法則需先在160℃下消解90min，然后再在360℃下消解120min，微波輻射大大降低了消解溫度，縮短了消解時間。Sandroni等研究了用微波輻射進行消解法測定污泥、土壤和沉積物中的多種金屬的含量，該方法能夠檢測出樣品中的Mg、Ca、Fe和Al以及樣品中微量的Mn、 Ni、 Zn、Pb、 Cr、 Cd、 Cu和V等元素，測量結(jié)果與標準方法具有相同的精