微波辐射技术在环境监测中的应用

微波辐射技术在环境监测中的应用

    目前，微波辐射技术在环境监测中的应用研究主要集中在微波萃取和微波消解等样品预处理方面。

    微波萃取的基本原理是利用介质吸收微波辐射能程度的差异，通过选择不同溶剂和调节微波加热参数，对物料中目标成份进行选择性萃取，从而使试样中的目标物（如有机污染物）和基体物质有效地分离。微波萃取已经广泛地应用于土壤、沉积物和各种有机体中目标物的萃取分离。与传统的萃取方法（索氏萃取、超声波萃取、超临界萃取）相比，微波萃取可以提高产品的回收率和纯度，明显降低萃取时间，大大减少有机萃取试剂的用量，提高萃取剂的回收利用率，减少废物的产生。

    Criado等利用微波辐射技术萃取灰尘中的多氯联苯，结果表明，用30mL的甲苯二胺在110℃温度下萃取 10min，多氯联苯的回收率可达80%以上。Luque-Garcia等将传统的索氏萃取和微波有机的结合在一起，监测食品中的油，通过两因素三水平正交实验优化实验条件，结果发现，该方法仅需要5min就可以达到传统的结果，而传统的索氏萃取法则需要8h，并且前者可以将5%～80%的萃取剂进行回收再利用。

    微波消解的基本原理是利用样品的微观粒子在微波场中可产生电子极化（原子核周围电子的重新排布）、原子极化（分子内原子的重新排布）、取向极化（分子永久偶极的重新取向）和表面极化（自由电荷的重新排布）。在这4种极化中，与微波电磁场的振动周期（10-9～10-12s）相比，前2种极化要快得多（驰豫时间分别为10-15～10-16s和10-12～10-13s），所以不会产生介电加热，而后2种极化则与之相当，可以产生介电加热，即通过微观粒子的这种极化过程，将微波能转化为热能。与传统的消解方法相比，该方法具有加热速度快、过程易控制、选择性加热、可以消解一些难溶性物质等优点。微波消解可分为常压消解和高压消解。常压消解具有消解样品容量大、安全性能好、样品容器便宜等优点，但其存在着样品易被污染、挥发性元素易损失、有时消解不完全等缺点，主要用于有机样品的消解。高压消解具有消解时间短、分析结果准确、空白值较低、利于保护操作环境和操作人员的身体健康等优点。

    在美国，微波消解正在逐渐成为环境样品分析的标准方法。Maher等的研究表明，在测定比较浑浊污水的含氮量时，微波消解和传统方法得出的结果具有相同的准确度和精密度，微波辐射法只需在95℃下消解40min；而传统的方法则需先在160℃下消解90min，然后再在360℃下消解120min，微波辐射大大降低了消解温度，缩短了消解时间。Sandroni等研究了用微波辐射进行消解法测定污泥、土壤和沉积物中的多种金属的含量，该方法能够检测出样品中的Mg、Ca、Fe和Al以及样品中微量的Mn、 Ni、 Zn、Pb、 Cr、 Cd、 Cu和V等元素，测量结果与标准方法具有相同的精