Анализ содержаний следовых количеств тяжелых металлов традиционными физико-химическими методами (атомная абсорбция, полярография, фотометрия и др.) требует предварительной пробоподготовки, т.к. металлы в большинстве объектов находятся в связанном состоянии. Они образуют достаточно прочные органические комплексы, мешающие точному и воспроизводимому определению их содержания. Поэтому перед любым анализом необходимо предварительно разрушить органическую составляющую пробы.

Под минерализацией в химическом анализе понимается разложение органических веществ и материалов на их основе с целью выделения определяемых элементов в виде устойчивых неорганических соединений, удобных для последующего анализа.

Среди обычных методов разрушения органических компонент следует выделить сухое озоление - сжигание пробы в муфельных печах и мокрое озоление - нагревание с кислотами-окислителями на плитке. Подготовка к определению тяжелых металлов в образцах сложного состава этими методами иногда достигает 8-10 часов и составляет примерно 80 – 90% полного времени анализа, т.е. является самой трудоемкой и длительной частью химического анализа, требующей повышенной аккуратности и неослабного внимания оператора. В большинстве случаев именно эта стадия вносит наибольший вклад в погрешность результатов эксперимента и иногда сводит на нет усилия персонала химической лаборатории.

Обычные методы мокрого разложения органических веществ в пробах сложного состава, основанные на сжигании пробы концентрированными кислотами (HNO3, H2SO4, HClO4), требуют больших затрат времени, постоянного слежения за ходом процесса, значительного расхода кислот (и загрязнения пробы), и во многих случаях не приводят к полному разложению органических веществ, мешающих получению достоверного результата анализа.

В мире при подготовке проб к анализу методами ААС, ИСП-МС и ИСП-АЭС за последние пятнадцать лет наибольшее развитие получило мокрое озоление проб различными кислотами при помощи СВЧ-поля под давлением (СВЧ-минерализации под давлением).

Реализация аналитических возможностей микроволнового излучения, в ряде случаев в сочетании с преимуществами закрытых систем, обеспечивает:

• быстроту протекания физико-химических процессов, обусловливающую резкое сокращение (в десятки и сотни раз) времени подготовки;
• возможность контроля и управления основными параметрами (давление, температура, время, мощность);
• возможность расчета параметров (температуры, времени ее достижения) реакционных смесей;
• совмещение во времени и пространстве нескольких аналитических операций (например, окисления и растворения) и, т.о., сокращение числа стадий;
• большую полноту разложения, что иногда позволяет исключить доплавление;
• упрощение состава используемых для растворения реакционных смесей, например, замену высококипящих кислот более летучими (азотной и хлористоводородной);
• значительное сокращение объема реакционных смесей и снижение величины поправки контрольного опыта;
• отсутствие загрязнений пробы из окружающего воздуха и потерь элементов вследствие образования летучих соединений;
• совместимость с методами концентрирования и инструментального определения;
• высокую производительность и экономичность (время подготовки - 10-20 мин при мощности 300-600 Вт).

Процесс минерализации проходит следующим образом: разлагаемая проба и окислительные реагенты помещаются в специальный сосуд из радиопрозрачного химически инертного материала (стекло, кварц, фторопласт), сосуд при необходимости герметично закрывается, переносится в микроволновую систему и реакционная смесь нагревается в СВЧ поле. При этом суммарное время пробоподготовки сокращается в десятки и сотни раз.

Таким образом, среди достоинств метода СВЧ-минерализации можно назвать следующие:

• повышение экспрессности пробоподготовки;
• улучшение воспроизводимости;
• отсутствие потерь пробы;
• сокращение расхода реагентов (и дополнительного загрязнения пробы);
• легкость в управлении и автоматизации;
• отсутствие непосредственного контакта оператора при пробоподготовке с горячими сильными кислотами и, как следствие, безопасность в работе.