Χημεία περιβάλλοντος
Η περιβαλλοντική χημεία είναι η επιστημονική μελέτη των χημικών και βιοχημικών φαινομένων που συμβαίνουν σε φυσικούς χώρους. Η περιβαλλοντική χημεία μπορεί να οριστεί ως η μελέτη των πηγών, των αντιδράσεων, της μεταφοράς, των επιδράσεων και της τύχης των χημικών ειδών στον αέρα, το έδαφος και το νερό, καθώς και της επίδρασης της ανθρώπινης δραστηριότητας σε αυτά. Η περιβαλλοντική χημεία είναι μια διεπιστημονική επιστήμη που περιλαμβάνει την ατμοσφαιρική, υδάτινη και εδαφική χημεία, καθώς και χρήσεις αναλυτικής χημείας. Σχετίζεται με περιβαλλοντικούς και άλλους τομείς της επιστήμης. Διαφέρει από την πράσινη χημεία, η οποία προσπαθεί να μειώσει την πιθανή ρύπανση στην πηγή της.
Η περιβαλλοντική χημεία ξεκινά με την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του μη μολυσμένου περιβάλλοντος. Προσδιορίζει τις χημικές ουσίες που υπάρχουν στη φύση. Μελετά τη συγκέντρωση και τις επιδράσεις αυτών των χημικών ουσιών. Στη συνέχεια, μελετά με ακρίβεια τις επιπτώσεις που έχει ο άνθρωπος στο περιβάλλον μέσω της απελευθέρωσης χημικών ουσιών.
Οι περιβαλλοντικοί χημικοί χρησιμοποιούν μια σειρά από έννοιες από τη χημεία και τις διάφορες περιβαλλοντικές επιστήμες για να βοηθήσουν στη μελέτη του τι συμβαίνει σε μια χημική ουσία στο περιβάλλον. Σημαντικές γενικές έννοιες από τη χημεία περιλαμβάνουν την κατανόηση των χημικών αντιδράσεων και εξισώσεων, των διαλυμάτων, των μονάδων, της δειγματοληψίας και των αναλυτικών τεχνικών. Οι χημικοί μελετούν ενώσεις με βιολογική δραστηριότητα, όπως οι φερομόνες.
Contamination
Η ρύπανση είναι μια ουσία που υπάρχει στη φύση σε επίπεδο υψηλότερο από τα τυπικά επίπεδα ή που διαφορετικά δεν θα υπήρχε. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε ανθρώπινη δραστηριότητα. Ο όρος ρυπαντής χρησιμοποιείται συχνά εναλλακτικά με τον όρο ρύπος, ο οποίος είναι μια ουσία που βλάπτει το περιβάλλον. Αν και μερικές φορές ως ρύπος ορίζεται μια ουσία που υπάρχει στο περιβάλλον ως αποτέλεσμα της ανθρώπινης δραστηριότητας, αλλά χωρίς επιβλαβείς επιπτώσεις, μερικές φορές είναι γεγονός ότι οι τοξικές ή επιβλαβείς επιπτώσεις της μόλυνσης γίνονται εμφανείς μόνο σε μεταγενέστερη ημερομηνία.Το "μέσο" (π.χ. έδαφος) ή ο οργανισμός (π.χ. ψάρι) που επηρεάζεται από τον ρύπο ή τη ρύπανση ονομάζεται αποδέκτης. Αποδέκτης είναι ένα χημικό μέσο ή είδος που συγκρατεί και αλληλεπιδρά με τον ρύπο.
Περιβαλλοντικοί δείκτες
Οι χημικές μετρήσεις της ποιότητας των υδάτων περιλαμβάνουν το διαλυμένο οξυγόνο (DO), τη χημική ζήτηση οξυγόνου (COD), τη βιοχημική ζήτηση οξυγόνου (BOD), τα ολικά διαλυμένα στερεά (TDS), το pH, τα θρεπτικά συστατικά νιτρικά και φώσφορος, τα βαρέα μέταλλα (συμπεριλαμβανομένου του χαλκού, του ψευδαργύρου, του καδμίου, του μολύβδου και του υδραργύρου) και τα φυτοφάρμακα.
Εφαρμογές
Η περιβαλλοντική χημεία χρησιμοποιείται από την Υπηρεσία Περιβάλλοντος (στην Αγγλία και την Ουαλία), την Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος (στις Ηνωμένες Πολιτείες), την Ένωση Δημόσιων Αναλυτών και άλλες περιβαλλοντικές υπηρεσίες και ερευνητικούς φορείς σε όλο τον κόσμο για την ανίχνευση και τον προσδιορισμό της φύσης και της πηγής των ρύπων. Σε αυτά μπορεί να περιλαμβάνονται:
- Ρύπανση της γης από βαρέα μέταλλα από τη βιομηχανία. Αυτά μπορούν στη συνέχεια να μεταφερθούν σε υδάτινα σώματα και να προσληφθούν από ζωντανούς οργανισμούς.
- Η έκπλυση θρεπτικών συστατικών από τη γεωργική γη στα ύδατα, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε άνθιση των φυκών και ευτροφισμό.
- Αστική απορροή ρύπων που εκπλένονται από αδιαπέραστες επιφάνειες (δρόμοι, χώροι στάθμευσης και στέγες) κατά τη διάρκεια καταιγίδων βροχής. Τυπικοί ρύποι περιλαμβάνουν βενζίνη, πετρέλαιο κίνησης και άλλες ενώσεις υδρογονανθράκων, μέταλλα, θρεπτικά συστατικά και ιζήματα (χώμα).
- Οργανομεταλλικές ενώσεις.
Μέθοδοι
Η ποσοτική χημική ανάλυση αποτελεί βασικό μέρος της περιβαλλοντικής χημείας, καθώς παρέχει τα δεδομένα που πλαισιώνουν τις περισσότερες περιβαλλοντικές μελέτες.Οι συνήθεις αναλυτικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται για ποσοτικούς προσδιορισμούς στην περιβαλλοντική χημεία περιλαμβάνουν την κλασική υγρή χημεία, όπως οι βαρυμετρικές, τιτλομετρικές και ηλεκτροχημικές μέθοδοι. Πιο εξελιγμένες προσεγγίσεις χρησιμοποιούνται στον προσδιορισμό ιχνοστοιχείων μετάλλων και οργανικών ενώσεων. Τα μέταλλα μετρώνται συνήθως με ατομική φασματοσκοπία και φασματομετρία μάζας: Φασματοφωτομετρία ατομικής απορρόφησης (AAS) και τεχνικές επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος ατομικής εκπομπής (ICP-AES) ή φασματομετρίας μάζας επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP-MS). Οι οργανικές ενώσεις μετρώνται συνήθως επίσης με φασματομετρικές μεθόδους μάζας, όπως η αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας (GC-MS) και η υγρή χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας (LC/MS). Οι μη-MS μέθοδοι που χρησιμοποιούν GCs και LCs με καθολικούς ή ειδικούς ανιχνευτές εξακολουθούν να αποτελούν βασικό στοιχείο του οπλοστασίου των διαθέσιμων αναλυτικών εργαλείων.
Άλλες παράμετροι που μετρώνται συχνά στην περιβαλλοντική χημεία είναι οι ραδιοχημικές ουσίες. Πρόκειται για ρύπους που εκπέμπουν ραδιενεργά υλικά, όπως σωματίδια άλφα και βήτα, τα οποία θέτουν σε κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Για τις μετρήσεις αυτές χρησιμοποιούνται συνήθως μετρητές σωματιδίων και μετρητές σπινθηρισμού. Οι βιοδοκιμές και οι ανοσοδοκιμές χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της τοξικότητας των χημικών επιδράσεων σε διάφορους οργανισμούς.
Δημοσιευμένες αναλυτικές μέθοδοι
Μέθοδοι δοκιμών με αξιολόγηση από ομοτίμους έχουν δημοσιευθεί από κυβερνητικές υπηρεσίες και ιδιωτικούς ερευνητικούς οργανισμούς. Οι εγκεκριμένες δημοσιευμένες μέθοδοι πρέπει να χρησιμοποιούνται κατά τις δοκιμές για την απόδειξη της συμμόρφωσης με τις κανονιστικές απαιτήσεις.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι η περιβαλλοντική χημεία;
A: Η περιβαλλοντική χημεία είναι η επιστημονική μελέτη των χημικών και βιοχημικών φαινομένων που συμβαίνουν σε φυσικούς χώρους. Περιλαμβάνει την κατανόηση των πηγών, των αντιδράσεων, της μεταφοράς, των επιδράσεων και της τύχης των χημικών ειδών στον αέρα, το έδαφος και το υδάτινο περιβάλλον, καθώς και του τρόπου με τον οποίο η ανθρώπινη δραστηριότητα τα επηρεάζει.
Ερ: Πώς διαφέρει η περιβαλλοντική χημεία από την πράσινη χημεία;
Α: Η περιβαλλοντική χημεία ξεκινά με την κατανόηση της λειτουργίας του μη μολυσμένου περιβάλλοντος. Προσδιορίζει τις χημικές ουσίες που υπάρχουν στη φύση και μελετά τη συγκέντρωση και τις επιπτώσεις τους. Η πράσινη χημεία προσπαθεί να μειώσει την πιθανή ρύπανση στην πηγή της πριν εισέλθει στο περιβάλλον.
Ερ: Ποιες έννοιες από τη χημεία είναι σημαντικό να κατανοήσουν οι περιβαλλοντικοί χημικοί;
Α: Σημαντικές γενικές έννοιες από τη χημεία περιλαμβάνουν την κατανόηση των χημικών αντιδράσεων και εξισώσεων, των διαλυμάτων, των μονάδων, της δειγματοληψίας και των αναλυτικών τεχνικών.
Ερ: Τι είδους ενώσεις μελετούν οι περιβαλλοντικοί χημικοί;
Α: Οι περιβαλλοντικοί χημικοί μελετούν ενώσεις με βιολογική δραστηριότητα, όπως οι φερομόνες.
Ερ: Ποιους τομείς περιλαμβάνει η περιβαλλοντική επιστήμη;
Α: Η περιβαλλοντική επιστήμη περιλαμβάνει τη χημεία της ατμόσφαιρας, των υδάτων και του εδάφους, καθώς και χρήσεις αναλυτικής χημείας.
