Ympäristökemia tai ekologinen kemia on kemian ala , joka tutkii luonnonympäristössä tai ekosfäärissä tapahtuvia kemiallisia ja biokemiallisia muutoksia . Se voidaan määritellä kemiallisten yhdisteiden lähteiden, reaktioiden, kuljetuksen, vaikutusten ja reittien tutkimukseksi ilmassa, maaperässä ja vesiympäristössä; ihmisen toiminnan ja biosfäärin vaikutus niihin. Ympäristökemia on poikkitieteellinen tiede, joka sisältää ilmakehän, veden ja maaperän kemian, joka perustuu vahvasti analyyttiseen kemiaan ja liittyy ympäristöön ja muihin tieteenaloihin.
Ympäristökemiaan kuuluu ensisijaisesti ymmärrys siitä, miten saastumaton ympäristö toimii, mitä kemikaaleja missä pitoisuuksissa luonnossa on ja millä vaikutuksilla. Ilman tätä olisi mahdotonta tutkia tarkasti ihmisen vaikutusta ympäristöön kemikaalien vapautumisen seurauksena. Tiede käyttää suppeampia kemian osa-alueita, kuten geokemiaa , maaperän kemiaa , hydrokemiaa , ilmakehän kemiaa , orgaanista alkuperää olevien luonnollisten yhdisteiden kemiaa jne. Ympäristökemia tutkii kemiallisia prosesseja kaikissa maan kuorissa , mukaan lukien biosfääri , ja tutkii vaeltamista ja muuntumista kaikista kemiallisista yhdisteistä , mukaan lukien luonnolliset ja ihmisen aiheuttamat epäpuhtaudet .
Ympäristökemia tutkii kemiallisia prosesseja kompleksissa - kemikaalien pääsyn ja kulkeutumisen lähteitä maan kuoriin, niiden muuttumista, valumia maan kuorista (" globaalit kierrot "), yhdisteiden ja alkuaineiden vuorovaikutusta keskenään; toimii perustana menetelmien kehittämiselle ja parantamiselle ympäristön suojelemiseksi saastumiselta jne. Tämä kemian osa liittyy läheisesti moniin muihin tieteisiin, mukaan lukien ekologia , geologia jne.
Ympäristökemialle on ominaista nykyaikaisen kemian päämenetelmien käyttö (kemialliset, fysikaalis-kemialliset analyysimenetelmät), mutta toistuva tarve määrittää epäpuhtaudet mikropitoisuuksissa saa tällä alalla työskentelevät tutkijat käyttämään laajasti uusimpia yhdistettyjä menetelmiä - korkean suorituskyvyn erotusta ( esimerkiksi nestekromatografia ) ja tarkka laadullinen ja kvantifiointi (kuten massaspektrometria ). Yksi tieteen tehtävistä on sellaisten uusien kemiallisten teknologioiden kehittäminen , jotka vähentävät merkittävästi haitallisia ympäristövaikutuksia, jätteiden hävitys- ja hävitysteknologiat , ilman ja jäteveden puhdistus, maaperän kunnostaminen (alkuindikaattoreiden palauttaminen).
Saastuttava aine on aine, jolla on myrkyllinen tai haitallinen vaikutus, jota esiintyy luonnossa tasapainotason yläpuolella tai jota ei muuten voisi olla [1] [2] . Tämä voi johtua ihmisen toiminnasta ja biologisesta toiminnasta. Samanmerkityksisellä termillä päästöt määritellään aineiksi, joita on ympäristössä ihmisen toiminnan seurauksena, mutta joilla ei ole haitallista vaikutusta, vaikka voi olla, että päästöjen myrkylliset tai haitalliset vaikutukset ilmenevät myöhemmin [3 ] .
"Ympäristöä", kuten maaperä tai organismi, kuten kala, johon saaste tai epäpuhtaus vaikuttaa, kutsutaan reseptoriksi , kun taas nielu on kemiallinen ympäristö tai laji, joka pidättää ja vuorovaikutuksessa saasteen, kuten hiilinielun ja sen vaikutuksen kanssa. mikrobien päällä.
Veden laadun kemiallisia indikaattoreita ovat liuennut happi (DO, liuennut happi), kemiallinen hapenkulutus (COD, kemiallinen hapenkulutus), biokemiallinen hapenkulutus (BOD, biokemiallinen hapenkulutus), liuenneiden kiintoaineiden kokonaismäärä (TDS, liuenneen kiintoaineen kokonaismäärä), happamuus ( pH), ravinteet (nitraatit ja fosfori), raskasmetallit (lyijy, elohopea), maaperän kemikaalit (mukaan lukien kupari, sinkki, kadmium) ja torjunta-aineet
Kvantitatiivinen kemiallinen analyysi on keskeinen osa ympäristökemiaa, koska se tarjoaa tiedon, joka on useimpien ympäristötutkimusten perusta.
Yleisiä analyyttisiä menetelmiä, joita käytetään kvantitatiivisiin määrityksiin ympäristökemiassa, ovat klassinen märkäkemia, kuten gravimetriset, titrimetriset ja sähkökemialliset menetelmät. Hivenmetallien ja orgaanisten yhdisteiden määrittämisessä käytetään kehittyneempiä lähestymistapoja. Metallien läsnäolo määritetään käyttämällä atomispektroskopiaa ja massaspektrometriaa: atomiabsorptiospektrofotometriaa (AAS) ja induktiivisesti kytkettyä plasmaatomiemissiota (ICP-AES) tai induktiivisesti kytkettyä plasmamassaspektrometriaa (ICP-MS). Orgaaniset yhdisteet, mukaan lukien PAH:t ( polysykliset aromaattiset hiilivedyt ), mitataan yleensä myös käyttämällä massaspektrometriamenetelmiä, kuten kaasukromatografia-massaspektrometriaa (GC/MS) ja nestekromatografia-massaspektrometriaa (LC/MS). Tandem MS/MS ja HR/AM korkearesoluutioinen massaspektrometria/tarkka massaspektrometria mahdollistavat biljoonaan osan havaitsemisen. Ei-MS-menetelmät, joissa käytetään GC:tä ja LC:tä yleisilmaisimilla tai erityisillä ilmaisimilla, ovat edelleen käytettävissä olevien analyyttisten työkalujen tukipilari.
Muut ympäristökemiassa usein mitatut parametrit ovat radiokemikaalit. Nämä ovat epäpuhtauksia, joista vapautuu radioaktiivisia aineita, kuten alfa- ja beetahiukkasia, jotka aiheuttavat riskin ihmisten terveydelle ja ympäristölle. Näissä mittauksissa käytetään yleisimmin hiukkaslaskijoita ja tuikelaskureita. Biomäärityksiä ja immunologisia määrityksiä käytetään arvioimaan kemiallisen altistuksen toksisuutta eri organismeille. Polymeraasiketjureaktio (PCR) pystyy tunnistamaan bakteerilajeja ja muita organismeja eristämällä ja monistamalla tiettyjä DNA- ja RNA-geenejä, ja se on lupaava arvokas menetelmä ympäristön mikrobikontaminaation havaitsemiseksi.
Valtion virastot ja yksityiset tutkimusorganisaatiot ovat julkaisseet vertaisarvioituja testimenetelmiä. Testauksessa on käytettävä hyväksyttyjä julkaistuja menetelmiä säännösten vaatimustenmukaisuuden osoittamiseksi.
Englannin Environment Agency of England, Natural Resources Wales, Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto, Association of Public Analysts ja muut ympäristöalan virastot ja tutkimusorganisaatiot ympäri maailmaa käyttävät ympäristökemiaa epäpuhtauksien luonteen ja lähteen löytämiseksi ja tunnistamiseksi. Näitä voivat olla [4] :