A környezetkémia vagy az ökológiai kémia a kémia egyik ága , amely a természetes környezetben vagy az ökoszférában előforduló kémiai és biokémiai átalakulásokat vizsgálja . Úgy definiálható, mint a levegőben, talajban és vízi környezetben lévő kémiai vegyületek forrásainak, reakcióinak, szállításának, hatásainak és útjainak tanulmányozása; az emberi tevékenység és a bioszféra rájuk gyakorolt hatása. A környezetkémia egy interdiszciplináris tudomány, amely magában foglalja a légkör, a víz és a talaj kémiáját, nagymértékben támaszkodik az analitikai kémiára, és kapcsolódik a környezetvédelemhez és más tudományterületekhez.
A környezetkémia elsősorban azt jelenti, hogy megértjük, hogyan működik a szennyezetlen környezet, milyen vegyi anyagok milyen koncentrációban vannak jelen a természetben, és milyen hatással. E nélkül lehetetlen lenne pontosan tanulmányozni a vegyi anyagok kibocsátásából adódó emberi környezeti hatásokat. A tudomány a kémia szűkebb szakaszait használja, mint például a geokémiát , a talajkémiát , a hidrokémiát , a légköri kémiát , a szerves eredetű természetes vegyületek kémiáját stb. A környezetkémia a kémiai folyamatokat vizsgálja a Föld minden héjában , beleértve a bioszférát is , tanulmányozza a migrációt és átalakulást. minden kémiai vegyület , beleértve a természetes és antropogén szennyező anyagokat is .
A környezetkémia a kémiai folyamatokat komplexen vizsgálja - a vegyi anyagok bejutásának és vándorlásának forrásait a földhéjban, azok átalakulását, a földhéjakból való lefolyást (" globális ciklusok "), a vegyületek és az elemek egymás közötti kölcsönhatását; alapjául szolgál a környezet szennyezéstől stb. szembeni védelmét szolgáló módszerek kidolgozásához és tökéletesítéséhez. A kémia ezen része szorosan kapcsolódik sok más tudományhoz, beleértve az ökológiát , a geológiát stb.
A környezetkémiát a modern kémia főbb módszereinek (kémiai, fizikai-kémiai elemzési módszerek) alkalmazása jellemzi, de a szennyező anyagok mikrokoncentrációban történő meghatározásának gyakori igénye arra készteti az ezen a területen dolgozó tudósokat, hogy széles körben alkalmazzák a legújabb kombinált módszereket - a nagy teljesítményű elválasztást ( például folyadékkromatográfia ) és pontos minőségi és mennyiségi meghatározás (például tömegspektrometria ). A tudomány egyik feladata a környezetre gyakorolt negatív hatást jelentősen csökkentő új kémiai technológiák kidolgozása, hulladékártalmatlanítási és ártalmatlanítási technológiák , levegő- és szennyvíztisztítás, talajmentesítés (a kezdeti mutatók helyreállítása).
A szennyező anyag olyan anyag, amely mérgező vagy káros hatással van, az egyensúlyi szint feletti szinten van jelen a természetben, vagy amely másként nem létezhetne [1] [2] . Ennek oka lehet az emberi tevékenység és a biológiai tevékenység. Hasonló értelmű fogalom, az emisszió olyan anyagokat definiálunk, amelyek emberi tevékenység eredményeként jelen vannak a környezetben, de nem fejtenek ki káros hatást, bár előfordulhat, hogy a kibocsátás mérgező vagy káros hatása később válik nyilvánvalóvá [3 ] .
A „környezetet”, például a talajt vagy egy olyan szervezetet, például halat, amelyre szennyező vagy szennyező anyag hat, receptornak nevezzük , míg a nyelőt olyan kémiai környezet vagy faj, amely visszatartja és kölcsönhatásba lép egy szennyezőanyaggal, például szénelnyelővel és annak hatásaival. a mikrobákon.
A vízminőség kémiai mutatói közé tartozik az oldott oxigén (DO, oldott oxigén), a kémiai oxigénigény (KOI, kémiai oxigénigény), a biokémiai oxigénigény (BOD, biokémiai oxigénigény), az összes oldott szilárdanyag (TDS, összes oldott szilárd anyag), a savasság ( pH), tápanyagok (nitrátok és foszfor), nehézfémek (ólom, higany), talaj vegyi anyagok (beleértve a rezet, cinket, kadmiumot) és peszticidek
A kvantitatív kémiai elemzés a környezetkémia kulcsfontosságú része, mivel ez biztosítja azokat az adatokat, amelyek a legtöbb környezeti kutatás alapját képezik.
A környezetkémiában a kvantitatív meghatározásra használt általános analitikai módszerek közé tartoznak a klasszikus nedves kémia, például a gravimetriás, titrimetriás és elektrokémiai módszerek. Kifinomultabb megközelítéseket alkalmaznak a fémnyomok és szerves vegyületek meghatározásakor. A fémek jelenlétét atomspektroszkópiával és tömegspektrometriával határozzák meg: atomabszorpciós spektrofotometriával (AAS) és induktív csatolású plazma atomemisszióval (ICP-AES) vagy induktív csatolású plazma tömegspektrometriával (ICP-MS). A szerves vegyületeket, beleértve a PAH-kat ( policiklikus aromás szénhidrogéneket ), általában tömegspektrometriás módszerekkel is mérik, például gázkromatográfiás-tömegspektrometriával (GC/MS) és folyadékkromatográfiás-tömegspektrometriával (LC/MS). A tandem MS/MS és HR/AM nagy felbontású tömegspektrometria/pontos tömegspektrometria rész-per billió detektálást biztosít. A GC-t és LC-t használó, nem MS módszerek univerzális vagy speciális detektorokkal továbbra is a rendelkezésre álló analitikai eszközök támaszát jelentik.
A környezetkémiában gyakran mért egyéb paraméterek a radiokémiai anyagok. Ezek olyan szennyezők, amelyek radioaktív anyagokat, például alfa- és béta-részecskéket bocsátanak ki, amelyek kockázatot jelentenek az emberi egészségre és a környezetre. Ezekhez a mérésekhez leggyakrabban részecskeszámlálókat és szcintillációs számlálókat használnak. Biológiai és immunológiai vizsgálatokat használnak a különféle szervezetekre gyakorolt vegyi expozíció toxicitásának értékelésére. A polimeráz láncreakció (PCR) specifikus DNS- és RNS-gének izolálásával és amplifikálásával képes baktérium- és más organizmusfajok azonosítására, és ígéretes módszer a környezeti mikrobiális szennyeződés kimutatására.
Kormányzati ügynökségek és magánkutató szervezetek publikáltak szakértői vizsgálati módszereket. A teszteléshez jóváhagyott, közzétett módszereket kell alkalmazni a szabályozási követelményeknek való megfelelés bizonyítására.
A környezeti kémiát az angliai Környezetvédelmi Ügynökség, a Natural Resources Wales, az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége, a Public Analysts Association és más környezetvédelmi ügynökségek és kutatószervezetek használják szerte a világon a szennyező anyagok természetének és forrásának feltárására és azonosítására. Ezek közé tartozhatnak [4] :