Химия окружающей среды — это научное изучение химических и биохимических явлений, которые происходят в природных местах. Ее не следует путать с зеленой химией , которая стремится уменьшить потенциальное загрязнение в его источнике. Ее можно определить как изучение источников, реакций, переноса, эффектов и судеб химических видов в воздушной , почвенной и водной средах; а также влияние человеческой деятельности и биологической активности на них. Химия окружающей среды — это междисциплинарная наука, которая включает в себя химию атмосферы , воды и почвы , а также в значительной степени опирается на аналитическую химию и связана с окружающей средой и другими областями науки.
Химия окружающей среды включает в себя, прежде всего, понимание того, как работает незагрязненная среда, какие химикаты в каких концентрациях присутствуют в ней естественным образом и с какими эффектами. Без этого было бы невозможно точно изучить воздействие, которое люди оказывают на окружающую среду посредством выброса химикатов .
Химики- экологи опираются на ряд концепций из химии и различных наук об окружающей среде, чтобы помочь им в изучении того, что происходит с химическими видами в окружающей среде . Важные общие концепции из химии включают понимание химических реакций и уравнений , растворов , единиц , отбора проб и аналитических методов . [1]
Загрязнитель — это вещество, присутствующее в природе на уровне, превышающем фиксированные уровни или которое в противном случае не было бы там. [2] [3] Это может быть связано с деятельностью человека и биологической активностью. Термин загрязнитель часто используется взаимозаменяемо с загрязнителем , который является веществом, которое оказывает пагубное воздействие на окружающую среду. [4] [5] Хотя загрязнитель иногда является веществом в окружающей среде в результате деятельности человека, но без вредных последствий, иногда бывает так, что токсичные или вредные последствия загрязнения становятся очевидными только позднее. [6]
«Среда», например, почва или организм, например, рыба, на которую воздействует загрязняющее вещество или контаминант, называется рецептором , в то время как поглотитель — это химическая среда или вид, который удерживает и взаимодействует с загрязняющим веществом, например, поглотителем углерода , и его воздействием на микробов.
Химические показатели качества воды включают растворенный кислород (РК) , химическую потребность в кислороде (ХПК) , биохимическую потребность в кислороде (БПК) , общее количество растворенных твердых веществ (ОРВ) , pH , питательные вещества ( нитраты и фосфор ), тяжелые металлы , химические вещества в почве (включая медь , цинк , кадмий , свинец и ртуть ) и пестициды .
Химия окружающей среды используется Агентством по охране окружающей среды в Англии , Министерством природных ресурсов Уэльса , Агентством по охране окружающей среды США , Ассоциацией общественных аналитиков и другими экологическими агентствами и исследовательскими организациями по всему миру для обнаружения и идентификации природы и источника загрязняющих веществ. Они могут включать:
Количественный химический анализ является ключевой частью химии окружающей среды, поскольку он предоставляет данные, которые лежат в основе большинства исследований окружающей среды. [11]
Обычные аналитические методы, используемые для количественных определений в химии окружающей среды, включают классическую мокрую химию, такую как гравиметрический , титриметрический и электрохимический методы. Более сложные подходы используются при определении следов металлов и органических соединений. Металлы обычно измеряются с помощью атомной спектроскопии и масс-спектрометрии : атомно-абсорбционная спектрофотометрия (ААС) и индуктивно-связанная плазма атомно-эмиссионная (ИСП-АЭС) или индуктивно-связанная плазма масс-спектрометрия (ИСП-МС). Органические соединения, включая ПАУ , обычно измеряются также с помощью масс-спектрометрических методов, таких как газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ/МС) и жидкостная хроматография-масс-спектрометрия (ЖХ/МС). Тандемная масс-спектрометрия МС/МС и масс-спектрометрия высокого разрешения/точной HR/AM предлагают субчастичное на триллион обнаружение. Не-МС методы с использованием ГХ и ЖХ, имеющие универсальные или специфические детекторы, по-прежнему являются основными в арсенале доступных аналитических инструментов.
Другие параметры, часто измеряемые в химии окружающей среды, — это радиохимические вещества . Это загрязняющие вещества, которые выделяют радиоактивные материалы, такие как альфа- и бета-частицы, представляющие опасность для здоровья человека и окружающей среды. Для этих измерений чаще всего используются счетчики частиц и сцинтилляционные счетчики. Биологические и иммуноанализы используются для оценки токсичности химических воздействий на различные организмы. Полимеразная цепная реакция ПЦР способна идентифицировать виды бактерий и других организмов посредством специфической изоляции и амплификации генов ДНК и РНК и показывает перспективы как ценный метод для определения микробного загрязнения окружающей среды.
Рецензируемые методы испытаний были опубликованы государственными учреждениями [12] [13] и частными исследовательскими организациями. [14] При испытаниях необходимо использовать одобренные опубликованные методы, чтобы продемонстрировать соответствие нормативным требованиям.
Джоан Берковиц
Пол Крутцен ( Нобелевская премия по химии, 1995 )
Филип Гшвенд
Элис Гамильтон
Джон М. Хейс
Чарльз Дэвид Килинг
Ральф Килинг
Марио Молина ( Нобелевская премия по химии, 1995 )
Джеймс Дж. Морган
Клер Паттерсон
Роджер Ревелл
Шерри Роланд ( Нобелевская премия по химии, 1995 )
Роберт Ангус Смит
Сьюзан Соломон
Вернер Штумм
Эллен Суоллоу Ричардс
Ганс Зюсс
Джон Тиндаль