Environmentální chemie nebo ekologická chemie je odvětví chemie , které studuje chemické a biochemické přeměny, ke kterým dochází v přirozeném prostředí nebo ekosféře. Lze jej definovat jako studium zdrojů, reakcí, transportu, účinků a cest chemických sloučenin ve vzduchu, půdě a vodním prostředí; vliv lidské činnosti a biosféry na ně. Environmentální chemie je interdisciplinární věda, která zahrnuje chemii atmosféry, vody a půdy, silně se spoléhá na analytickou chemii a souvisí s životním prostředím a dalšími vědními obory.
Environmentální chemie primárně zahrnuje pochopení toho, jak funguje neznečištěné prostředí, jaké chemikálie jsou v přírodě přítomny v jakých koncentracích a s jakými účinky. Bez toho by nebylo možné přesně studovat vliv člověka na životní prostředí v důsledku uvolňování chemikálií. Věda využívá užší úseky chemie, jako je geochemie , půdní chemie , hydrochemie , atmosférická chemie , chemie přírodních sloučenin organického původu atd. Environmentální chemie studuje chemické procesy ve všech obalech Země , včetně biosféry , studuje migraci a transformaci všech chemických sloučenin , včetně přírodních a antropogenních polutantů .
Environmentální chemie studuje chemické procesy v komplexu - zdroje vstupu a migrace chemických látek v zemských obalech, jejich přeměny, odtoky ze zemských obalů (" globální cykly "), vzájemné interakce sloučenin a prvků; slouží jako základ pro vývoj a zdokonalování metod ochrany životního prostředí před znečištěním atd. Tento úsek chemie úzce souvisí s mnoha dalšími vědami, včetně ekologie , geologie atd.
Environmentální chemie se vyznačuje používáním hlavních metod moderní chemie (chemické, fyzikálně-chemické metody analýzy), ale častá potřeba stanovovat znečišťující látky v mikrokoncentracích nutí vědce pracující v této oblasti široce využívat nejnovější kombinované metody - vysoce výkonnou separaci ( například kapalinová chromatografie ) a přesné kvalitativní a kvantifikace (jako je hmotnostní spektrometrie ). Jedním z úkolů vědy je vývoj nových chemických technologií , které výrazně snižují negativní dopady na životní prostředí, technologie likvidace a zneškodňování odpadů , čištění ovzduší a odpadních vod, sanace půdy (obnovení výchozích ukazatelů).
Znečišťující látka je látka, která má toxický nebo škodlivý účinek, je přítomna v přírodě na úrovni nad rovnovážnou úrovní nebo by jinak nemohla existovat [1] [2] . To může být způsobeno lidskou činností a biologickou činností. Pojem s podobným významem, emise jsou definovány jako látky, které jsou přítomny v životním prostředí v důsledku lidské činnosti, ale nemají škodlivý účinek, i když se může stát, že toxické nebo škodlivé účinky emisí se projeví později [3 ] .
„Prostředí“, jako je půda nebo organismus, jako jsou ryby, které jsou ovlivněny znečišťující látkou nebo znečišťující látkou, se nazývá receptor , zatímco jímka je chemické prostředí nebo druh, který zadržuje znečišťující látku, jako je jímka uhlíku, a její účinek. na mikroby.
Chemické ukazatele kvality vody zahrnují rozpuštěný kyslík (DO, rozpuštěný kyslík), chemickou spotřebu kyslíku (CHSK, chemická spotřeba kyslíku), biochemickou spotřebu kyslíku (BSK, biochemická spotřeba kyslíku), celkové rozpuštěné pevné látky (TDS, celkové rozpuštěné pevné látky), kyselost ( pH), živiny (dusičnany a fosfor), těžké kovy (olovo, rtuť), půdní chemikálie (včetně mědi, zinku, kadmia) a pesticidy
Kvantitativní chemická analýza je klíčovou součástí environmentální chemie, protože poskytuje data, která tvoří základ většiny environmentálních výzkumů.
Mezi běžné analytické metody používané pro kvantitativní stanovení v chemii životního prostředí patří klasická mokrá chemie, jako jsou gravimetrické, titrimetrické a elektrochemické metody. Při stanovení stopových kovů a organických sloučenin se používají sofistikovanější přístupy. Přítomnost kovů se stanovuje pomocí atomové spektroskopie a hmotnostní spektrometrie: atomová absorpční spektrofotometrie (AAS) a atomová emise s indukčně vázaným plazmatem (ICP-AES) nebo hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS). Organické sloučeniny, včetně PAH ( polycyklické aromatické uhlovodíky ), se obvykle měří také pomocí metod hmotnostní spektrometrie, jako je plynová chromatografie-hmotnostní spektrometrie (GC/MS) a kapalinová chromatografie-hmotnostní spektrometrie (LC/MS). Tandemová MS/MS a HR/AM hmotnostní spektrometrie s vysokým rozlišením/přesná hmotnostní spektrometrie poskytují detekci částek na bilion. Základem dostupných analytických nástrojů jsou i nadále non-MS metody využívající GC a LC s univerzálními nebo specifickými detektory.
Dalšími parametry často měřenými v chemii životního prostředí jsou radiochemikálie. Jedná se o kontaminanty, které uvolňují radioaktivní materiály, jako jsou částice alfa a beta, které představují riziko pro lidské zdraví a životní prostředí. Pro tato měření se nejčastěji používají počítače částic a scintilační počítače. Biotesty a imunologické testy se používají k posouzení toxicity chemické expozice na různé organismy. Polymerázová řetězová reakce (PCR) je schopna identifikovat druhy bakterií a jiných organismů izolací a amplifikací specifických genů DNA a RNA a ukazuje se slibná jako cenná metoda pro detekci mikrobiální kontaminace životního prostředí.
Vládní agentury a soukromé výzkumné organizace zveřejnily recenzované testovací metody. Testování musí používat schválené publikované metody k prokázání shody s regulačními požadavky.
Environmentální chemii používají Agentura pro životní prostředí Anglie, Natural Resources Wales, United States Environmental Protection Agency, Asociace veřejných analytiků a další environmentální agentury a výzkumné organizace po celém světě k objevování a identifikaci povahy a zdroje znečišťujících látek. Mohou zahrnovat [4] :