Miljøkemi eller økologisk kemi er en gren af kemi , der studerer de kemiske og biokemiske transformationer, der forekommer i det naturlige miljø eller økosfæren. Det kan defineres som studiet af kilder, reaktioner, transport, virkninger og veje af kemiske forbindelser i luft, jord og vandmiljøer; påvirkningen af menneskelig aktivitet og biosfæren på dem. Miljøkemi er en tværfaglig videnskab, der omfatter atmosfærens, vandets og jordens kemi, der er stærkt afhængig af analytisk kemi og relateret til miljøet og andre videnskabsområder.
Miljøkemi handler primært om at forstå, hvordan et uforurenet miljø fungerer, hvilke kemikalier der findes i naturen i hvilke koncentrationer og med hvilke effekter. Uden dette ville det være umuligt nøjagtigt at studere den menneskelige påvirkning af miljøet som følge af frigivelsen af kemikalier. Videnskaben bruger smallere dele af kemien, såsom geokemi , jordbundskemi , hydrokemi , atmosfærisk kemi , kemi af naturlige forbindelser af organisk oprindelse osv. Miljøkemi studerer kemiske processer i alle jordens skaller , inklusive biosfæren , studerer migration og transformation. af alle kemiske forbindelser , herunder naturlige og menneskeskabte forurenende stoffer .
Miljøkemi studerer kemiske processer i et kompleks - kilder til indtrængen og migration af kemikalier i jordens skaller, deres transformation, dræn fra jordens skaller (" globale cyklusser "), vekselvirkningen af forbindelser og grundstoffer med hinanden; tjener som grundlag for udvikling og forbedring af metoder til at beskytte miljøet mod forurening osv. Denne del af kemien er tæt forbundet med mange andre videnskaber, herunder økologi , geologi osv.
Miljøkemi er kendetegnet ved brugen af de vigtigste metoder i moderne kemi (kemiske, fysisk-kemiske analysemetoder), men det hyppige behov for at bestemme forurenende stoffer i mikrokoncentrationer gør, at forskere, der arbejder på dette område, i vid udstrækning bruger de nyeste kombinerede metoder - højtydende adskillelse ( for eksempel væskekromatografi ) og nøjagtig kvalitativ og kvantificering (såsom massespektrometri ). En af videnskabens opgaver er udviklingen af nye kemiske teknologier , der væsentligt reducerer den negative påvirkning af miljøet, affaldsbortskaffelse og bortskaffelsesteknologier , luft- og spildevandsrensning, jordsanering (gendannelse af indledende indikatorer).
Et forurenende stof er et stof, der har en giftig eller skadelig virkning, er til stede i naturen på et niveau over ligevægtsniveauet, eller som ikke kunne eksistere på anden måde [1] [2] . Dette kan skyldes menneskelige aktiviteter og biologisk aktivitet. Et udtryk med lignende betydning, emissioner defineres som stoffer, der er til stede i miljøet som følge af menneskelige aktiviteter, men som ikke har en skadelig virkning, selvom det kan være, at de giftige eller skadelige virkninger af emissioner viser sig senere [3 ] .
Et "miljø" såsom jord eller en organisme såsom fisk, der er påvirket af et forurenende stof eller et forurenende stof, kaldes en receptor , mens en vask er et kemisk miljø eller en art, der tilbageholder og interagerer med et forurenende stof, såsom en kulstofdræn og dets virkning på mikrober.
Kemiske indikatorer for vandkvalitet omfatter opløst oxygen (DO, opløst oxygen), kemisk oxygenbehov (COD, kemisk oxygenbehov), biokemisk oxygenbehov (BOD, biokemisk oxygenbehov), totalt opløste faste stoffer (TDS, totalt opløste faste stoffer), surhedsgrad ( pH), næringsstoffer (nitrater og fosfor), tungmetaller (bly, kviksølv), jordkemikalier (herunder kobber, zink, cadmium) og pesticider
Kvantitativ kemisk analyse er en central del af miljøkemi, da den giver de data, der danner grundlag for de fleste miljøforskning.
Almindelige analytiske metoder, der anvendes til kvantitative bestemmelser i miljøkemi, omfatter klassisk våd kemi, såsom gravimetriske, titrimetriske og elektrokemiske metoder. Mere sofistikerede tilgange bruges til bestemmelse af spormetaller og organiske forbindelser. Tilstedeværelsen af metaller bestemmes ved hjælp af atomspektroskopi og massespektrometri: atomabsorptionsspektrofotometri (AAS) og induktivt koblet plasmaatomemission (ICP-AES) eller induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS). Organiske forbindelser, herunder PAH'er ( polycykliske aromatiske carbonhydrider ), måles normalt også ved hjælp af massespektrometrimetoder såsom gaskromatografi-massespektrometri (GC/MS) og væskekromatografi-massespektrometri (LC/MS). Tandem MS/MS og HR/AM højopløsnings massespektrometri/nøjagtig massespektrometri giver del-per-billion detektion. Ikke-MS-metoder, der anvender GC og LC med universelle eller specifikke detektorer, er fortsat grundpillen i tilgængelige analytiske værktøjer.
Andre parametre, der ofte måles i miljøkemi, er radiokemikalier. Det er forurenende stoffer, der frigiver radioaktive materialer, såsom alfa- og beta-partikler, der udgør en risiko for menneskers sundhed og miljøet. Partikeltællere og scintillationstællere bruges mest til disse målinger. Bioassays og immunologiske assays bruges til at vurdere toksiciteten af kemisk eksponering for forskellige organismer. Polymerase-kædereaktion (PCR) er i stand til at identificere arter af bakterier og andre organismer ved at isolere og amplificere specifikke DNA- og RNA-gener og viser lovende som en værdifuld metode til påvisning af miljømæssig mikrobiel forurening.
Peer-reviewed testmetoder er blevet offentliggjort af offentlige myndigheder og private forskningsorganisationer. Testning skal bruge godkendte offentliggjorte metoder for at påvise overholdelse af lovkrav.
Miljøkemi bruges af Environment Agency of England, Natural Resources Wales, United States Environmental Protection Agency, Association of Public Analysts og andre miljøagenturer og forskningsorganisationer rundt om i verden til at opdage og identificere arten og kilden til forurenende stoffer. Disse kan omfatte [4] :