Chimia mediului sau chimia ecologică este o ramură a chimiei care studiază transformările chimice și biochimice care au loc în mediul natural sau ecosferă. Poate fi definit ca studiul surselor, reacțiilor, transportului, efectelor și căilor compușilor chimici în aer, sol și mediile acvatice; influența activității umane și a biosferei asupra acestora. Chimia mediului este o știință interdisciplinară care include chimia atmosferei, apei și solului, bazându-se în mare măsură pe chimia analitică și legată de mediu și alte domenii ale științei.
Chimia mediului implică în primul rând înțelegerea modului în care funcționează un mediu nepoluat, ce substanțe chimice sunt prezente în natură, la ce concentrații și cu ce efecte. Fără aceasta, ar fi imposibil să se studieze cu exactitate impactul uman asupra mediului ca urmare a eliberării de substanțe chimice. Știința folosește secțiuni mai restrânse ale chimiei, cum ar fi geochimia , chimia solului , hidrochimia , chimia atmosferică , chimia compușilor naturali de origine organică etc. Chimia mediului studiază procesele chimice din toate învelișurile Pământului , inclusiv biosfera , studiază migrația și transformarea. a tuturor compușilor chimici , inclusiv a poluanților naturali și antropici .
Chimia mediului studiază procesele chimice într-un complex - surse de intrare și migrare a substanțelor chimice în învelișurile pământului, transformarea lor, scurgerile din învelișurile pământului (" cicluri globale "), interacțiunea compușilor și elementelor între ele; servește drept bază pentru dezvoltarea și îmbunătățirea metodelor de protecție a mediului împotriva poluării etc. Această secțiune a chimiei este strâns legată de multe alte științe, inclusiv ecologie , geologie etc.
Chimia mediului se caracterizează prin utilizarea principalelor metode ale chimiei moderne (metode chimice, fizico-chimice de analiză), dar nevoia frecventă de a determina poluanții în microconcentrații face ca oamenii de știință care lucrează în acest domeniu să utilizeze pe scară largă cele mai recente metode combinate - separarea de înaltă performanță ( de exemplu, cromatografia lichidă ) și calitative și cuantificare precise (cum ar fi spectrometria de masă ). Una dintre sarcinile științei este dezvoltarea de noi tehnologii chimice care reduc semnificativ impactul negativ asupra mediului, tehnologiile de eliminare și eliminare a deșeurilor , purificarea aerului și a apelor uzate, remedierea solului (refacerea indicatorilor inițiali).
Un poluant este o substanță care are un efect toxic sau nociv, este prezentă în natură la un nivel peste nivelul de echilibru sau care nu ar putea exista altfel [1] [2] . Acest lucru se poate datora activităților umane și activității biologice. Termen cu înțeles similar, emisiile sunt definite ca substanțe care sunt prezente în mediu ca urmare a activităților umane, dar nu au un efect nociv, deși este posibil ca efectele toxice sau nocive ale emisiilor să devină evidente mai târziu [3] ] .
Un „mediu”, cum ar fi solul sau un organism, cum ar fi peștele, care este afectat de un poluant sau poluant, se numește receptor , în timp ce o chiuvetă este un mediu chimic sau o specie care reține și interacționează cu un poluant, cum ar fi un rezervor de carbon și efectul acestuia. asupra microbilor.
Indicatorii chimici ai calității apei includ oxigenul dizolvat (DO, oxigen dizolvat), cererea chimică de oxigen (COD, cererea chimică de oxigen), cererea biochimică de oxigen (BOD, cererea biochimică de oxigen), solidele totale dizolvate (TDS, solidele totale dizolvate) , aciditatea ( pH), nutrienți (nitrați și fosfor), metale grele (plumb, mercur), substanțe chimice ale solului (inclusiv cupru, zinc, cadmiu) și pesticide
Analiza chimică cantitativă este o parte cheie a chimiei mediului, deoarece oferă datele care stau la baza majorității cercetărilor de mediu.
Metodele analitice comune utilizate pentru determinările cantitative în chimia mediului includ chimia umedă clasică, cum ar fi metodele gravimetrice, titrimetrice și electrochimice. Abordări mai sofisticate sunt utilizate în determinarea urmelor de metale și compuși organici. Prezența metalelor este determinată prin spectroscopie atomică și spectrometrie de masă: spectrofotometrie de absorbție atomică (AAS) și emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv (ICP-AES) sau spectrometrie de masă cu plasmă cuplată inductiv (ICP-MS). Compușii organici, inclusiv HAP ( hidrocarburi aromatice policiclice ), sunt de obicei măsurați folosind metode de spectrometrie de masă, cum ar fi cromatografia în gaz-spectrometria de masă (GC/MS) și cromatografia lichidă-spectrometria de masă (LC/MS). Spectrometria de masă de înaltă rezoluție în tandem MS/MS și HR/AM/spectrometria de masă precisă asigură detectarea unei părți per trilion. Metodele non-MS care utilizează GC și LC cu detectoare universale sau specifice continuă să fie baza instrumentelor analitice disponibile.
Alți parametri adesea măsurați în chimia mediului sunt radiochimici. Aceștia sunt contaminanți care eliberează materiale radioactive, cum ar fi particulele alfa și beta, care prezintă un risc pentru sănătatea umană și pentru mediu. Contoarele de particule și contoarele de scintilație sunt cele mai frecvent utilizate pentru aceste măsurători. Testele biologice și imunologice sunt utilizate pentru a evalua toxicitatea expunerii chimice la diferite organisme. Reacția în lanț a polimerazei (PCR) este capabilă să identifice specii de bacterii și alte organisme prin izolarea și amplificarea genelor specifice ADN și ARN și arată promițătoare ca metodă valoroasă pentru detectarea contaminării microbiene din mediu.
Metodele de testare revizuite de colegi au fost publicate de agențiile guvernamentale și organizațiile private de cercetare. Testarea trebuie să utilizeze metode aprobate publicate pentru a demonstra conformitatea cu cerințele de reglementare.
Chimia mediului este folosită de Agenția de Mediu din Anglia, Resurse Naturale din Țara Galilor, Agenția pentru Protecția Mediului din Statele Unite, Asociația Analiştilor Publici și alte agenții de mediu și organizații de cercetare din întreaga lume pentru a descoperi și identifica natura și sursa poluanților. Acestea pot include [4] :