Химия окружающей среды - это научное исследование химических и биохимических явлений, происходящих в естественных местах. Его не следует путать с зеленой химией , которая направлена на снижение потенциального загрязнения в его источнике. Его можно определить как изучение источников, реакций, переноса, эффектов и судьбы химических веществ в воздухе , почве и водной среде; и влияние человеческой деятельности и биологической активности на них. Химия окружающей среды - это междисциплинарная наука, которая включает химию атмосферы , воды и почвы., а также в значительной степени полагается на аналитическую химию и имеет отношение к окружающей среде и другим областям науки.
Химия окружающей среды включает в себя сначала понимание того, как работает незагрязненная среда, какие химические вещества в каких концентрациях присутствуют в природе и с какими эффектами. Без этого было бы невозможно точно изучить влияние человека на окружающую среду в результате выброса химикатов .
Экологические химики опираются на целом ряде понятий из области химии и различных наук об окружающей среде , чтобы помочь в исследовании того , что происходит с химическим веществом в окружающей среде . Важные общие концепции химии включают понимание химических реакций и уравнений , растворов , единиц , отбора проб и аналитических методов . [1]
Загрязняющий
Загрязнителем является вещество присутствует в природе на более высоком уровне , чем основной уровень , или что иначе не могли бы быть там. [2] [3] Это может быть связано с деятельностью человека и биологической активностью. Термин «загрязнитель» часто используется как синоним « загрязнителя» , который представляет собой вещество, оказывающее пагубное воздействие на окружающую среду. [4] [5] Хотя загрязнитель иногда определяется как вещество, присутствующее в окружающей среде в результате деятельности человека, но без вредного воздействия, иногда бывает так, что токсические или вредные эффекты от загрязнения становятся очевидными только позднее. . [6]
«Среда», такая как почва или организм, например рыба, на которую воздействует загрязнитель или загрязнитель, называется рецептором , в то время как сток - это химическая среда или виды, которые удерживают и взаимодействуют с загрязнителем, таким как поглотитель углерода и его воздействие микробами.
Показатели окружающей среды
Химические показатели качества воды включают растворенный кислород (DO) , химическую потребность в кислороде (COD) , биохимическую потребность в кислороде (BOD) , общее количество растворенных твердых веществ (TDS) , pH , питательные вещества ( нитраты и фосфор ), тяжелые металлы , химические вещества почвы (включая медь). , цинк , кадмий , свинец и ртуть ) и пестициды .
Приложения
Химия окружающей среды используется Агентством по окружающей среде в Англии , Природных ресурсов Уэльса , Агентством по охране окружающей среды США , Ассоциацией общественных аналитиков и другими природоохранными агентствами и исследовательскими организациями по всему миру для обнаружения и определения природы и источника загрязнителей. Они могут включать:
- Загрязнение земель промышленными предприятиями тяжелыми металлами . Затем они могут переноситься в водоемы и поглощаться живыми организмами.
- ПАУ (полициклические ароматические углеводороды) в больших водоемах, загрязненных разливами или утечками нефти . Многие из ПАУ являются канцерогенами и чрезвычайно токсичны. Они регулируются концентрацией ( ppb ) с использованием лабораторных анализов химии окружающей среды и хроматографии .
- Выщелачивание питательных веществ с сельскохозяйственных земель в водоемы, что может привести к цветению водорослей и эвтрофикации . [7]
- Городские стоки загрязняющих веществ, смывающие непроницаемые поверхности ( дороги , автостоянки и крыши ) во время ливневых дождей. Типичные загрязнители включают бензин , моторное масло и другие углеводородные соединения, металлы, питательные вещества и отложения (почву). [8]
- Металлоорганические соединения. [9]
Методы
Количественный химический анализ - ключевая часть химии окружающей среды, поскольку он предоставляет данные, которые составляют основу большинства экологических исследований. [10]
Общие аналитические методы, используемые для количественных определений в химии окружающей среды, включают классическую влажную химию, такую как гравиметрические , титриметрические и электрохимические методы. При определении следов металлов и органических соединений используются более сложные подходы. Металлы обычно измеряются с помощью атомной спектроскопии и масс-спектрометрии : атомно-абсорбционной спектрофотометрии (AAS) и атомно-эмиссионного излучения с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES) или масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS). Органические соединения, включая ПАУ , обычно измеряются также с использованием 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 / точности HR / AM предлагают частичное обнаружение на триллион. Методы без МС с использованием ГХ и ЖХ с универсальными или специфическими детекторами по-прежнему являются основными в арсенале доступных аналитических инструментов.
Другими параметрами, часто измеряемыми в химии окружающей среды, являются радиохимические вещества . Эти загрязнители выделяют радиоактивные вещества, 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. Биоанализы и иммуноанализы используются для оценки токсичности химического воздействия на различные организмы. Полимеразная цепная реакция ПЦР позволяет идентифицировать виды бактерий и других организмов посредством выделения и амплификации специфических генов ДНК и РНК и является многообещающим методом выявления микробного загрязнения окружающей среды.
Опубликованные аналитические методы
Рецензируемые методы тестирования были опубликованы государственными учреждениями [11] [12] и частными исследовательскими организациями. [13] Утвержденные опубликованные методы должны использоваться при испытаниях, чтобы продемонстрировать соответствие нормативным требованиям.
Известные химики-экологи
Джоан Берковиц
Пол Крутцен ( Нобелевская премия по химии, 1993 )
Филип Гшвенд,
Элис Гамильтон,
Джон М. Хейз,
Чарльз Дэвид Килинг,
Ральф Килинг,
Марио Молина ( Нобелевская премия по химии, 1993 )
Джеймс Дж. Морган
Клер Паттерсон
Роджер Ревел
Шерри Роланд ( Нобелевская премия по химии , 1993 )
Роберт Ангус Смит
Сьюзан Соломон
Вернер Штумм
Эллен Суоллоу Ричардс
Ханс Зуэсс
Джон Тиндалл
Смотрите также
- Мониторинг окружающей среды
- Параметры качества окружающей среды пресной воды
- Зеленая химия
- Журнал зеленой химии
- Журнал экологического мониторинга
- Важные публикации по химии окружающей среды
- Список методов химического анализа
Рекомендации
- ^ Уильямс, Ян. Химия окружающей среды, модульный подход . Вайли. 2001. ISBN 0-471-48942-5.
- ^ Глоссарий к плану управления водоразделом Баззардс-Бэй
- ^ Американское метеорологическое общество. Глоссарий по метеорологии, заархивированный 20 сентября 2011 г. на Wayback Machine
- ^ Университет штата Северная Каролина. Кафедра почвоведения. «Глоссарий». Архивировано 18 сентября 2014 года на Wayback Machine.
- ^ Глобальный центр действий по ресурсам для окружающей среды (GRACE). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. Устойчивая Таблица: Словарь архивации 2012-08-24 в Wayback Machine
- ^ Харрисон, RM (под редакцией). Понимание нашей окружающей среды, Введение в химию окружающей среды и загрязнение, третье издание . Королевское химическое общество. 1999 г. ISBN 0-85404-584-8
- ^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Вашингтон. «Защита качества воды от сельскохозяйственных стоков». Документ № EPA 841-F-05-001. Март 2005 г.
- ^ EPA. «Защита качества воды от городских стоков». Документ № EPA 841-F-03-003. Февраль 2003 г.
- ^ Сигель, А. (2010). Sigel, H .; Сигель, РКО (ред.). Металлоорганические соединения в окружающей среде и токсикологии . Ионы металлов в науках о жизни. 7 . Кембридж: Издательство RSC. ISBN 978-1-84755-177-1.
- ^ vanLoon, Гэри У .; Даффи, Стивен Дж. (2000). Химия окружающей среды . Оксфорд: Оксфорд . С. 7 . ISBN 0-19-856440-6.
- ^ Методы Закона о чистой воде EPA: «Руководящие принципы, устанавливающие процедуры испытаний для анализа загрязнителей». Архивировано 01 марта 2012 г. в Кодексе Федеральных правил Wayback Machine , 40 CFR Часть 136.
- ^ Методы EPA в соответствии с Законом о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA): «Методы испытаний для оценки твердых отходов, физические / химические методы». Документ № SW-846. Февраль 2007 г.
- ^ Clescerl, Леонора С. (редактор), Гринберг, Арнольд Э. (редактор), Eaton, Эндрю Д. (редактор). Стандартные методы исследования воды и сточных вод (20-е изд.) Американская ассоциация общественного здравоохранения, Вашингтон, округ Колумбия. ISBN 0-87553-235-7 . Эта публикация также доступна на компакт-диске и в Интернете. Архивировано 11 февраля 2016 г. на Wayback Machine по подписке.
дальнейшее чтение
- Стэнли Э. Манахан. Химия окружающей среды . CRC Press. 2004 г. ISBN 1-56670-633-5 .
- Джулиан Эндрюс, Питер Бримблкомб, Тим Джикеллс, Питер Лисс, Брайан Рид. Введение в химию окружающей среды . Блэквелл Паблишинг. 2004 г. ISBN 0-632-05905-2 .
- Рене П. Шварценбах, Филип М. Гшвенд, Дитер М. Имбоден. Органическая химия окружающей среды, второе издание . Wiley-Interscience, Хобокен, Нью-Джерси, 2003. ISBN 0-471-35750-2 .
- Учебник NCERT XI. [Блок 14]
Внешние ссылки
- Список ссылок по экологической химии - из виртуальной библиотеки WWW
- Международный журнал экологической аналитической химии