Umweltchemie

Umweltchemie ist die wissenschaftliche Untersuchung der chemischen und biochemischen Phänomene, die an natürlichen Orten auftreten. Umweltchemie kann definiert werden als die Untersuchung der Quellen, Reaktionen, des Transports, der Wirkungen und des Schicksals chemischer Spezies in der Luft-, Boden- und Wasserumwelt sowie der Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf diese. Die Umweltchemie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, die die Chemie der Atmosphäre, des Wassers und des Bodens einschließt und sich der analytischen Chemie bedient. Sie steht im Zusammenhang mit der Umwelt und anderen Bereichen der Wissenschaft. Sie unterscheidet sich von der grünen Chemie, die versucht, potenzielle Verschmutzung an der Quelle zu reduzieren.

Umweltchemie beginnt damit, zu verstehen, wie eine unbelastete Umwelt funktioniert. Sie identifiziert die Chemikalien, die in der Natur vorkommen. Sie untersucht die Konzentration und die Auswirkungen dieser Chemikalien. Dann untersucht sie genau, welche Auswirkungen der Mensch durch die Freisetzung von Chemikalien auf die Umwelt hat.

Umweltchemiker greifen auf eine Reihe von Konzepten aus der Chemie und verschiedenen Umweltwissenschaften zurück, um bei der Untersuchung dessen, was mit einer Chemikalie in der Umwelt geschieht, zu helfen. Wichtige allgemeine Konzepte aus der Chemie umfassen das Verständnis chemischer Reaktionen und Gleichungen, Lösungen, Einheiten, Probenahme- und Analysetechniken. Chemiker studieren Verbindungen mit biologischer Aktivität wie z.B. Pheromone.

Kontamination

Eine Verunreinigung ist eine Substanz, die in der Natur in einer höheren als der typischen Menge vorhanden ist oder die sonst nicht vorhanden wäre. Dies kann auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen sein. Der Begriff Kontaminant wird oft synonym mit Schadstoff verwendet, bei dem es sich um eine Substanz handelt, die die umgebende Umwelt schädigt. Während ein Schadstoff manchmal als eine Substanz definiert wird, die als Ergebnis menschlicher Aktivitäten in der Umwelt vorhanden ist, aber keine schädlichen Auswirkungen hat, ist es manchmal so, dass toxische oder schädliche Auswirkungen einer Kontamination erst zu einem späteren Zeitpunkt sichtbar werden.

Das von dem Schadstoff oder der Verunreinigung betroffene "Medium" (z.B. Boden) oder Organismus (z.B. Fische) wird als Rezeptor bezeichnet. Eine Senke ist ein chemisches Medium oder eine chemische Spezies, die den Schadstoff zurückhält und mit ihm in Wechselwirkung tritt.

Umwelt-Indikatoren

Zu den chemischen Messungen der Wasserqualität gehören gelöster Sauerstoff (DO), chemischer Sauerstoffbedarf (CSB), biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB), gelöste Feststoffe insgesamt (TDS), pH-Wert, Nährstoffe Nitrate und Phosphor, Schwermetalle (einschließlich Kupfer, Zink, Cadmium, Blei und Quecksilber) und Pestizide.

Bewerbungen

Die Umweltchemie wird von der Environment Agency (in England und Wales), der Environmental Protection Agency (in den Vereinigten Staaten), der Association of Public Analysts und anderen Umweltagenturen und Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt eingesetzt, um die Art und Quelle von Schadstoffen zu ermitteln und zu identifizieren. Dazu können gehören:

Schwermetallverunreinigung des Bodens durch die Industrie. Diese können dann in Gewässer transportiert und von lebenden Organismen aufgenommen werden.
Nährstoffe, die von landwirtschaftlich genutzten Flächen in Wasserläufe ausgewaschen werden, was zu Algenblüten und Eutrophierung führen kann.
Städtischer Abfluss von Schadstoffen, die bei Regenstürmen von undurchlässigen Oberflächen (Straßen, Parkplätzen und Dächern) abgewaschen werden. Typische Schadstoffe sind Benzin, Motoröl und andere Kohlenwasserstoffverbindungen, Metalle, Nährstoffe und Sedimente (Boden).
Organometallische Verbindungen.

Methoden

Die quantitative chemische Analyse ist ein wichtiger Bestandteil der Umweltchemie, da sie die Daten liefert, die den Rahmen für die meisten Umweltstudien bilden.

Zu den gängigen analytischen Techniken, die für quantitative Bestimmungen in der Umweltchemie verwendet werden, gehören die klassische Nasschemie, wie gravimetrische, titrimetrische und elektrochemische Methoden. Anspruchsvollere Ansätze werden bei der Bestimmung von Spurenmetallen und organischen Verbindungen verwendet. Metalle werden üblicherweise durch Atomspektroskopie und Massenspektrometrie gemessen: Atomabsorptionsspektrophotometrie (AAS) und Atomemissionstechniken mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-AES) oder Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS). Organische Verbindungen werden üblicherweise auch mit massenspektrometrischen Methoden gemessen, wie z.B. Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) und Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC/MS). Nicht-MS-Methoden, bei denen GCs und LCs mit universellen oder spezifischen Detektoren verwendet werden, gehören immer noch zum Arsenal der verfügbaren Analysewerkzeuge.

Andere in der Umweltchemie häufig gemessene Parameter sind Radiochemikalien. Dabei handelt es sich um Schadstoffe, die radioaktive Stoffe wie Alpha- und Betateilchen emittieren und eine Gefahr für die menschliche Gesundheit und die Umwelt darstellen. Partikelzähler und Szintillationszähler werden für diese Messungen am häufigsten verwendet. Bioassays und Immunoassays werden für Toxizitätsbewertungen von chemischen Auswirkungen auf verschiedene Organismen verwendet.

Veröffentlichte analytische Methoden

Von Fachkollegen überprüfte Testmethoden sind von Regierungsbehörden und privaten Forschungsorganisationen veröffentlicht worden. Genehmigte veröffentlichte Methoden müssen beim Testen verwendet werden, um die Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen nachzuweisen.

Fragen und Antworten

F: Was ist Umweltchemie?

A: Umweltchemie ist die wissenschaftliche Untersuchung der chemischen und biochemischen Phänomene, die in der Natur vorkommen. Sie befasst sich mit den Quellen, Reaktionen, dem Transport, den Auswirkungen und dem Schicksal chemischer Stoffe in der Luft, im Boden und im Wasser sowie mit der Frage, wie menschliche Aktivitäten diese beeinflussen.

F: Wie unterscheidet sich die Umweltchemie von der grünen Chemie?

A: Die Umweltchemie beginnt mit dem Verständnis, wie die unbelastete Umwelt funktioniert. Sie identifiziert die in der Natur vorkommenden Chemikalien und untersucht deren Konzentration und Auswirkungen. Die grüne Chemie versucht, mögliche Verschmutzungen an der Quelle zu reduzieren, bevor sie in die Umwelt gelangen.

F: Welche Konzepte aus der Chemie sind für Umweltchemiker wichtig zu verstehen?

A: Zu den wichtigen allgemeinen Konzepten der Chemie gehören das Verständnis von chemischen Reaktionen und Gleichungen, Lösungen, Einheiten, Probenahmen und Analysetechniken.

F: Welche Arten von Verbindungen untersuchen Umweltchemiker?

A: Umweltchemiker untersuchen Verbindungen mit biologischer Aktivität wie z.B. Pheromone.

F: Welche Bereiche umfasst die Umweltwissenschaft?

A: Die Umweltwissenschaft umfasst die Chemie der Atmosphäre, des Wassers und des Bodens sowie die analytische Chemie.