Chimica ambientale
La chimica ambientale è lo studio scientifico dei fenomeni chimici e biochimici che si verificano nei luoghi naturali. La chimica ambientale può essere definita come lo studio delle fonti, delle reazioni, del trasporto, degli effetti e dei destini delle specie chimiche nell'aria, nel suolo e nell'acqua; e l'effetto dell'attività umana su questi. La chimica ambientale è una scienza interdisciplinare che comprende la chimica atmosferica, acquatica e del suolo, così come utilizza la chimica analitica. È correlata all'ambiente e ad altre aree della scienza. È diversa dalla chimica verde, che cerca di ridurre il potenziale inquinamento alla fonte.
La chimica ambientale inizia con la comprensione di come funziona l'ambiente incontaminato. Identifica le sostanze chimiche che sono presenti in natura. Studia la concentrazione e gli effetti di tali sostanze chimiche. Poi, studia accuratamente gli effetti che l'uomo ha sull'ambiente attraverso il rilascio di sostanze chimiche.
I chimici ambientali attingono a una serie di concetti dalla chimica e da varie scienze ambientali per assistere nello studio di ciò che accade a una sostanza chimica nell'ambiente. Importanti concetti generali della chimica includono la comprensione delle reazioni chimiche e delle equazioni, delle soluzioni, delle unità, del campionamento e delle tecniche analitiche. I chimici studiano composti con attività biologica come i feromoni.
Contaminazione
Un contaminante è una sostanza presente in natura ad un livello superiore a quello tipico o che altrimenti non sarebbe presente. Ciò può essere dovuto all'attività umana. Il termine contaminante è spesso usato in modo intercambiabile con l'inquinante, che è una sostanza che danneggia l'ambiente circostante. Mentre un contaminante è talvolta definito come una sostanza presente nell'ambiente come risultato dell'attività umana, ma senza effetti nocivi, è talvolta il caso che gli effetti tossici o nocivi della contaminazione si manifestino solo in un secondo momento.Il "mezzo" (ad esempio, il suolo) o l'organismo (ad esempio, il pesce) interessato dall'inquinante o dal contaminante è chiamato recettore. Un lavandino è un mezzo chimico o una specie che trattiene e interagisce con l'inquinante.
Indicatori ambientali
Le misure chimiche della qualità dell'acqua includono l'ossigeno disciolto (DO), la domanda chimica di ossigeno (COD), la domanda biochimica di ossigeno (BOD), i solidi disciolti totali (TDS), il pH, i nitrati e il fosforo dei nutrienti, i metalli pesanti (compresi rame, zinco, cadmio, piombo e mercurio) e i pesticidi.
Applicazioni
La chimica ambientale è utilizzata dall'Agenzia per l'ambiente (in Inghilterra e Galles), dall'Agenzia per la protezione dell'ambiente (negli Stati Uniti), dall'Associazione degli analisti pubblici, e da altre agenzie ambientali e organismi di ricerca in tutto il mondo per rilevare e identificare la natura e la fonte degli inquinanti. Questi possono includere:
- Contaminazione dei terreni con metalli pesanti da parte dell'industria. Questi possono poi essere trasportati nei corpi idrici ed essere assorbiti dagli organismi viventi.
- La lisciviazione dei nutrienti dai terreni agricoli ai corsi d'acqua, che può portare a fioriture algali e all'eutrofizzazione.
- Il deflusso urbano di sostanze inquinanti lava via le superfici impermeabili (strade, parcheggi e tetti) durante i temporali. Gli inquinanti tipici includono benzina, olio motore e altri composti di idrocarburi, metalli, nutrienti e sedimenti (suolo).
- Composti organometallici.
Metodi
L'analisi chimica quantitativa è una parte fondamentale della chimica ambientale, poiché fornisce i dati che inquadrano la maggior parte degli studi ambientali.Le tecniche analitiche comuni utilizzate per le determinazioni quantitative in chimica ambientale includono la chimica umida classica, come i metodi gravimetrici, titrimetrici ed elettrochimici. Approcci più sofisticati sono utilizzati nella determinazione di metalli in tracce e composti organici. I metalli sono comunemente misurati mediante spettroscopia atomica e spettrometria di massa: Spettrofotometria ad assorbimento atomico (AAS) e tecniche di emissione atomica al plasma ad accoppiamento induttivo (ICP-AES) o di spettrometria di massa al plasma ad accoppiamento induttivo (ICP-MS). I composti organici sono comunemente misurati anche con metodi di spettrometria di massa, come la gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS) e la cromatografia liquida-spettrometria di massa (LC/MS). I metodi non-MS che utilizzano GC e LC con rivelatori universali o specifici sono ancora punti fermi nell'arsenale degli strumenti analitici disponibili.
Altri parametri spesso misurati nella chimica ambientale sono radiochimici. Si tratta di inquinanti che emettono materiali radioattivi, come le particelle alfa e beta, che rappresentano un pericolo per la salute umana e per l'ambiente. I contatori di particelle e i contatori a scintillazione sono i più comunemente usati per queste misurazioni. I biodosaggi e gli immunodosaggi sono utilizzati per valutare la tossicità degli effetti chimici su vari organismi.
Metodi analitici pubblicati
I metodi di test peer-reviewed sono stati pubblicati da agenzie governative e organizzazioni di ricerca private. Per dimostrare la conformità ai requisiti normativi è necessario utilizzare metodi di prova approvati e pubblicati.
Domande e risposte
D: Che cos'è la chimica ambientale?
R: La chimica ambientale è lo studio scientifico dei fenomeni chimici e biochimici che si verificano nei luoghi naturali. Comprende le fonti, le reazioni, il trasporto, gli effetti e i destini delle specie chimiche negli ambienti dell'aria, del suolo e dell'acqua, nonché il modo in cui l'attività umana li influenza.
D: In che modo la chimica ambientale differisce dalla chimica verde?
R: La chimica ambientale parte dalla comprensione del funzionamento dell'ambiente non contaminato. Identifica le sostanze chimiche presenti in natura e ne studia la concentrazione e gli effetti. La chimica verde cerca di ridurre il potenziale inquinamento alla fonte, prima che entri nell'ambiente.
D: Quali concetti della chimica sono importanti da capire per i chimici ambientali?
R: I concetti generali importanti della chimica includono la comprensione delle reazioni ed equazioni chimiche, le soluzioni, le unità, il campionamento e le tecniche analitiche.
D: Che tipo di composti studiano i chimici ambientali?
R: I chimici ambientali studiano i composti con attività biologica, come i feromoni.
D: Quali aree comprende la scienza ambientale?
R: Le scienze ambientali comprendono la chimica dell'atmosfera, dell'acqua e del suolo, oltre all'uso della chimica analitica.
