كيمياء بيئية

أكياس بيضاء مليئة بالحجارة الملوثة على الشاطئ بالقرب من تسرب النفط الصناعي في رآهي بفنلندا

الكيمياء البيئية هي الدراسة الفهمية للظواهر الكيميائية والبيوكيميائية التي تحدث في الأماكن الطبيعية. لا ينبغي الخلط بينه وبين الكيمياء الخضراء، التي تسعى للحد من التلوث المحتمل في مصدره. يمكن تعريفها على أنه دراسة المصادر والتفاعلات والنقل وتأثيرات ومصير الأنواع الكيميائية في الهواء والتربة وبيئات المياه؛ وتأثير النشاط البشري والنشاط البيولوجي على البيئة. الكيمياء البيئية هي فهم متعدد المجالات يضم كيمياء الغلاف الجوي والمائي والتربة، وتعتمد كذلك بشكل كبير على الكيمياء التحليلية والارتباط بالمجالات البيئية وغيرها من العلوم.

هوالفرع الذي يفهم مكونات البيئة من الناحية الكيميائية وتفاعلاتها وكذلك الطبيعة الكيميائية للملوثات البيئية والطرق الكيميائية لمعالجتها.

من وجهة نظر الكيمياء البيئية فإن البيئة تقسم إلى اربع مجالات هي :

المجال الجوي
المجال المائي
المجال البري
المجال الحيوي

وتنتقل المواد الكيميائية بين هذه الأوساط بالتأثيرات الفيزيائية والكيميائية المتنوعة وتسمى باسم الدورات البيوجيوكيميائية. تعتبر الكيمياء البيئية دراسة للعمليات الكيميائية التي تحدث في البيئة والتي تتأثر بالأنشطة البشرية. ويمكن ملاحظة هذه التأثيرات على المستوى المحلي، من خلال وجود ملوثات الهواء في المدن الحضرية أوالمواد السامة الناتجة عن مواقع النفايات الكيميائية، أوعلى نطاق عالمي، من خلال استنفاد الأوزون الستراتوسفيري أوالاحترار العالمي. ينصب الهجريز في دوراتنا وأنشطتنا البحثية على تطوير فهم أساسي لطبيعة هذه العمليات الكيميائية، بحيث يمكن تقييم الأنشطة البشرية بدقة.

تنطوي الكيمياء البيئية أولًا على فهم كيفية عمل البيئة غير الملوثة، والمواد الكيميائية الموجودة في أي هجريزات بشكل طبيعي، وما هي التأثيرات النتاجة عن استخدامها. وبدون ذلك، سيكون من المحال دراسة الآثار التي ينتجها البشر بدقة على البيئة من خلال إطلاق المواد الكيميائية.

يعتمد الكيميائيون البيئيون على مجموعة من المفاهيم من الكيمياء والعلوم البيئية المتنوعة للمساعدة في دراستهم لما يحدث لأنواع كيميائية في البيئة. تتضمن المفاهيم العامة الهامة من الكيمياء فهم التفاعلات الكيميائية والمعادلات والمحاليل ووحدات القياس وأخذ العينات والكيمياء التحليلية.

التلوث

ويُعهد الملوث على أنه مادة كيميائية موجودة في الطبيعة على مستوى أعلى من المستويات الثابتة أوالتي لن تكون هناك بخلاف ذلك. قد يحدث هذا بسبب النشاط البشري والنشاط الحيوي. غالبًا ما يستخدم مصطلح التلوث بالتبادل مع الملوث، وهومادة لها تأثير ضار على البيئة المحيطة. في حين يتم تعريف الملوث في بعض الأحيان على أنه مادة موجودة في البيئة نتيجة للنشاط البشري، ولكن دون آثار ضارة، إلا أنه في بعض الأحيانقد يكون له آثار سامة أوضارة ناجمة عن التلوث لا تظهر إلا في وقت لاحق.

يسمى "المتوسط" (مثل التربة) أوالكائن الحي (على سبيل المثال الأسماك) المتأثرة بالملوث أوالملوثات بالمستقبل، في حين حتى الحوض هوتعبير عن وسيط كيميائي أوالأنواع التي تحتفظ بالملوثات وتتفاعل معها على سبيل المثال. حوض الكربون وتأثره بالميكروبات.

المؤشرات البيئية

تضم المقاييس الكيميائية لجودة المياه تشبع الأكسجين (DO DO)، وطلب الأكسجين الكيميائي (COD)، وطلب الأكسجين البيوكيميائي (BOD)، ومجموع المواد المذابةTDS، والأس الهيدروجيني، والنترات والفوسفور، والمعادن الثقيلة، والمواد الكيميائية للتربة (بما في ذلك النحاس والزنك والكادميوم والرصاص والزئبق والمبيدات.

الاستخدامات

تستخدم الكيمياء البيئية في وكالة البيئة بإنجلترا وويلز، ووكالة حماية البيئة بالولايات المتحدة، ورابطة المحللين العامين، والوكالات البيئية الأخرى والهيئات البحثية في جميع أنحاء العالم لاكتشاف وتحديد طبيعة ومصدر الملوثات.

يمكن حتى تضم هذه الملوثات:

المعادن الثقيلة التي تلوث الأراضي حسب طبيعة الصناعة. ويمكن بعد ذلك نقلها إلى مسطحات مائية وتناولها الكائنات الحية.
المغذيات التي ترشح من الأراضي الزراعية إلى المسطحات المائية، والتي يمكن حتى تؤدي إلى تكاثر الطحالب وإغناء الماء.
الجريان السطحي في المناطق الحضرية من الملوثات التي تغسل السطوح غير القابلة للكشف والطرق، ومواقف السيارات، وأسطح المباني خلال العواصف الممطرة. تضم الملوثات النموذجية البنزين وزيت المحركات ومركبات الهيدروكربون الأخرى والمعادن والعناصر الغذائية ورواسب التربة.
مركبات الكيمياء العضوية الفلزية.

الأساليب

يعتبر التحليل الكيميائي جزء أساسي من الكيمياء البيئية، لأنها توفر البيانات التي تشكل معظم الدراسات البيئية.

تتضمن التقنيات التحليلية الشائعة المستخدمة في التحديد الكمي في الكيمياء البيئية الكيمياء الكلاسيكية، مثل قياس الجاذبية، والتحليل الوزني، والمعايرة والطرق الكهروكيميائية. تستخدم طرق أكثر تعقيدًا في تحديد المعادن النزرة والمركبات العضوية. تُقاس المعادن عادةً بواسطة التحليل الطيفي والكتلة الطيفية: مثل مطيافية الامتصاص الذري (AAS) والانبعاث الذري البلازمي المقترن بالحث الحثي (ICP-AES) أوتقنيات البلازما الكتلية الطيفية (ICP-MS). تُقاس المركبات العضوية بشكل رائج أيضًا باستخدام طرق قياس الطيف الكتلي، مثل مطياف الكتلة الكروماتوغرافية للغاز (GC / MS) وكتلة قياس الطيف الكروماتوغرافي السائل (LC / MS) عالية الدقة التي تقدم جزءًا فرعيًا لكل تريليون اكتشاف. لا تزال الطرق التي تستخدم GCs وLCs ولها كاشفات عالمية أومحددة هي المواد الأساسية في ترسانة الأدوات التحليلية المتاحة.

تضم المؤشرات الأخرى التي تُقاس في الغالب في الكيمياء البيئية هي المواد الكيميائية المشعة. تضم تلك الملوثات التي تنبعث منها المواد المشعة، مثل جسيمات ألفا وبيتا، خطرًا على صحة الإنسان والبيئة. يتم استخدام عدادات الجسيمات وعدادات التلألؤ الأكثر شيوعًا لهذه القياسات. يتم استخدام الاختبارات الحيوية والمقايسة المناعية لتقييم السمية من الآثار الكيميائية على الكائنات الحية المتنوعة. يستطيع تفاعل البوليميريز المتسلسل PCR التعهد على أنواع البكتيريا والكائنات الأخرى من خلال عزل وتكثيف جينات الحمض النووي الريبيوزي RNA، ويظهر هذا كأسلوب قيِّم لتحديد التلوث الجرثومي البيئي.

طرق التحليل المنشورة

نُشرت طرق اختبار مراجعة الأقران من قِبَل الوكالات الحكومية ومنظمات الأبحاث الخاصة. يجب استخدام الطرق المعتمدة عند الاختبار لإثبات الامتثال للمتطلبات التنظيمية.

المصادر

^ Williams, Ian. Environmental Chemistry, A Modular Approach. Wiley. 2001. ISBN 0-471-48942-5
^ Glossary to the Buzzards Bay Watershed Management Plan Archivedتسعة October 2016^{[Date mismatch]} at the Wayback Machine.
^ American Meteorological Society. Glossary of Meteorology Archived 12 June 2012^{[Date mismatch]} at the Wayback Machine.
^ North Carolina State University. Department of Soil Science. "Glossary." Archived 2 February 2018^{[Date mismatch]} at the Wayback Machine.
^ Global Resource Action Center for the Environment (GRACE). New York, NY. Sustainable Table: Dictionary Archived 24 August 2012^{[Date mismatch]} at the Wayback Machine.
^ Harrison, R.M (edited by). Understanding Our Environment, An Introduction to Environmental Chemistry and Pollution, Third Edition. Royal Society of Chemistry. 1999. ISBN 0-85404-584-8
^ United States Environmental Protection Agency (EPA). Washington, DC. "Protecting Water Quality from Agricultural Runoff." Document No. EPA 841-F-05-001. March 2005. Archivedثمانية October 2013^{[Date mismatch]} at the Wayback Machine.
^ EPA. "Protecting Water Quality from Urban Runoff." Document No. EPA 841-F-03-003. February 2003. Archived 2 July 2018^{[Date mismatch]} at the Wayback Machine.
^ Organometallics in Environment and Toxicology.
^ "Environmental Chemistry". دار نشر جامعة أكسفورد. 2019-12-17.
^ EPA قانون المياه النظيفة methods: "Guidelines Establishing Test Procedures for the Analysis of Pollutants." Code of Federal Regulations, 40 CFR Part 136. Archived 1 March 2012^{[Date mismatch]} at the Wayback Machine.
^ EPA methods under the Resource Conservation and Recovery Act (RCRA): "Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods." Document No. SW-846. February 2007. Archived 27 January 2016^{[Date mismatch]} at the Wayback Machine.
^ Clescerl, Leonore S.(Editor), Greenberg, Arnold E.(Editor), Eaton, Andrew D. (Editor). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (20th ed.) American Public Health Association, Washington, DC. ISBN 0-87553-235-7. This publication is also available on CD-ROM and online Archived February 11, 2016, at the Wayback Machine. by subscription.

انظر أيضًا

رصد بيئي
كيمياء خضراء

لمزيد من القراءة

Stanley E Manahan. Environmental Chemistry. CRC Press. 2004. نطقب:ردمك.
Julian E Andrews, Peter Brimblecombe, Tim Jickells, Peter Liss, Brian Reid. An Introduction to Environmental Chemistry. Blackwell Publishing. 2004. نطقب:ردمك.
Rene P Schwarzenbach, Philip M Gschwend, Dieter M Imboden. Environmental Organic Chemistry, Second edition. Wiley-Interscience, Hoboken, New Jersey, 2003. نطقب:ردمك.