De miljökemi studerar de kemiska processerna som äger rum på miljönivå. Det är en vetenskap som tillämpar kemiska principer för att studera miljöprestanda och de effekter som genereras av mänskliga aktiviteter..
Dessutom utformar miljökemi förebyggande, lindrande och saneringstekniker för befintlig miljöskada..
Miljökemi kan delas in i tre grundläggande discipliner som är:
Ett integrerat tillvägagångssätt för miljökemi kräver dessutom att man studerar sambandet mellan de kemiska processerna som förekommer i dessa tre avdelningar (atmosfär, hydrosfär, jord) och deras förhållande till biosfären..
Artikelindex
Atmosfären är det lager av gaser som omger jorden; utgör ett mycket komplext system, där temperatur, tryck och kemisk sammansättning varierar med höjd i mycket stora intervall.
Solen bombarderar atmosfären med strålning och högenergipartiklar; detta faktum har mycket betydande kemiska effekter i alla skikt av atmosfären, men i synnerhet i de övre och yttre skikten.
Fotodissociation och fotojoniseringsreaktioner förekommer i de yttre regionerna i atmosfären. I regionen mellan 30 och 90 km i höjd uppmätt från jordytan, i stratosfären, finns det ett lager som mest innehåller ozon (O3), kallas ozonskiktet.
Ozon absorberar ultraviolett strålning med hög energi som kommer från solen och om det inte var för detta lager kunde ingen känd livsform på planeten överleva..
År 1995 vann atmosfäriska kemister Mario J. Molina (mexikanska), Frank S. Rowland (amerikanska) och Paul Crutzen (nederländska) Nobelpriset i kemi för sin forskning om destruktion och utarmning av ozon i stratosfären..
1970 visade Crutzen att kväveoxider förstör ozon genom katalytiska kemiska reaktioner. Senare visade Molina och Rowland 1974 att klor i klorfluorkolföreningar (CFC) också kan förstöra ozonskiktet.
Det omedelbara atmosfäriska skiktet till jordytan, mellan 0 och 12 km högt, kallat troposfären, består huvudsakligen av kväve (Ntvå) och syre (Otvå).
Som ett resultat av mänskliga aktiviteter innehåller troposfären många ytterligare kemikalier som anses vara luftföroreningar, såsom:
Bland många andra ämnen som påverkar människors och växters och djurs hälsa.
Svaveloxider (SOtvå Och så3och kväve såsom kväveoxid (NOtvå), orsaka ett annat miljöproblem som kallas surt regn.
Dessa oxider, som förekommer i troposfären huvudsakligen som produkter för förbränning av fossila bränslen i industriell verksamhet och transport, reagerar med regnvatten som producerar svavelsyra och salpetersyra, med den därav följande syrafällningen..
Genom att fälla ut detta regn som innehåller starka syror utlöser det flera miljöproblem såsom försurning av haven och sötvatten. Detta orsakar död av vattenlevande organismer; försurning av jord som orsakar grödans död och förstörelse genom frätande kemisk påverkan av byggnader, broar och monument.
Andra atmosfäriska miljöproblem är fotokemisk smog, som främst orsakas av kväveoxider och troposfärisk ozon.
Global uppvärmning produceras av höga koncentrationer av COtvå atmosfäriska och andra växthusgaser (GHG) som absorberar mycket av den infraröda strålningen som avges av jordytan och fångar upp värme i troposfären. Detta genererar klimatförändringar på planeten.
Hydrosfären består av alla vattenkroppar på jorden: yta eller våtmarker - hav, sjöar, floder, källor - och underjordiska eller akviferer..
Vatten är det vanligaste flytande ämnet på planeten, det täcker 75% av jordens yta och är absolut nödvändigt för livet..
Alla livsformer beror på färskvatten (definierat som vatten med en salthalt på mindre än 0,01%). 97% av planetens vatten är saltvatten.
Av de återstående 3% färskvattnet är 87% i:
Endast 0,4% av planetens totala färskvatten är tillgängligt för konsumtion. Avdunstningen av vatten från oceanerna och nederbörden ger kontinuerligt denna lilla andel..
Vattnets miljökemi studerar de kemiska processerna som uppstår i vattencykeln eller den hydrologiska cykeln och utvecklar också tekniker för rening av vatten för konsumtion, behandling av industriellt och urbana avloppsvatten, avsaltning av havsvatten, återvinning och sparande av denna resurs, bland andra.
Vattencykeln på jorden består av tre huvudprocesser: avdunstning, kondens och nederbörd, från vilka tre kretsar härleds:
Mänsklig aktivitet har inverkan på vattencykeln; några av orsakerna och effekterna av antropologisk verkan är följande:
Det genereras genom förstöring av skogar och fält med avskogning. Detta påverkar vattencykeln genom att eliminera evapotranspiration (vattenintag av växter och återvända till miljön genom transpiration och avdunstning) och genom att öka avrinningen..
Ökningen i ytavrinning ger en ökning av flödet av floder och översvämningar.
Urbanisering förändrar också markytan och påverkar vattencykeln, eftersom den porösa jorden ersätts med ogenomtränglig cement och asfalt, vilket gör infiltration omöjlig..
Vattencykeln involverar hela biosfären och följaktligen införs mänskligt genererat avfall i denna cykel genom olika processer..
Kemiska föroreningar i luften införlivas i regnet. Jordbrukskemikalier som appliceras på jorden, utsätts för lakvatten och infiltration till vattendrag eller rinner ut i floder, sjöar och hav.
Även slöseriet med fetter och oljor och lakvatten från sanitetsdeponierna dras genom infiltration till grundvattnet.
Dessa övertrasseringsmetoder ger utarmning av grundvatten- och ytvattenreserver, påverkar ekosystemen och producerar lokal nedsänkning av jorden.
Jord är en av de viktigaste faktorerna i biosfärens balans. De ger förankring, vatten och näringsämnen till växter, som är producenter i markbundna trofiska kedjor.
Jorden kan definieras som ett komplext och dynamiskt ekosystem i tre faser: en fast fas med mineral- och organisk bärare, en vattenhaltig flytande fas och en gasformig fas; kännetecknas av att ha en viss fauna och flora (bakterier, svampar, virus, växter, insekter, nematoder, protozoer).
Markens egenskaper förändras ständigt av miljöförhållandena och av den biologiska aktivitet som sker i den..
Marknedbrytning är en process som minskar jordens produktionskapacitet, vilket kan ge en djupgående och negativ förändring i ekosystemet..
De faktorer som producerar markförstöring är: klimat, fysiografi, litologi, vegetation och mänsklig handling.
Genom mänsklig handling kan inträffa:
Miljökemi studerar de olika kemiska processerna som äger rum i de tre miljöavdelningarna: atmosfär, hydrosfär och jord. Det är intressant att granska ett ytterligare tillvägagångssätt på en enkel kemisk modell, som försöker förklara de globala överföringarna av materia som sker i miljön..
Garrels and Lerman (1981), utvecklade en förenklad modell av biogeokemin på jordens yta, som studerar samspelet mellan avdelningarna atmosfär, hydrosfär, jordskorpa och den inkluderade biosfären..
Garrels and Lerman-modellen tar hänsyn till sju stora beståndsdelar av mineraler på planeten:
Det organiska materialet som utgör biosfären (både levande och döda) representeras som CHtvåEller, vilket är den ungefärliga stökiometriska sammansättningen av levande vävnader.
I Garrels and Lerman-modellen studeras geologiska förändringar som nettoöverföringar av materia mellan dessa åtta komponenter på planeten, genom kemiska reaktioner och en nettobalans för massbevarande..
Till exempel problemet med ackumulering av COtvå i atmosfären studeras i denna modell och säger att: vi för närvarande förbränner det organiska kolet som lagras i biosfären som kol, olja och naturgas som deponerats i undergrunden under geologiska tider.
Som en konsekvens av denna intensiva förbränning av fossila bränslen, koncentrationen av COtvå atmosfären ökar.
Ökade CO-koncentrationertvå i jordens atmosfär beror på att hastigheten för fossil kolförbränning överstiger kolabsorptionshastigheten av de andra komponenterna i jordens biogeokemiska system (till exempel fotosyntetiska organismer och hydrosfären, till exempel).
På detta sätt utsläpp av COtvå till atmosfären på grund av mänskliga aktiviteter, kringgår regleringssystemet som modulerar förändringar på jorden.
Modellen som utvecklats av Garrels och Lerman anser också att biosfärens storlek ökar och minskar till följd av balansen mellan fotosyntes och andning..
Under livets historia på jorden ökade biosfärens massa stegvis med höga fotosyntesgrader. Detta resulterade i en nettolagring av organiskt kol och utsläpp av syre:
COtvå + HtvåO → CHtvåO + Otvå
Andning som metabolisk aktivitet hos mikroorganismer och högre djur, omvandlar organiskt kol tillbaka till koldioxid (COtvå) och vatten (HtvåO), det vill säga det vänder den tidigare kemiska reaktionen.
Närvaron av vatten, lagring av organiskt kol och produktion av molekylärt syre är grundläggande för livets existens..
Miljökemi erbjuder lösningar för att förebygga, mildra och avhjälpa miljöskador orsakade av mänsklig aktivitet. Bland några av dessa lösningar kan vi nämna:
Ingen har kommenterat den här artikeln än.