La química ambiental o química ecológica es una rama de la química que estudia las transformaciones químicas y bioquímicas que se producen en el medio natural , o ecosfera. Puede definirse como el estudio de las fuentes, reacciones, transporte, efectos y vías de los compuestos químicos en el aire, el suelo y los ambientes acuáticos; la influencia de la actividad humana y la biosfera sobre ellos. La química ambiental es una ciencia interdisciplinaria que incluye la química de la atmósfera, el agua y el suelo, que depende en gran medida de la química analítica y está relacionada con el medio ambiente y otros campos de la ciencia.
La química ambiental implica principalmente comprender cómo funciona un medio ambiente no contaminado, qué sustancias químicas están presentes en la naturaleza, en qué concentraciones y con qué efectos. Sin esto, sería imposible estudiar con precisión el impacto humano en el medio ambiente como resultado de la liberación de sustancias químicas. La ciencia utiliza secciones más estrechas de la química, como la geoquímica , la química del suelo , la hidroquímica , la química atmosférica , la química de compuestos naturales de origen orgánico, etc. La química ambiental estudia los procesos químicos en todas las capas de la Tierra , incluida la biosfera , estudia la migración y la transformación de todos los compuestos químicos , incluidos los contaminantes naturales y antropogénicos .
La química ambiental estudia los procesos químicos en un complejo: fuentes de entrada y migración de productos químicos en las capas de la tierra, su transformación, drenajes de las capas de la tierra (" ciclos globales "), la interacción de compuestos y elementos entre sí; sirve como base para el desarrollo y mejora de métodos para proteger el medio ambiente de la contaminación, etc. Esta sección de la química está estrechamente relacionada con muchas otras ciencias, incluidas la ecología , la geología , etc.
La química ambiental se caracteriza por el uso de los principales métodos de la química moderna (métodos de análisis químicos, fisicoquímicos), pero la necesidad frecuente de determinar los contaminantes en microconcentraciones hace que los científicos que trabajan en este campo utilicen ampliamente los últimos métodos combinados: separación de alto rendimiento ( por ejemplo, cromatografía líquida ) y cualitativa y cuantificación precisas (como espectrometría de masas ). Una de las tareas de la ciencia es el desarrollo de nuevas tecnologías químicas que reduzcan significativamente el impacto negativo en el medio ambiente, tecnologías de eliminación y eliminación de desechos , purificación del aire y aguas residuales, remediación del suelo (restauración de los indicadores iniciales).
Un contaminante es una sustancia que tiene un efecto tóxico o nocivo, está presente en la naturaleza en un nivel por encima del nivel de equilibrio, o que no podría existir de otro modo [1] [2] . Esto puede ser debido a las actividades humanas y la actividad biológica. Un término con un significado similar, las emisiones se definen como sustancias que están presentes en el medio ambiente como resultado de las actividades humanas, pero que no tienen un efecto nocivo, aunque puede ser que los efectos tóxicos o nocivos de las emisiones se manifiesten más tarde [3 ] .
Un "ambiente" como el suelo o un organismo como los peces que se ve afectado por un contaminante o contaminante se denomina receptor , mientras que un sumidero es un ambiente químico o una especie que retiene e interactúa con un contaminante como un sumidero de carbono y su efecto . sobre microbios.
Los indicadores químicos de la calidad del agua incluyen oxígeno disuelto (OD, oxígeno disuelto), demanda química de oxígeno (DQO, demanda química de oxígeno), demanda bioquímica de oxígeno (DBO, demanda bioquímica de oxígeno), sólidos disueltos totales (TDS, sólidos disueltos totales), acidez ( pH), nutrientes (nitratos y fósforo), metales pesados (plomo, mercurio), químicos del suelo (incluyendo cobre, zinc, cadmio) y pesticidas
El análisis químico cuantitativo es una parte clave de la química ambiental, ya que proporciona los datos que forman la base de la mayoría de las investigaciones ambientales.
Los métodos analíticos comunes utilizados para las determinaciones cuantitativas en química ambiental incluyen la química húmeda clásica, como los métodos gravimétricos, volumétricos y electroquímicos. Se utilizan enfoques más sofisticados en la determinación de metales traza y compuestos orgánicos. La presencia de metales se determina mediante espectroscopia atómica y espectrometría de masas: espectrofotometría de absorción atómica (AAS) y emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP-AES) o espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS). Los compuestos orgánicos, incluidos los HAP ( hidrocarburos aromáticos policíclicos ), también suelen medirse mediante métodos de espectrometría de masas como la cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC/MS) y la cromatografía de líquidos-espectrometría de masas (LC/MS). La espectrometría de masas de alta resolución MS/MS y HR/AM en tándem/espectrometría de masas precisa proporciona una detección de partes por trillón. Los métodos sin MS que utilizan GC y LC con detectores universales o específicos continúan siendo el pilar de las herramientas analíticas disponibles.
Otros parámetros que se miden a menudo en la química ambiental son los radioquímicos. Estos son contaminantes que liberan materiales radiactivos, como partículas alfa y beta, que representan un riesgo para la salud humana y el medio ambiente. Los contadores de partículas y los contadores de centelleo son los más utilizados para estas mediciones. Los bioensayos y los ensayos inmunológicos se utilizan para evaluar la toxicidad de la exposición química a diversos organismos. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es capaz de identificar especies de bacterias y otros organismos aislando y amplificando genes específicos de ADN y ARN, y promete ser un método valioso para detectar la contaminación microbiana ambiental.
Los métodos de prueba revisados por pares han sido publicados por agencias gubernamentales y organizaciones privadas de investigación. Las pruebas deben utilizar métodos publicados aprobados para demostrar el cumplimiento de los requisitos reglamentarios.
La química ambiental es utilizada por la Agencia Ambiental de Inglaterra, Recursos Naturales de Gales, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, la Asociación de Analistas Públicos y otras agencias ambientales y organizaciones de investigación de todo el mundo para descubrir e identificar la naturaleza y la fuente de los contaminantes. Estos pueden incluir [4] :