
環境化学とは、自然環境において発生する化学的および生化学的現象を科学的に研究する学問です。発生源での汚染物質の削減を目指すグリーンケミストリーとは混同すべきではありません。環境化学は、大気、土壌、水環境における化学物質の発生源、反応、輸送、影響、運命、そしてそれらに対する人間活動や生物活動の影響を研究する学問と定義できます。環境化学は、大気化学、水化学、土壌化学を含む学際的な科学であり、分析化学に大きく依存し、環境科学をはじめとする様々な科学分野と関連しています。
環境化学とは、まず汚染されていない環境がどのように機能しているか、どのような化学物質がどのような濃度で自然界に存在し、どのような影響を及ぼしているかを理解することから始まります。これがなければ、人間が化学物質を放出することによって環境に及ぼす影響を正確に研究することは不可能です。
汚染物質とは、自然界に一定のレベルよりも高いレベルで存在する物質、または本来存在しないはずの物質のことです。 [ 2 ] [ 3 ] これは人間の活動や生物活動によるものかもしれません。汚染物質という用語は、周囲の環境に悪影響を与える物質である汚染物質とほぼ同義で使われることがよくあります。 [ 4 ] [ 5 ] 汚染物質は、人間の活動の結果として環境中に存在する物質であっても、有害な影響がない場合もありますが、汚染による毒性や有害な影響が後になって初めて明らかになる場合もあります。[ 6 ]
土壌などの汚染物質や魚などの生物といった、汚染物質の影響を受ける「媒体」は受容体と呼ばれ、一方、炭素シンクや微生物によるその影響など、汚染物質を保持し相互作用する化学的媒体または生物種はシンクと呼ばれます。
水質の化学的測定項目には、溶存酸素(DO)、化学的酸素要求量(COD)、生物化学的酸素要求量(BOD)、総溶解固形物(TDS)、pH、栄養素(硝酸塩とリン)、重金属、土壌化学物質(銅、亜鉛、カドミウム、鉛、水銀など)、および農薬が含まれます。
環境化学は、汚染物質の性質と発生源を検出・特定することが多い。これらの汚染物質には以下のようなものがある。
定量化学分析は環境化学の重要な部分であり、ほとんどの環境研究の枠組みとなるデータを提供する。[ 11 ]
環境化学における定量分析に用いられる一般的な分析手法には、重量分析法、滴定法、電気化学法などの古典的な湿式化学分析法が含まれます。微量金属や有機化合物の定量には、より高度な手法が用いられます。金属は一般的に原子分光法や質量分析法、すなわち原子吸光分光法(AAS)や誘導結合プラズマ発光分光法(ICP-AES)、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)によって測定されます。PAHを含む有機化合物も、ガスクロマトグラフィー質量分析法(GC/MS)や液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)などの質量分析法を用いて測定されるのが一般的です。タンデム質量分析法( MS/MS )や高分解能/高精度質量分析法(HR/AM)は、1兆分の1以下の検出が可能です。汎用または特定の検出器を備えたGCやLCを用いた非質量分析法は、現在でも利用可能な分析ツールの定番となっています。
放射性物質は、粒子カウンターやシンチレーションカウンターを用いて測定されます。バイオアッセイやイムノアッセイは、様々な生物に対する化学物質の毒性評価に利用されます。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、特定のDNAおよびRNA遺伝子の分離と増幅によって細菌やその他の生物の種を識別することができ、環境中の微生物汚染を特定するための有望な技術として期待されています。
ジョーン・バーコウィッツ、ポール・クルッツェン(1995年ノーベル化学賞) 、フィリップ・グシュヴェント、アリス・ハミルトン、ジョン・M・ヘイズ、チャールズ・デイビッド・キーリング、ラルフ・キーリング、マリオ・モリーナ(1995年ノーベル化学賞) 、ジェームズ・J・モーガン、 クレア・パターソン、ロジャー・レヴェル、シェリー・ローランド(1995年ノーベル化学賞) 、ロバート・アンガス・スミス、スーザン・ソロモン、ヴェルナー・シュトゥム、エレン・スワロー・リチャーズ、ハンス・ズース、ジョン・ティンダル