위키원
환경화학
환경화학(環境化學, environmental chemistry)은 자연환경에서 일어나는 화학적, 생화학적 현상을 과학적으로 연구하는 학문이다. 잠재적인 오염을 그 원인에서 줄이려는 녹색 화학과 혼동해서는 안 된다. 이 분야는 공기, 토양 및 물 환경에서 화학 종의 출처, 반응, 수송, 영향 및 운명에 대한 연구로 정의될 수 있다. 그리고 이것들에 대한 인간 활동과 생물학적 활동의 영향. 환경 화학은 대기, 수생 및 토양 화학을 포함하고 분석 화학에 크게 의존하고 환경 및 기타 과학 영역과 관련된 학제 간 과학이다.
환경 화학은 먼저 오염되지 않은 환경이 어떻게 작동하는지, 어떤 화학 물질이 어떤 농도로 자연적으로 존재하고 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것을 포함한다. 이것이 없다면 인간이 화학 물질의 방출을 통해 환경에 미치는 영향을 정확하게 연구하는 것은 불가능할 것이다.
환경 화학자는 화학 및 다양한 환경 과학의 다양한 개념을 사용하여 환경에서 화학 종에 어떤 일이 일어나고 있는지 연구하는 데 도움을 준다. 화학의 중요한 일반 개념에는 화학 반응 및 방정식, 용액, 단위, 표집 및 분석 기술에 대한 이해가 포함된다.
개요
환경화학은 환경과학의 한 분야로서 환경과 관련되는 모든 화학적 사상(事象)을 대상으로 하는 학문이다.
넓은 의미로는 지구화학 ·우주화학 ·해양화학 등을 포함하지만, 보통 인간의 주거환경과 가장 관련 깊은 것에 한정한다. 환경 자체와 관련되는 여러 가지의 화학적 계측, 환경오염에 대한 분석과 계측, 오염기구의 해명과 오염물질의 처리, 오염제거법의 개발, 환경보전 등이 현재 주류를 이루고 있다. 특히, 클린에너지(clean energy), 무공해 프로세스, 클로즈드 시스템(closed system)의 확립 등 관련영역이 많다. 이 밖에도 주변의 여러 가지 학문영역, 예를 들면 물리학 ·기상학 ·해양학 ·생물학 ·약학 ·자원공학 ·병리학 ·임상의학 등과도 관련되므로, 환경화학은 학제적(學制的) 성격이 짙어 단순하게 정의할 수 없는 성격을 띠고 있다. 이렇게 볼 때 환경화학이 환경오염방지 등과 관련하여 수행하는 역할은 그것이 비록 일반인의 눈에는 직접 띄지 않더라도 매우 큰 것이다. 오염원(汚染源) 물질의 해명에 의한 제거법의 확립, 폐기물의 재자원화 기술 및 유해물질의 제거 등은 모두 환경화학의 기여로 존재한다. 환경오염 물질은 대부분 화학물질로 되돌아가므로, 이의 방지를 법규제에 의존하려는 것보다는 화학적인 대처에 비중을 두는 것이 더욱 중요하다. 일반적으로 환경오염 ·공해대책만을 환경화학의 주요대상으로 이해하나, 그와 함께 인간생활과 자연환경의 관계를 화학적으로 연구하는 것이 앞으로의 환경화학에 기대할 수 있는 사명이다.
오염물질
오염물질은 자연에서 고정된 농도 이상으로 존재하거나 자연적으로 존재하지 않는 물질을 말한다. 이는 인간 활동이나 생물 활동에 의해 발생할 수 있다. 오염물질은 종종 주변 환경에 해로운 영향을 미치는 물질인 오염원과 같은 의미로 사용되지만, 오염물질이 때때로 인간 활동의 결과로 환경에 존재하더라도 해로운 효과가 없는 경우도 있다. 일부 오염물질의 유해성은 나중에야 분명해질 수 있다.
오염물질이나 오염물질의 영향을받는 토양 또는 물고기와 같은 유기체와 같은 "매체"를 수용체라고하며, 싱크는 탄소 흡수원과 같은 오염 물질과 미생물에 의한 영향과 같은 오염물질을 유지하고 상호 작용하는 화학 매체 또는 종이라고 한다
환경 지표
물의 화학적 품질 지표에는 용존 산소(DO), 화학적 산소 요구량(COD), 생화학적 산소 요구량(BOD), 총 용존 고형물(TDS), pH, 영양소(질산염 및 인), 중금속, 토양 화학물질(구리, 아연, 카드뮴, 납, 수은) 및 농약 등이 포함된다.
응용 프로그램
환경화학은 영국 환경청(Environment Agency), 미국 환경 보호국(United States Environmental Protection Agency), 공공 분석 협회 및 기타 환경 기관과 연구 기관에서 오염원의 성질과 원천을 감지하고 식별하는 데 사용된다. 이는 다음과 같은 사례를 포함한다:
- 산업에 의한 토지 중금속 오염: 이러한 오염물질은 수체로 운반되어 동식물과 같은 생물체에 흡수될 수 있다.
- 다환 방향족 탄화수소(PAHs): 기름 유출이나 누출로 오염된 대형 수체에서 발견되며, 많은 PAHs는 발암성이며 매우 독성이 강하다. 이는 환경화학 및 크로마토그래피 실험실 검사를 통해 농도(ppb) 단위로 규제된다.
- 농경지에서 수계로 용출되는 영양소: 이는 조류 번성 및 부영양화로 이어질 수 있다.
- 비침투성 표면(도로, 주차장, 지붕 등)에서 비 오는 동안 씻겨 나오는 오염물질: 전형적인 오염물질로는 가솔린, 모터 오일 및 기타 탄화수소 화합물, 금속, 영양소 및 침전물(토양)이 포함된다.
- 유기 금속 화합물.
방법
정량 화학 분석은 환경 화학에서 중요한 요소로, 대부분의 환경 연구의 기초가 되는 데이터를 제공한다. 일반적인 정량 분석 기법에는 중량 분석, 적정법, 전기화학적 방법과 같은 전통적 습식화학이 있다. 미량 금속 및 유기 화합물 측정에는 보다 정교한 접근 방식이 사용된다. 금속은 원자 분광법 및 질량 분석법으로 측정된다. 유기 화합물, 특히 PAH는 가스 크로마토그래피-질량 분석(GC/MS) 및 액체 크로마토그래피-질량 분석(LC/MS)을 사용하여 측정된다.
환경화학에서 종종 측정되는 다른 매개 변수에는 방사성 물질이 포함된다. 이들은 알파 및 베타 입자와 같은 방사성 물질을 방출하여 인간 건강과 환경에 위험을 초래한다. 이러한 측정을 위해 입자 계수기와 섬광 계수기가 가장 많이 사용된다.
저명한 환경 화학자
환경 화학의 발전에 기여한 저명한 화학자로는 다음이 포함된다.
- 조안 버코위츠(Joan Berkowitz)
- 파울 크뤼첸(Paul Crutzen) (1995년 노벨 화학상)
- 필립 그슈벤트(Philip Gschwend)
- 앨리스 해밀턴 (Alice Hamilton)
- 존 M. 헤이스 (John M. Hayes)
- 찰스 데이비드 킬링 (Charles David Keeling)
- 랄프 킬링 (Ralph Keeling)
- 마리오 몰리나 (Mario Molina)(1995년 노벨 화학상)
- 제임스 J. 모건 (James J. Morgan)
- 클레어 패터슨 (Clair Patterson)
- 로저 레벨 (Roger Revelle)
- 셰리 롤런드 (Sherry Roland)(1995년 노벨 화학상)
- 로버트 앵거스 스미스 (Robert Angus Smith)
- 수잔 솔로몬 (Susan Solomon)
- 베르너 스텀 (Werner Stumm)
- 엘렌 스왈로 리처즈 (Ellen Swallow Richards)
- 한스 수스 (Hans Suess)
- 존 틴들 (John Tyndall)
참고자료
- 〈환경화학〉, 《위키백과》
- 〈환경화학〉, 《두산백과》
- "Environmental chemistry", Wikipedia
같이 보기
