کاربرد نانوکاتالیزورها در حذف آلودگی‌های زیست‌محیطی

کاربرد نانوکاتالیزورها در حذف آلودگی‌های زیست‌محیطی

---

محققان دانشگاه رایس با هدف توسعه، ارزیابی و استفاده از کاتالیزورهای نانومقیاس جدید برای حذف آلاینده‌های زیست‌محیطی تحقیق جامعی را ترتیب داده‌اند. سیستم‌های غشایی، بخش مهم سیستم‌های تصفیه آبی را تشکیل می‌دهند و در حالت غیر فعال می‌توانند آلاینده‌ها را از آب جدا کرده و از بین ببرند.

ذرات کاتالیزوری چه به صورت همگن در محلول پراکنده شده یا روی ساختارهای غشایی رسوب داده شده باشند؛ می‌توانند ما را از تجزیه شیمیایی آلاینده‌ها و اینکه به نقطه دیگری نمی‌روند؛ مطمئن سازند. توجه عمده این تحقیق به تصفیه کاتالیزوری آب‌های آلوده‌ای که کارایی فناوری‌های موجود برای آنها ضعیف بوده و یا هزینه‌های بالایی دارد، اختصاص دارد. پس از چندین سال تلاش، سرانجام این تحقیق به مجموعه‌ای از سیستم‌های نانوکاتالیزوری منجر می‌شود که باید از بین آنها کاتالیزور مناسب برای سیستم‌های تصفیه آب، مطابق‌ با نیازهای خاص هر منطقه انتخاب شود. در این تحقیق توجه خاص محققان به حذف تری‌کلرواتیلن و آلاینده‌های آروماتیک آلی، عمدتاً حشره‌کش‌ها، از آب‌های زیرزمینی است. هر سیستمی به کاتالیزور متفاوت و راهبرد خاص خود نیاز دارد؛ اما به هر حال مهندسی نانومقیاس مواد، امکان طراحی سیستم‌های کارآمدتر را فراهم می‌کند.
اثر افزودن فلزات مختلف در بهبود فعالیت کاتالیزوری شناخته شده است و این دانشمندان از آن در حذف تری‌کلرواتیلن (TCE) از آب‌های زیرزمینی استفاده کرده‌اند. ذرات کاتالیزوری زیست فلزی قرار داده شده روی یک سطح آلومینا، چهار تا پنج برابر بازدهی بیشتری نسبت به فلزات خالص که به تنهایی در این فرایند به‌کار می‌رفتند؛ از خود نشان دادند.
همچنین برای حذف آروماتیک‌های آلی از آب‌های زیرزمینی، نوع دیگری از کاتالیزورها لازم است. به این منظور از مواد کاتالیزوری نوری مانند تیتانیا که با نور فعال می‌شوند، برای اکسیداسیون این آلاینده‌ها استفاده شود.
این مواد تحت تابش اشعه فرابنفش، قابلیت اکسیداسیون نوری بسیاری از مولکول‌ها را پیدا می‌کند. این گروه روش جدیدی توسعه داده‌اند که طی آن نانوبلورهای تیتانیوم با سطح ویژه بالا
(بیش از (250 m2/gm برای حذف آروماتیک‌های آلی تولید می‌شوند. آنها مشخصات دقیق این سیستم‌ها را اندازه‌گیری کردند. و دریافتند که وجه (101) بلور تیتانیا در سیستم‌های شبه ‌میله‌ای، چهار تا پنج برابر بهتر از دیگر وجه‌های بلوری دیگر آن عمل می‌کند. تولید رادیکال آزاد توسطC60 متراکم در آب، امکان تجزیه آلاینده‌ها را فراهم می‌کند. همچنین C60 کاتالیزور نوری بسیار خوب است که کارایی آن صدها و بلکه هزارها برابر بیش از تیتانیای موجود در بازار است.

تصاویر TEM کاتالیزورهای نوری نانوبلورهای تیتانیای تهیه شده تحت شرایط هیدروترمال به ترتیب بدون سورفکتانت، با غلظت پایین سورفکتانت، و با غلظت بالای سورفکتانت

آشنایی با دی اکسین ها (Dioxin )

اصطلاح دی اکسین به گروهی از ترکیبات آلی کلره اطلاق می شود که اغلب آنها در پروسه سوزاندن تولید می شوند. اساس مولکولی دی اکسین دو حلقه بنزن با 2 پل اکسیژن می باشد که تحت عنوان Polychlorinated –dibenzo-para-dioxine شناخته می شوند.

ترکیبات دی اکسین از سمی ترین آلاینده های زیست محیطی به شمار می روند و دارای 73 ایزومر می باشند. در میان ایزومرهای دی اکسین سمی ترین آنها TCDD  می باشد با فرمول C₁₂H₄CL₄O₂ و شامل 22 ایزومر است . وزن مولکولی آن 322 و نقطه ذوب آن 577 فارنهایت می باشد.

ترکیبات PCDD  تا حرارت 1300 درجه فارنهایت پایدار می باشند و فشار جزئی آنها در شرایط طبیعی یک میلیونیم میلیمتر جیوه است،بنابراین قابلیت فرار از سطوح را در حرارت محیط ندارند.این خواص فیزیکی همراه با پایداری حرارت و انحلال کم آن در آب 3 خاصیت عمده دی اکسین در محیط زیست می باشد.

اثر دی اکسین ها بر روی موجودات زنده 10000 برابر قوی تر از سیانور می باشد و این ترکیبات اثرات سرطان زایی بسیار بالایی دارند.

سوزاندن زباله به ویژه به صورت غیر بهداشتی مهمترین عامل انتشار این ترکیب در محیط زیست میباشد.دی اکسین یک محصول فرعی در تولیدات کشاورزی و مواد شیمیایی نیز به شمار می رود.

از عوارض عمده دی اکسین بر انسان آسیب کبدی وناراحتی های شدید پوستی می باشد.

نحوه انتشار این ماده را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

1-سوزاندن زباله به ویژه مواد پلاستیکی

2- پروسه تولید ترکیبات PCB

3- در صنایع سلولزی

در صنایع سلولزی حضور کلر در پروسه های تولید خمیر کاغذ سبب حمله کلر به ساختمان هیدرو کربنهای موجود در لیگنین شده و زمینه تشکیل PCDD را فراهم می سازد. اصولا در هر پروسه ای که ترکیبات فنله و کلره تواما حاضر شوند احتمال خطر تشکیل PCDD  مهیا می گردد.

مواد زائد حاوی PVC که دارای درصد نسبتا زیادیس HCL  می باشند می تواند منجر به تشکیل مقادیر نسبتا بالای PCDD گردد.

سوزاندن بیشتر کاغذ در اروپا نسبت به آمریکا PCDD  بیشتر در اتمسفر اروپا به وجود آورده است.

آنچه در رابطه با PCDD برای ما از اهمیت ویژه برخوردار است موارد ذیل می باشد .

1-این ترکیب سمی ترین و خطرناکترین آلاینده شناخته شده زیست محیطی می باشد.

2-ترکیب 2,3,7,8 TCDD  در میان ترکیبات سمی PCDD  از همه خطرناک تر است.

3-در جهت کاهش PCDD  در طبیعت باید اکیدا از سوخت ناقص زباله در حرارت کمتر از 1300 درجه فارنهایت جلوگیری کرد.

منبع

اثرات زیست محیطی لکه‌های نفتی در دریا

اثرات زیست محیطی لکه‌های نفتی در دریا

آثار آلودگی نفتی در دریا را باید به دو نوع درازمدت و کوتاه‌ مدت تقسیم نمود. خفگی

 ناشی از پوشش لکه نفتی و مسمومیت حاصل از نفت در دسته اول قرار دارند.

کاهش در انتقال نور باعث ممانعت عمل فتوسنتز گیاهان آبزی می‌شود. لایه های

نفتی سرعت جذب اکسیژن هوا بوسیله آب را بسیار کند می‌کند، به اندازه‌ای که

میزان انحلال اکسیژن در لایه‌های آب زیر لکه‌های نفتی حتی از لایه‌های عمیق آب

 نیز کمتر است.

پرندگان دریایی نیز آسیب فراوانی از لکه‌های نفتی متحمل می‌شوند. پرهای آنها

 آغشته به نفت شده و بهم می‌چسبد و قدرت پرواز آنها کاهش داده یا غیرممکن

 می‌سازد. بعلاوه خاصیت عایق بودن پرها از بین رفته و پرنده در معرض سرمای آب

قرار گرفته، می‌میرد.

نفتی که به حالت تعلیق در‌آمده می‌تواند با اجزاء معدنی، سنگین شده و به کف دریا

 رسوب کند که موجب صدمه به گیاهان و حیوانات کف دریا می‌شود. همچنین موجب

 کاهش چسبندگی رسوبات عمق دریا و ناپایداری گیاهان در بستر می‌شود. حرکت

 رسوبات معمولا پس از ریختن نفت به دریا مشاهده شده است.

تاثیر نفت بر زندگی گیاهان خطوط ساحلی موضوع با اهمیت دیگری است. گزارشها

حاکی از انهدام جلبکها و سایر گیاهان ساحلی است.

تماس جانداران با غلظتهای بالای مواد نفتی موجب آسیب سلولی و مرگ می‌شود.

 بویژه کرمها، لاروها، موجودات ریز و حیوانات جوان دریایی آسیب‌پذیرتر هستند.

انسان و سایر موجودات مجاور دریا نیز در معرض خطر این ترکیبات هستند.

در این میان هیدروکربنهای حلقوی یا آروماتیک که نقطه جوش پایین دارند خطر

بیشتری دارند. بنزن، تولوئن و گزیلن از این جمله می‌باشند. سمیت نفتالین و

فنانترین برای ماهیها از سه ترکیب قبل نیز بیشتر است. ترکیبات آروماتیک بیش از

 هیدروکربنهای اشباع در آب محلول هستند. بنابراین موجودات ممکن است بدون

تماس مستقیم با نفت، در اثر تماس با آب آلوده شده از این مواد محلول، دچار

مسمومیت گردند. خوشبختانه این ترکیبات فرار بوده و آثار آنها با گذشت زمان کاهش

 می‌یابد.

بطور کلی یک توده بزرگ آلودگی نفتی رها شده در دریا، در زمانی کوتاه (چند دقیقه

 تا چند ساعت) طیف وسیعی از موجودات دریایی را دچار مسمومیت و مرگ

می‌کند. اجساد ماهیها و خرچنگها به خطوط ساحلی کشیده می‌شود. آثار درازمدت

 غلظتهای کم این آلودگیها در زمان طولانی‌تری خود را نمایان می‌کند.

لایه‌های نازک نفت می‌تواند سموم محلول در چربی مانند آفت‌کشها را در خود حل

 کرده و غلظت آنها را به چندین برابر غلظت در آب و بالاتر از حد قابل تحمل موجودات

 برسانند. نتایج بررسی ترکیبات آلی که وارد زنجیره غذایی شده نشان می‌دهد آنها

در بدن موجود زنده پایدار مانده و قادرند بدون تغییر از چندین زنجیره غذایی عبور

کنند. این مواد مانند آفت‌کشها و فلزات سنگین قابلیت تجمع‌پذیری دارند. نهایتا این

 آلودگیها به موجوداتی که مورد استفاده غذایی انسان قرار می‌گیرد نیز منتقل و از

 این طریق در بدن او تجمع می‌یابد.

پاکسازی لکه های نفتی از سطح آب دریا :

بهنگام بروز سوانح و ایجاد لکه‌های نفتی در دریا، برطرف کردن این لکه‌ها ضرورتا

مستلزم مسدود کردن آنها با تشکیل نوعی سد می‌باشد. سه نوع از این سدها که

 مورد استفاده قرار دارند شامل سدهای شناور، سدهای جوشان آبی و سدهای

شیمیایی است.

سدهای شناور :

این سدها معمولا در لنگرگاهها و مناطق بارگیری و تخلیه مواد نفتی بکار می‌رود و

 بصورت مانعی بر روی آب شناور شده و گرداگرد لکه را احاطه می‌کنند.

منبع:

حذف یا به حداقل رساندن آلودگی های محیط زیست در صنعت

آلودگی محیط زیست، از مهمترین مشکلاتی است که امروزه جهان با آن مواجه است. اگر کنترلی برروند رشد تصاعدی این پدیده انجام نگیرد با فاجعه محیط زیست روبرو خواهیم شد. در یک تعریف ساده، آلودگی محیط زیست عبارتست از هرگونه تغییر در ویژگیهای اجزای محیط زیست به طوری که استفاده پیشین از آنها را ناممکن کند و به طور مستقیم یا غیرمستقیم حیات موجودات زنده را به مخاطره اندازد.
    برای کنترل و یا حذف آلودگی می بایستی منشاء تشکیل دهنده آلودگی را شناسایی کرده و راهکارهای لازم برای رفع آنرا بیابیم. صنعت نفت به ویژه عملیات پالایش از مواردی است که در ایجاد این آلودگی سهم زیادی دارد. در این میان عواملی چون افزایش کمّی تصفیه نفت خام به علت رشد تقاضا و احداث پالایشگاه های بزرگ به ویژه در کنار شهرها و مناطق پرجمعیت به علت صرفه جویی در هزینه های حمل و نقل، سبب افزایش میزان آلودگی، از سوی این صنایع شده است.
     آلودگی هوا را می توان به عنوان نخستین مورد از آلاینده های پالایشگاهی، مطالعه و بررسی کرد. در پالایشگاه های ساده، پالایشگاه هایی که در آنها عمل تقطیر، تبدیلات کاتالیستی، تصفیه با هیدروژن و تأسیسات خارج از محل وجود دارد، مقدار کل نفت مصرف شده که شامل سوخت مصرفی و نفت به هدر رفته در عملیات تولیدی است نباید از3/5 درصد مقدار محصول بیشترشود. همچنین برای پالایشگاه هایی که دارای واحدهای تبدیلی ثانویه (Secondary Conversion Units) همچون هیدروکراکرها یا واحدهای تولید روانساز هستند، این مقدار نباید بیشتر از6-5 درصد و در برخی موارد تا10 درصد محصول شود.
    انتشار ترکیبات آلی فرار از واحدهای فرآیندی می تواند به0/05 درصد میزان محصول و کل انتشارات VOC کمتر از1 کیلوگرم در هر تن نفت خام یا0/1 درصد میزان محصول کاهش یابد. روشهای مورد استفاده در تخمین این اعداد شامل دیده بانی انتشار آلاینده ها(Emissions Monitoring)، نوسان حجمی(Mass Balance) و شناسایی منابع انتشار(Inventories of Emission Sources) است. سیستم های باز یافت بخار برای کنترل خروج VOCs از
    تانک های ذخیره کننده و محل های بارگیری، باید90 تا100 درصد بازیافت داشته باشند. اپراتورهای واحدهای صنعتی باید از سوخت با گوگرد کمتر از0/5 درصد استفاده کنند. سوخت هایی که دارای گوگرد بالا هستند باید به واحدهای مجهز به کنترل کننده Sox برده شوند. راه دیگر، مخلوط کردن سوخت ها (Fuel Blending) است. در صورتی که غلظت سولفید هیدروژن در گازهای انتهایی به بیش از230mg/Nm3 برسد باید از یک سیستم باز یافت گوگرد که حداقل97 درصد گوگرد (ترجیحاً بیش از99 درصد) را بازیافت می کند، استفاده کرد. مقدار کل انتشار اکسید گوگرد در یک پالایشگاه هیدرواسکیمینگ(Hydro Skimming Refinery)، دارای برجهای تقطیر اتمسفر یک و تحت خلاء واحدهای رفرمینگ و فرآیند تقطیر، باید کمتر از0/5 و برای یک پالایشگاه تبدیلی کمتر از1 کیلوگرم درهرتن باشد.
    کنترل انتشار آلاینده ها
    راههای کنترل انتشار آلاینده ها به هوا شامل به حداقل رساندن نشت از تانک های ذخیره کننده و مسیرهای حمل فرآورده توسط روش هایی چون استفاده از سیستم های باز یافت بخار و نصب دو سیستم آب بندی
    (Double seals) ، به حداقل رساندن انتشار اسید گوگرد توسط گوگرد زدایی سوخت ها تا حد ممکن یا استفاده از سوخت های با گوگرد بالا در واحدهای مجهز به کنترل کننده های انتشار اکسید گوگرد است. همچنین باز یافت گوگرد از گازهای انتهایی (Tale Gasses) در واحدهای باز یافت گوگرد با کارایی بالا، باز یافت کاتالیزورهای با پایه بدون سیلیکا و کاهش انتشار ذرات ریز، استفاده از کوره های با اکسید نیتروژن پایین برای کاهش انتشار این گاز، جلوگیری و محدود کردن انتشار ترکیبات فرار با طراحی صحیح فرآیند، تعمیر و نگهداری مناسب و استفاده از حداقل سوخت از جمله راههای کنترل انتشار آلاینده ها است. بانک جهانی حداکثر انتشار آلاینده ها را به شرح جدول1 اعلام کرده است. در صورتی که در سیستم های کنترل آلودگی از طراحی مناسب، عملکرد و تعمیر و نگهداری خوب استفاده شود این سطوح به طور کامل قابل دستیابی خواهد بود. تمام سطوح حداکثری باید حداقل برای95 درصد مواقعی که واحد صنعتی در حال فعالیت است به دست آیند تا به عنوان قسمتی از ساعات عملکرد سالیانه مورد محاسبه قرار گیرند.
    

    
    جدول1: الزامات حداکثر انتشار آلاینده ها از صنایع نفت خام (میلی گرم در متر مربع) (World Bank، 1996)
    
    
    
     آلودگی های آب
    آلودگی آب یکی دیگر از مسایل مهم و مورد مطالعه شناخته می شود
    و منظور از آن غلظت مواد آلوده کننده و حجم مقدار آب های خروجی (Effluent Water) و پسابهای صنعتی،(Waste Water) است که از یک پالایشگاه خارج می شود. پالایشگاه هایی که دور از سواحل دریا یا مسیر رودخانه قرار دارند نسبت به آنها که از این امکانات بهره مند هستند از نظر مسایل آلودگی آب وضع دشوارتری دارند. حداکثر مقدار نفت باید به20 تا30 قسمت و در برخی مکانها حتی کمتر از5 در میلیون کاهش یافته و علاوه بر آن غلظت مواد شیمیایی آنها نیز به سطح ایمن و بی خطر رسیده باشد. فاضلاب باید از مواد سمی یا مواد شیمیایی سرطانزا عاری و بنزن موجود در آب به حدود10ppm وزنی تقلیل داده شود.
    نکته قابل توجه اینکه مقدار مجاز غلظت مواد شیمیایی در مناطق گوناگون متفاوت است و در برخی نقاط، مقررات ایجاب می کند که برای پسابهای صنعتی، دستگاه های تصفیه نصب شود. البته مواد شیمیایی این پسابها همیشه سمی نیست، ولی این خطر را دارند که بیشتر آنها به سرعت اکسیده شده، اکسیژن آب را جذب کرده و سبب نابودی موجودات آبزی شوند. نبودن اکسیژن در آب، کار اکسیده شدن پسابهای مواد آلی را که یک عمل طبیعی تصفیه آب است متوقف کرده و سبب تشدید واکنش های تخمیر کننده این مواد می شود. درجه حرارت پساب های خروجی
    پالایشگاه ها نیز بسیار مهم است زیرا بالا بودن آن، سبب مرگ ماهی ها و دیگر آبزیان می شود. از سویی جدا کردن مواد نفتی از آب جزو ضروریات عملیاتی هر پالایشگاه است. در پسابهای یک پالایشگاه همیشه نفت یافت می شود و احتمال نشت آن در محیط زیست همواره وجود دارد.
    
    

جدول2 مشخصات پساب تولیدی پالایشگاهها طبق گزارش بانک جهانی (World Bank Group، 1998)
    
    پالایشگاه هایی که در کنار سواحل هستند گذشته از پساب های تولیدی خود آبهای آلوده نفتکش های اقیانوس پیما را نیز از طریق آب مصرفی از دریا دریافت می کنند، بنابراین نفتکش های دریایی مجاز نیستند که آب
    مخزن های خود را در دریا تخلیه کنند. امروزه برای تصفیه آب های آلوده امکانات فنی گسترده ای در دست است چنانکه می توان آب های به دست آمده از صنایع را به صورتی تصفیه کرد که مستقیماً مورد استفاده شهری قرار گیرند.
     در بررسی تازه ای که در ایالات متحده انجام گرفته هزینه تصفیه آب های آلوده که قابل استفاده شهری باشند از قرار0/43 دلار برای هزار گالن است که این رقم تقریباً برابر با بهای شیرین کردن آب شور دریا است. در یک پالایشگاه جدید معمولاً15 تا20 درصد مجموع سرمایه گذاری صرف فراهم کردن امکاناتی برای کنترل آلودگیها و ضایعات خطرناک می شود. مجموع هزینه های اضافی برای نصب، بهره برداری و نگهداری این وسایل تقریباً10 تا20 سنت ( در سال1993) به ازای هر گالن فرآورده های پالایش شده است. در صورت بازیافت آب خنک کننده در هر تن پروسه نفت خام، حدود3/5 تا5 متر مکعب پساب تولید می شود که با طراحی و انجام عملیات خوب این میزان می تواند تا0/4m3/t تقلیل یابد. جدول3 دستور العمل تخلیه مستقیم پسابهای نفتی به آبهای سطحی را طبق راهبردهای گروه بانک جهانی نشان می دهد.
    جدول3 : دستور العمل تخلیه مستقیم پساب صنعتی نفت خام(میلی گرم در لیتر)، (World Bank، 1996)
    
    

    در تصفیه لجن از تصفیه طبیعی و به کارگیری خاک، استخراج حلال پس از احتراق تفاله و یا در صورت ممکن از آن برای تهیه آسفالت استفاده می شود. در برخی موارد به منظور کاهش تحرک فلزات سمی، ممکن است پسمانده به تثبیت نیاز داشته باشد. روغن توسط روش های جداسازی همچون جدا کننده های ثقلی و سانتریفیوژ از لجن بازیابی می شود. در صورت امکان تولید لجن در هر تن پروسه نفت خام باید به0/3kg و حداکثر تا0/5kg کاهش یابد. لجن باید تصفیه و تثبیت شود تا تجمع مواد سمی(همچون بنزن و سرب) در مایع زهکشی شده، به مقدار قابل قبولی، مثلاً زیر0/05 میلی گرم در کیلوگرم، کاهش یابد.
    

شیمی محیط زیست

دید کلی

شیمی در محیط زیست ما نقش اساسی دارد. در واقع در بین مردم متداول است که بیشتر مسائل آلودگی جاری را به گردن مواد شیمیایی سنتزی و پدید آورندگان آنها بیاندازند. اما این نکته ناگفته می‌ماند که بیشتر مسائل زیست محیطی ، قرنها و دهه‌های گذشته ، مانند آلودگی میکروبی آب آشامیدنی ، تنها زمانی برطرف شدند که روشهای علمی بطور کلی و شیمی بطور اخص در مورد آنها بکار گرفته شد. افزایش شگفت‌ انگیز عمر انسان و بهبود کیفیت زندگی در دهه‌های اخیر به مقدار زیاد به علت پیشرفت شیمی و پدید آمدن مواد شیمیایی جدید بوده است.

محصولات فرعی اجسامی که برای بهتر شدن سلامتی و بالا رفتن استاندارد زندگی ما بکار گرفته شده‌اند، در مواردی بوسیله تنزل دادن سلامتی ما و همچنین سلامتی گیاهان و حیوانات ، همچون ش

مواد شیمیایی و نظرات دانشمندان

تا به حال در بین دانشمندان در این باره که آیا آلودگی بوسیله مواد شیمیایی در سطح کم بر روی سلامتی انسانها یا سایر موجودات زنده اثر مضر و نامطلوب دارد، اتفاق نظر نیست. بعضی از دانشمندان ، خطر هر گونه اثرهای زیان آوری را به علت تاثیر مواد شیمیایی سنتزی (بویژه موادی که در ایجاد سرطان دخالت دارند) بطور کامل رد می‌کنند. این مواد به غلظتهای خیلی بیشتر اجسام سمی طبیعی مانند آفت کشهایی که بوسیله گیاهان تولید می‌شود و ما در معرض آنها قرار داریم، اشاره می‌کنند. در انتهای دیگر این طیف ، دانشمندانی هستند که معتقدند مواد شیمیایی در محیط زیست نقش عمده‌ای در شروع انواع معینی از سرطانها و نواقص در انسانها و حیات وحش دارند.

مواد شیمیایی سمی و نوزادان

نگرانی جامعه ، با توجه به وجود مواد شیمیایی در محیط زیست معمولا مربوط به قابلیت آنها در ایجاد سرطان است. اما پژوهشگران کار خود را صرفا روی اثرهای سرطانزایی احتمالی متمرکز نمی‌کنند. دانشمندان به این موضوع پی برده‌اند که در مسائل مربوط به تولید مثل ، از جمله مسائلی که به نقص جنین می‌انجامد، در حیوانات آزمایشگاهی که در معرض غلظتهای زیاد مواد شیمیایی زیست محیطی قرار می‌گیرند به همان اندازه مشخص کننده است.

اخیرا برای پی بردن به اینکه آیا افرادی که مدتهای طولانی در معرض همان نوع مواد شیمیایی بوده‌اند، البته در سطوح کمتر ، نیز با خطر مشکلات تولید مثلی روبه رو هستند یا نه ، کارهای پژوهشی انجام شده است. برای آشکار ساختن اثرهای نسبتا ظریفی که احتمال می‌رود در انسانها رخ بدهد، لازم است جمعیتی پیدا کنیم و مورد بررسی قرار دهیم موقعیت جغرافیایی ، نوع کار ، یا رژیم غذایی آنها ممکن است این افراد را در معرض بیش از مقادیر میانگین از مواد شیمیایی مورد نظر قرار داده باشد.

راههای جلوگیری از آلودگی

این نکته روشن است که احتمالا سلامتی و رفاه انسانها از راههای ظریف اما موثری بوسیله غلظتهای کم از مواد شیمیایی در محیط زیست ما تحت تاثیر قرار می‌گیرد. از نظر تاریخی بطور ضمنی یا به طور صریح اینطور فرض شده بود که مواد شیمیایی منتشر شده در محیط زیست بوسیله طبیعت تحلیل خواهند رفت. اما امروزه می‌دانیم که چنین نیست. بسیاری از مواد پلیمری که امروزه در جامعه و صنعت تولید می‌شوند قرنها قابل تجزیه و بازگشت به چرخه طبیعی نیستند.

راهبرد اولیه این بود اغلب بوسیله جمع آوری و دور ریختن توده‌های زیادی از این مواد ، پیش از اینکه در محیط زیست پخش شوند، از رها شدن آنها جلوگیری شود. پس از جمع آوری ، آنها را به صورت اجسام جامد درمی‌آورند و در زمینهای بایر می‌ریزند. یک اشکال این قبیل راهبردها این است که آلاینده‌ها معمولا در این فرآیند منهدم نمی‌شوند بلکه صرفا به صورت مطلوب‌تری درمی‌آیند یا اینکه در محیط متفاوتی رسوب داده می‌شوند. راهبرد شیمی سبز که اکنون جای راه حل بالا را می‌گیرد، تجدید نظر در فرمول ‌بندی راههایی است که در سنتز مواد شیمیایی در درجه اول محصولات فرعی سمی تولید نشوند.

قلمروهای شیمی زیست

موضوع شیمی محیط زیست هم شامل اجسام و فرآیندهای طبیعی است که در یک محیط زیست پاکیزه حائز اهمیتند و هم اینکه مسائل آلودگی قابل ملاحظه‌ای را که مبنای شیمیایی دارند، دربرمی‌گیرد. اگر چه طبیعت اکثرا موضوعهای مورد بحث به گونه‌ای است که بیش از یک محیط فیزیکی یا یک ترکیب را دربرمی‌گیرند، اما مطالب مورد بحث شیمی محیط زیست به اینگونه طبقه بندی کلی می‌شوند:

• شیمی اتمسفر
• مواد شیمیایی آلی سمی
• شیمی آب ، از جمله فلزات سنگین و نقش خاکها و رسوبها
• منابع سوخت و انرژی ، از جمله انرژی هسته‌ای
  

مسائل محیط زیستی بطور کلی ناشی از افزایش جمعیت دنیاست افزون بر این بسیاری از مسائل زیست محیطی وجود دارند که مورد بحث شیمی محیط زیست نیستند، زیرا این مسائل عمدتا منشا شیمیایی ندارندبهی ما را دنبال می‌کنند. بطور خلاصه ، غلبه ما بر آلودگی گسترده زیست شناختی و بالا بردن استانداردهای سلامتی و ثروت مادی در کشورهای توسعه یافته به قیمت آلودگی شیمیایی گسترده کره زمین در سطح کم تمام شده است.

فلزات سنگین و محیط زیست

در دهه گذشته ورود آلاینده ها با منشاء انسانی مانند فلزات سنگین به داخل محیط های دریایی، به مقدار زیادی افزایش یافته است که به عنوان یک خطر جدی برای حیات محیط های آبی بشمار می آیند. فلزات سنگین در یک مقیاس وسیع، از منابع طبیعی و انسان ساخت وارد محیط زیست می شوند. میزان ورود این فلزات سنگین به داخل محیط زیست، متجاوز از میزانی است که بوسیله فرایندهای طبیعی برداشت می شوند. بنابراین تجمع فلزات سنگین در محیط زیست مورد توجه می باشد. سیستم های آبی به طور طبیعی دریافت کننده نهایی این فلزات هستند.