upright=2.1|miniatura|Esferes de la química ambiental La química ambiental és l'estudi de les fonts, reaccions, el transport, els efectes i destins de les espècies químiques a l'aigua, el sòl, l'aire i als ambients vius, així com els consegüents efectes de la tecnologia sobre aquests.
Va tenir el seu origen en la química clàssica i es va convertir en una ciència interdisciplinària, amb la participació d'altres disciplines com la biologia, l'ecologia i la geologia, que tracten els canvis que ocorren al medi ambient, més concretament, en els processos químics que impliquen una repercussió greu en la humanitat. Per això planteja plans sostenibles amb l'objectiu de mantenir el ritme de vida actual amb el menor dany possible per al medi ambient, tractant d'optimitzar els processos tot utilitzant condicions menys agressives.
La química ambiental té, doncs, com a objectiu prevenir, evitar, reduir o eliminar l'impacte que les diferents facetes de l'activitat humana, urbana, industrials, agropecuàries... que es produeixen al medi ambient. La demanda d'aquestes activitats i/o funcions estan projectades i sostingudes per la gran preocupació social que existeix respecte a una millor qualitat de vida preservant el medi ambient i millorant l'entorn.
Història miniatura|Mario Molina, coautor de la investigació dels CFC Els primers estudis científics relacionats amb la química ambiental van començar al quan químics com Antoine Lavoisier i Henry Cavendish van dur a terme les primeres mesures de la composició de l'atmosfera i de la seva densitat. A finals del i a començaments del , fruit de la industrialització i de la creació dels assentaments urbans de la forma en la que els coneixem avui dia, podem considerar que va esdevenir una de les principals causes de la contaminació del medi ambient.
En aquest moments és quan va néixer l'interès per la detecció i estudi dels components que es trobaven en baixes concentracions a l'atmosfera i, a més, un fet particularment important va ser el descobriment de l'ozó per Christian Friedrich Schönbein en 1840. A partir d'aquí, va néixer l'interès per l'estudi de l'evolució de les concentracions de determinats compostos al llarg del temps (paleoclimatologia), així com els processos de síntesi i destrucció dels diferents components de l'aire, l'aigua i el sòl.
Entre els estudis d'aquesta època destaquen tres en concret: L'explicació de com es crea i es manté la capa d'ozó, obra dels astrònoms Sydney Chapman i Gordon Dobson. L'explicació de la boira fotoquímica per Arie Jan Haagen-Smit. El descobriment de Mario Molina i Sherwood Rowland, que van publicar un article explicant que la capa d'ozó es veia negativament afectada per l'ús de CFC que en aquesta època van tenir moltes aplicacions en la vida quotidiana.
Arran d'aquests estudis es va definir la problemàtica i l'impacte ambiental que té l'activitat humana sobre la natura. Fets destacables d'aquesta època són els efectes de la bomba atòmica, la distribució d'aigua potable, la desforestació o l'exposició constant a agents químics.
A la vista de tot això sorgeix el concepte de desenvolupament sostenible, el qual es basa en un manteniment del desenvolupament econòmic i social al mateix temps que es respecta el medi ambient, de manera que es pugui deixar a les futures generacions el mateix accés als recursos natural que hi tenim ara.
Esferes Dins de la química ambiental, tot i que és difícil fer-hi separacions, es pot dividir en les següents esferes: l'atmosfera, l'antroposfera, la biosfera, la geosfera i la hidrosfera. Aquest conjunt d'esferes no són totalment independents, sinó més aviat al contrari, i es veuen interconectades entre elles per diferents cicles biogeoquímics (el cicle del carboni, el cicle del nitrogen, el cicle del fòsfor…). naturals de certs elements predominants a la Terra els quals afecten a dues o més esferes.
Antroposfera L'antroposfera és el sistema que abasta la totalitat de l'impacte de l'ésser humà sobre el medi al que viu. Així doncs, es tracta d'una esfera de gran amplitud, ja que la interacció de l'home amb el medi s'estén des d'un nivell d'íntima proximitat a la Terra, com ara poden ser extraccions de matèria i miniatura|Congestió viària: exemple d'activitat causant de pol·lució miniatura|Presa d'aigua: exemple de disrupció ambiental abocaments de residus als sòls, aigües i aire, com molt més llunyà, com serien els llançaments de satèl·lits, emissions d'ones, etc.
Primerament, els efectes de l'home sobre el medi eren del mateix ordre de magnitud i tipus que els de la resta d'éssers vius sobre la Terra i els seus efectes eren considerats dins de la biosfera amb repercussions tals com l'emissió de gasos de respiració, extracció de nutrients del medi necessaris per a viure, excrecions, etc. Des que aprenguérem a dominar el foc, desenvolupàrem eines i un seguit de tecnologia, coneixements i tècniques que ens permeteren modificar el nostre entorn per fer-lo apte per als nostres interessos, la nostra influència sobre el medi ambient es va veure augmentada significativament, ja que això va facilitar el sedentarisme en l'espècie humana i el seu establiment a tot tipus d'indrets, a més del desenvolupament de l'agricultura, la ramaderia així com l'activitat industrial als darrers segles.
Totes aquestes activitats humanes tenen una sèrie de conseqüències notables d'agreujament de les problemàtiques globals de la química ambiental degut a l'alteració dels diferents cicles biogeoquímics. Els problemes ambientals són considerats canvis no desitjats al medi ambient per causa de l'home. Així, les problemàtiques causades per l'ésser humà poden estar classificades per diferents criteris com poden ser l'esfera sobre la qual s'origina el problema com per exemple el fenomen del smog sobre l'atmosfera, la salinització d'aqüífers a la hidrosfera, la desforestació a la biosfera i l'abocament de residus sobre sòls o bé pel tipus d'activitat que les origina com per exemple són:
Pol·lució: és el fenomen que consisteix en l'addició de matèria a l'entorn com per exemple els fums emesos per tubs d'escapament dels vehicles.
Explotació: succeeix quan s'extreu matèria de l'entorn com per exemple en el cas de la mineria i la desforestació.
Disrupció ambiental: que inclou la construcció d'estructures com ara preses, la urbanització així com influir en la fauna introduint espècies no autòctones.
Augment de la població: que condueix a un augment de l'activitat humana per unitat d'espai i temps així com a l'expansió en l'espai i, per tant, a potenciar les tres causes anteriors.
Degut a la capacitat de raonar, l'ésser humà és capaç d'intentar minimitzar els seus efectes sobre el seu entorn mitjançant investigació en química verda, energies renovables i signar convenis i protocols que ajudin a preservar el medi ambient.
Atmosfera miniatura|Efecte de la pluja acidifica sobre la flora L'atmosfera terrestre és una fina capa de gasos que es troba al voltant de la terra amb massa suficient per mantenir-se al seu lloc per efecte de la força de la gravetat. Dels gasos que la componen el que es troba en major quantitat és el N₂, seguit del O₂ i d'altres en minoria. L'atmosfera es pot dividir en diferents capes: troposfera, estratosfera, mesosfera i termosfera, essent la primera d'aquestes on habita l'esser humà. miniatura|Smog a la ciutat de Kuala Lumpur La química atmosfèrica és una branca de la química ambiental destinada a l'estudi de l'atmosfera en si mateixa, la interacció que hi té amb els éssers vius i com l'activitat de les altres esferes els afecten i repercuteixen en la dita interacció.
Les causes principals de la contaminació atmosfèrica són l'abocament de residus gasosos i fums de combustió a l'atmosfera, conegudes com a emissions. Degut a aquestes emissions portades a terme per l'esfera antropogènica es veuen afavorits diversos problemes, entre els quals es destaquen:
Pluja àcida: tenint en compte les emissions derivades principalment de la indústria, l'acidesa de l'aigua de la pluja és major que la que hauria de ser. Com a conseqüència d'això, l'acidesa de l'aigua dels rius i llacs també és major, la qual cosa fa que es produeixen efectes nocius tant a la vida aquàtica com a la vida vegetal. A més a més la vida vegetal es veu afectada, així mateix, pel contacte directe amb l'aigua de la pluja. Igualment, també s'origina un increment en l'acidesa dels sòls provocant canvis en la seva composició. Smog: degut a la crema de combustible i a una humitat elevada es genera un ambient perjudicial per l'ésser viu, especialment per l'ésser humà. Aquest fenomen causa, essencialment, problemes respiratoris.
Escalfament global: els gasos de l'atmosfera absorbeixen la radiació procedent del sol, de la qual hi ha una part que s'emet a l'exterior i, una altra part que es reflecteix a la superfície terrestre. A major quantitat de gasos emesos, menys radiació s'emet a l'exterior.
Destrucció de l'ozó: la capa d'ozó es manté constant per l'equilibri existent entre el cicle de la seva producció i el cicle de la seva destrucció. En incrementar les emissions de certs gasos, el cicle de la destrucció es veu afavorit. Les principals conseqüències són un increment de la temperatura terrestre i una disminució de la protecció fins a la radiació UV.
Biosfera La Biosfera és el sistema que engloba tots els éssers vius de la Terra, juntament amb el medi que els rodeja i, amb el qual, interaccionen. Moltes de les qüestions que tenen a veure amb aquest sistema afecten directament a la salut, tant humana com ecològica: producció de menjar, nutrició, pesticides, substàncies tòxiques, carcinogènesi….. miniatura|Aeronau AT-802 treballant contra plagues de llagostes a l'Àfrica
Aquestes qüestions sorgeixen de la necessitat dels organismes vius d'interaccionar amb el medi per tal d'aprofitar els materials que tenen al seu abast, via els anomenats cicles biogeoquímics. Tots els organismes han desenvolupat maneres per ingerir i utilitzar substàncies essencials del medi per créixer i desenvolupar-se. Però, el problema sorgeix quan aquests mateixos mecanismes, fan als organismes vulnerables front els efectes de substàncies no nutritives del medi. En aquest cas, es parlaria de substàncies tòxiques, tot i que moltes vegades la disquisició entre tòxic o no és una qüestió de quantitat. miniatura|Molècula de DDT (Dicloro-Difenil-Tricloroetà
De la irrupció de l'ésser humà en la biosfera, s'han derivat un seguit de problemàtiques que afecten al normal desenvolupament de la vida:
Plagues: un dels principals problemes de la presència dels insectes en la biosfera no és només que alguns són portadors de greus malalties (el mosquit Anopheles causa la malària), si no que a més són els nostres principals competidors del menjar vegetal. Degut a això, durant molts anys s'han combatut les plagues d'insectes amb pesticides basats en organoclorines, els quals sovint també acabaven amb poblacions d'ocells i altres éssers vius a causa del fet que interferia en el metabolisme del calci. Però, a més, pot tenir altres efectes perjudicials, com l'aparició d'altres plagues degut a l'absència d'insectes. Un exemple clar va ser quan el 1960 es va introduir el pesticida DDT a Borneo per tal d'erradicar la malària. Els mosquits morts i enverinats van ser menjats pels llangardaixos locals, els quals van ser menjats pels gats dels pobles propers. Això va provocar l'enverinament dels gats, la seva posterior mort i un descontrol de la població de les rates, les quals van provocar una plaga bubònica. Actualment, es treballa amb feromones, que permet tenir un major control de la població dels insectes, tot sense irradicar la totalitat de la seva població.