环境污染化学的研究方法
主要有直接测定、理论推算、模拟实验三种,每一种方法都不能充分反映环境体系的真实状况,因而总是互相补充,综合运用。污染化学的发展趋势,在深入分析方面可归纳为微量、微观、微粒,在综合推断方面可归纳为模型、模式和模拟。
环境污染研究初期,主要关心的是含量较多的污染物。随着对污染效应的认识不断深入,注意力逐渐转向微量和痕量污染物,如化学致癌物、重金属、农药、富营养化物质等。
对污染物的微观研究,是在原子、分子水平上进行鉴定、分析、观察,探索其形态结构、反应机理、转化过程和中间产物等。对污染效应的研究,是在分子生物学水平上,从分子结构方面以量子化学方法定量判断污染物的毒性或致癌规律。在微观研究中,广泛采用了红外光谱、x射线衍射、气相色谱—质谱联用、电子显微镜、电子能谱、激光探测等手段。
研究表明,微量、痕量污染物大都是同环境中微细颗粒物(微粒)相结合,以微粒为载体而迁移,在微粒表面上转化。环境微粒物质在大气中的如飘尘、金属粉末,在水体中的如粘土矿物、金属水合氧化物、腐殖质、水藻、细菌等,构成各种分散体系。对这些微粒与微量污染物的相互作用进行界面胶体化学研究,成为污染化学的重要方面。
对环境污染现象的宏观综合研究,首先是建立某种模型,把内在作用的化学机理以物理图象或方框图简明地表述出来。模型反映出的是定性关系,可据以判断环境污染现象的方向趋势,如果进一步用数学定量关系表达出来,就成为模式。
污染化学模式除了用污染物浓度和环境条件等一般参数外,还常用分配系数、平衡常数、电化学位能、生成自由能、动力学常数等实验求定值。大气化学模式和水质化学模式的研究都已取得很大进展,成为污染化学研究的重要方向。
为了确证提出的模型和模式,除直接观测外,还大量采用了模拟研究方法,主要有实验室模拟和电子计算机模拟,有时也进行现场模拟实验。目前,为模拟实验已研制出各种设备仪器系统、感知元件,并利用同位素示踪、荧光显示、激光测试等技术。
此外,光化学烟雾室、环境风洞、水体水质模拟系统,以及综合的微宇宙生态系模拟实验场等成套设施均已问世。计算机模拟也提出了以渐近法综合求解多种物理化学反应的固定模拟程序。环境污染体系的模拟研究已成为十分活跃的领域