Et oleks võimalik ennustada kemikaalide mõju elusorganismidele ja ökosüsteemidele, peame oskama kirjeldada nähtusi, mis määravad saasteainete kontsentratsiooni eri keskkonnaosades ja organismides. Käesolevas peatükis tutvustatakse tähtsamaid orgaaniliste ainete levikut mõjutavaid protsesse ja neid määravaid ainete olulisemaid omadusi.
Saasteainete liikumine keskkonnas sõltub nii aine kui ka keskkonna omadustest. Ainete olulisemad omadused, mis määravad liikumise ja jaotumise keskkonnas, on: • polaarsus (vees lahustuvus), • aururõhk, • molekulaarne stabiilsus.
Kriitilise tähtsusega keskkonnategurid on: • temperatuur, • tuule suund, • õhuvoolude ringlus, • pinnavete liikumine.
Saasteained on võimelised levima suurte vahemaade taha, ületades riikide ja kontinentide piire, tavaliselt toimub see vee ja õhu liikumise tulemusena. Näiteks kannavad jõed lahustunud või tahkes olekus aineid pinnavees edasi ja nii võivad need kuhjuda järvedes või estuaarides. Ookeanihoovused toimetavad aineid väga pikkade vahemaade taha. Kõik ained võivad edasi kanduda õhuvooludega, mis põhjustab nende sattumise vette või mullapinnale palju kaugemal saasteallikast.
Saasteainete levik atmosfääris sõltub paljudest teguritest, eelkõige meteoroloogilistest tingimustest, aga ka saasteallika asukohast ning seda ümbritsevast keskkonnast. Tuule suund ja kiirus, pilvisus, sademed, õhutemperatuur ja teised parameetrid mõjutavad oluliselt ainete levikut ning sisaldust atmosfääriõhus. Saasteained võivad õhus esineda auruna või assotsieeruda tahkete ainete või veetilgakestega. Kui ained on gaasilises olekus, siis on lisaks liikumisele koos õhuvooludega ainete edasikandjana tähtis roll difusioonil, näiteks nii satuvad freoonid atmosfääri osoonikihti. Loe saasteainete liikumisest lisaks ka peatükist Mailis ( link Mailise peatükile, osa Saasteainete liikumine keskkonnas)
Samal ajal edasikandumisega võib toimuda keemiline muundumine, mille tulemusena saasteaine laguneb lihtsamateks, väiksema kahjuliku mõjuga ühenditeks või mõningatel juhtudel muutub saadusteks, mille puhul ilmneb sarnane või isegi suurem ökoloogiline ja tervist kahjustav toime. Et saasteaine avaldaks elusorganismidele mõju, peab ta neisse sisenema. Seda mõjutab saasteaine kättesaadavus ja kokkupuute viis. Neid tähtsaid aspekte käsitletakse selle õppematerjali peatükis Karin (link Karini peatükile) .
Ainete leviku kirjeldamise lihtsustamiseks jaotatakse keskkond osadeks ehk faasideks. Faas on keskkonnaosa, mida võib lugeda homogeenseks ja milles saasteaine käitub ühtemoodi. Nii võib atmosfääri või vett meres, jões või järves pidada üheks faasiks. Samuti võib lugeda faasiks mulda, veekogu põhjasetteid, taimestikku ja vee elusorganisme. Kuigi need faasid on sageli heterogeensed, võib saasteainete käitumise kirjeldamise ja modelleerimise lihtsustamiseks arvestada, et aine käitub faasi piires ühtemoodi ja on jaotunud selles ühtlaselt.
Keskkonda sattunud kemikaal jaotub kõikide nimetatud faaside vahel suuremal või vähemal määral erinevate füüsikaliste protsesside tulemusena. On kergesti arusaadav, et kemikaal saab jaotuda faaside vahel, mis on otsekontaktis (vt joonis 22). Kuigi vahetust ei saa toimuda faaside vahel, mis ei ole otsekontaktis, nagu näiteks kalad ja maismaataimestik, atmosfäär ja põhjasetted, saab kemikaal liikuda järk-järgult ühest faasist teise, nii et keskkonda sattunud kemikaal võib põhimõtteliselt jõuda keskkonna kõikidesse osadesse.
Vahetusprotsesse keskkonnaosade vahel võib iseloomustada kahefaasilistena, kusjuures olulisemad protsessid toimuvad järgmiste faaside vahel: • atmosfäär-vesi, • põhjasetted-vesi, • elusorganismid-vesi, • taimestik-atmosfäär, • muld-atmosfäär. Ainete tasakaalulist jaotust faaside vahel iseloomustab jaotuskoefitsient K12. Jaotusseaduse kohaselt on aine kontsentratsioonide suhe kahes tasakaalus olevas faasis antud temperatuuril püsiv suurus:
K12=C1/C2 (1)
Näiteks süsteemi õhk-vesi tasakaalu kirjeldab Henry seadus ja vastavat jaotus iseloomustab Henry konstant; tahke aine ja vee vahelist aine tasakaalulist jaotust iseloomustab jaotuskoefitsient Kd (vt joonis 22). Vajalikke jaotuskoefitsiente võib leida kirjandusest paljude ainete jaoks, need on määratud katsetes või arvutatud eri hindamismeetodeid kasutades. Kui jaotuskoefitsient on teada, võib aine kontsentratsiooni ühes faasis arvutada teises faasis teadaoleva kontsentratsiooni järgi.
Joonis 22. Saasteainetega keskkonnas toimuvad protsessid ja neid iseloomustavad jaotuskoefitsiendid
