Kemikaalien ympäristökohtalomallinnuksen kehittäminen ja soveltaminen

Abstract

Yhdyskuntalähtöisten haitta-aineiden määrät ja kulkeutuminen ympäristössä ovat eräitä tekijöitä, jotka voivat uhata elämän jatkumisen edellytyksiä maapallolla. Tämä tutkimus esittelee ympäristöön päätyviä kemikaaleja, näiden käyttäytymisen laskennallisen arvioinnin vaatimuksia sekä fugasiteettipohjaisten ympäristökohtalomallien soveltuvuutta tällaisen arvioinnin työkaluksi. Lisäksi tutkimuksessa käsitellään klassisen fugasiteettimallien rakenteen sekä kemikaalien kulkeutumisen mallintamisen menetelmien laajentamista uusiin sovelluskohteisiin.

Fugasiteettimalli on yksinkertainen, mutta useisiin käyttötarkoituksiin riittävän tarkka tapa erottaa ja kuvata molekyylit ympäristön osiin sitoutuneena sekä liikkumassa osana erilaisia virtauksia. Mallit toimivat erinomaisena välineenä tällaisten molekyylien liikkeiden, tasapainon ja muutosten kvantifioinnissa, tarjoten kohtalaisen helposti saatavilla lähtötiedoilla monipuolisia ja mukautuvia näkökulmia kemikaalivirtojen käyttäytymiseen. Lisäksi mallitoteutuksia voidaan rakentaa siten, että käyttökohteessa tunnistettujen tarpeiden mukaisesti saadaan tarkennettua tiettyjä mallinnuksen yksityiskohtia, pysytellen muilta osin karkeammalla ja helpommin koostettavalla tasolla.

Vesiympäristöjen lääkeaineita vastaavilla menetelmillä mallintaessa on todettu, että haitta-ainevirtojen kuvaaminen tällaisten kemiallisten perusilmiöiden kautta helposti sovellettavana kokonaisuutena on siirrettävissä useisiin erilaisiin kohteisiin. Ympäristökohtalolle ja sen mallinnusmenetelmille on tässä tutkimuksessa tunnistettu ja arvioitu mahdollisia käyttötapoja esimerkiksi kemikaalionnettomuuksien vaikutusten kartoittamisessa, sisäilman terveysturvallisuuden arvioinnissa, turvallisuusjohtamisen työkaluna sekä eräiden lukion kemian sisältöjen opetuksessa. Useissa näistä kohteista keskeisiksi menetelmän tehokkuuteen vaikuttaviksi tekijöiksi on todettavissa massatasapainosta saatavan tiedon käyttöarvo, mallinnettavan ympäristön sisäisten vaihteluiden suuruus sekä mahdollisuudet näiden hallitsemiseen malliympäristön rajauksilla.