CHIMICA AMBIENTALE AVANZATA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2015/2016
- Docente
- ELENA SARTI
- Crediti formativi
- 6
- Percorso
- Biotecnologie per l'ambiente
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- CHIM/12
Obiettivi formativi
- Il corso si prefigge di presentare gli aspetti essenziali per la comprensione dei processi chimici e chimico-fisici che caratterizzano le diverse sfere ambientali (idrosfera, geosfera, atmosfera, biosfera e antroposfera), la loro reciproca interconnessione e l’effetto della tecnologia sugli altri comparti ambientali. L'obiettivo del corso consiste quindi nel fornire agli studenti le seguenti conoscenze:
- le principali specie chimiche che caratterizzano ciascuna sfera ambientale e quali sono le reazioni in cui esse sono coinvolte
- i cicli naturali delle principali specie chimiche all’interno delle diverse sfere ambientali e tra di esse
- le principali categorie di inquinanti, ed in particolare l’origine, i fenomeni di trasporto, l’impatto sull’ambiente e l’eventuale degradazione
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
- conoscere ed interpretare i principali parametri ambientali
- interpretare i principali fenomeni ambientali (ad es. eutrofizzazione, effetto serra, …), valutando l’impatto delle attività antropiche e le possibili azioni di intervento
- valutare la distribuzione ed il destino di specie inquinanti, sulla base delle loro caratteristiche chimico-fisiche Prerequisiti
- E’ necessario avere acquisito e assimilato le conoscenze di base della chimica generale, chimica inorganica e chimica organica, in particolare:
- fondamenti di nomenclatura in chimica inorganica (ad. sali, ossidi, …) e organica (es. alcani, benzene, …)
- principi, specie e grandezze coinvolte nelle reazioni acido/base (ad es. pH), di ossido-riduzione (ad es. il potenziale di cella) e di complessazione (ad es. legame dativo, leganti)
- conoscenza di base delle formule di struttura delle molecole organiche (ad es. l’anello benzenico) e dei principali gruppi funzionali (ad es. acido carbossilico, ammina, …).
Non ci sono esami propedeutici a questo insegnamento. Contenuti del corso
- Il corso prevede 48 ore di didattica, indicativamente così ripartite.
Introduzione chimica ambientale (2 ore):
Principi introduttivi della Chimica ambientale. Interazioni tra sfere ambientali e tecnologia. Principali forme di inquinamento: cause e possibili interventi. Conferenze internazionali e summit inerenti la salvaguardia ambientale.
Idrosfera (14 ore):
Il ciclo idrologico. Tipologie e proprietà dei corpi idrici (acque dolci, oceani, acque sotterranee). Ruolo dell’acqua nell'ambiente. Interazione dei componenti disciolti con sedimenti di fondo e materiale particolato sospeso: calcolo delle concentrazioni di specie di gas (O2 e CO2) e solidi (CaCO3) disciolti. Fenomeno di eutrofizzazione. Definizione di bioaccumulo e biomagnificazione. Reazioni di precipitazione, di complessazione e di ossido-riduzione: aspetti teorici, reazioni tra specie coinvolte e calcolo delle loro concentrazioni.
Geosfera (3 ore):
Caratteristiche fisiche e strutturali del suolo (struttura, porosità, permeabilità, …). Composizione chimica e ruolo delle principali componenti (minerali, argille, sostanze umiche) nel determinare le proprietà di un suolo (es. capacità di scambio cationico, ritenzione idrica, fertilità, ...).
Trattamenti di depurazione acque (6 ore):
Trattamenti effettuati all’interno degli impianti di depurazione di acque reflue: pre-trattamenti, trattamenti primari, secondari, terziari, disinfezione. Altri possibili tecnologie applicate alla matrice acqua per applicazioni particolari (ad es. addolcimento, ossidazione avanzata, …). Tecnologie di filtrazione a membrana: descrizione dei principali processi, caratteristiche, applicazioni.
Atmosfera (12 ore):
Caratteristiche chimico-fisiche dell'atmosfera. La radiazione elettromagnetica: energia solare e bilancio energetico. Effetto serra: descrizione del fenomeno e caratteristiche delle specie chimiche coinvolte. L’ozono stratosferico: ciclo naturale di formazione e distruzione dell'ozono, impatto di specie antropiche che ne aumentano la distruzione. Lo smog fotochimico: reazioni tra le diverse specie coinvolte. Piogge acide: cause ed effetti. Il particolato atmosferico: meccanismi di formazione, permanenza in atmosfera, descrizione delle principali componenti chimiche, impatto tossicologico, tecnologie per l’abbattimento di polveri.
Cicli biogeochimici (2 ore):
Reazioni di interscambio delle principali specie chimiche, sia naturali e di origine antropica, tra le diverse sfere ambientali, inclusa l’antroposfera. In particolare: ciclo del carbonio, dell’ossigeno, del fosforo, dell’azoto, dello zolfo.
Principali classi di inquinanti (9 ore):
Alcune definizioni e parametri utilizzati in tossicologia. Descrizione delle caratteristiche chimico-fisiche, sorgenti di emissione, tossicità e dinamica ambientale di diverse classi di inquinanti: metalli, detergenti, contaminanti emergenti, idrocarburi, pesticidi, diossine e furani, policlorobifenili, idrocarburi policiclici aromatici. Principali reazioni del metabolismo xenobiotico. Metodi didattici
- Il corso si sviluppa attraverso lezioni teoriche frontali in aula con proiezione di diapositive Powerpoint, che vengono messe a disposizione degli studenti affinché possano seguire meglio le lezioni. Alcuni esempi applicativi, che richiedono diversi passaggi matematici, vengono svolti alla lavagna dal docente.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.
L’esame consiste in una prova scritta solitamente contenente:
- due domande a risposta aperta lunghe, a cui viene assegnato il valore massimo di 6 punti ciascuna
- 19 punti sono assegnati tramite diverse domande a risposta multipla (indicativamente: 10-13 domande del valore 1-2 punti ciascuna)e a risposta aperta brevi (indicativamente: 2-4 domande del valore 2-2.5 punti ciascuna).
Il voto finale è dato dalla somma dei punteggi di tutte le domande a cui è stato risposto correttamente. Per superare l’esame è necessario acquisire il punteggio minimo di 18 su 30.
Il voto massimo 30/30 e Lode viene assegnato nel caso in cui la totalità delle risposte siano corrette (il totale è 31 punti).
Il tempo previsto per la prova è di 2.5 ore. Non è consentito consultare testi o utilizzare PC, cellulari, calcolatrici, ecc….
Nel caso in cui non venga raggiunta la sufficienza oppure nel caso in cui lo studente voglia migliorare il voto ottenuto con l’esame scritto, egli può decidere di sostenere una prova orale (di norma, che consiste di 3-5 domande), in cui si richiede la capacità di collegare e confrontare aspetti diversi trattati durante il corso. Testi di riferimento
- - Files contenenti le diapositive mostrate a lezione
- Il testo di riferimento del corso è:
CHIMICA DELL’AMBIENTE; S. E. Manahan; Piccin, 2000.
- Altri testi consigliati per approfondimenti:
CHIMICA AMBIENTALE; C. Baird, M. Cann; Zanichelli, 2013.
ENVIRONMENTAL CHEMISTRY A GLOBAL PERSPECTIVE; G. W. vanLoon, S. J. Duffy; Oxford University Press, 2010.
