37377 - PROCESSI DI TRASPORTO E DISPERSIONE DEGLI INQUINANTI IN ATMOSFERA

Anno Accademico 2019/2020

  • Docente: Alberto Modelli
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: CHIM/02
  • Lingua di insegnamento: Italiano
  • Moduli: Alberto Modelli (Modulo 1) Massimo Andretta (Modulo 2)
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
  • Campus: Ravenna
  • Corso: Laurea Magistrale in Analisi e gestione dell'ambiente (cod. 8418)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha conoscenza dei principi fondamentali per effettuare bilanci di materia e di energia coinvolti nei processi di trasporto, delle nozioni fondamentali di fisica dei bassi strati dell'atmosfera e dei meccanismi di dispersione degli inquinanti nella bassa atmosfera. E' in grado di utilizzare i modelli più diffusi di simulazione delle concentrazioni in aria e delle deposizione al suolo degli inquinanti e di confrontare i risultati con i valori di riferimento della qualità dell'aria.

Contenuti

Processi di trasporto. Bilanci di massa. Portata in entrata, uscita e termine reazionale. Comuni equazioni cinetiche. Bilancio differenziale per un componente. Sedimentazione; legge di Stokes. Viscosità dinamica e cinematica; numero di Reynolds. Conduttanza e conduttività; salinità.

Diffusione molecolare e turbolenta; leggi di Fick; fattori che influenzano la diffusività. Stabilità dell'aria; modello di Pasquill per pennacchio di fumo di ciminiera; valutazione di concentrazione di inquinante al suolo in funzione della distanza e di diversi parametri; simulazioni al computer per valutare l'effetto di vari parametri sulle concentrazioni al suolo.

Bilanci di energia. Equazione di Bernoulli per fluidi incomprimibili e per gas. Diminuzione della  pressione atmosferica e della temperatura con l'altitudine. Spinta di Archimede. Variazione della distribuzione dei componenti volatili nell'atmosfera con l'altitudine. Problema dell'ozono e ciclo di reazioni rilevanti. Energia termica; trasporto per conduzione, convezione, irraggiamento termico(leggi di Stefan-Boltzmann e di Wien); effetto serra. Inquinamento dell'aria da processi di combustione; rendimento del ciclo Otto (motori a benzina) e ciclo Diesel (motori a gasolio).

Richiami di fisica dei bassi strati dell'atmosfera: lo strato convettivo e lo strato diffusivo. Il vento geostrofico e la spirale di Eckman. Fondamenti teorici dei modelli gaussiani. L'altezza efficace del pennacchio e le formule semi-empiriche per stimarla. I modelli per le deposizioni secche e umide. Richiami sulla legislazione e sulla normativa di riferimento per la qualità dell'aria. Tecniche di calcolo per il confronto fra i risultati dei modelli ed i valori di riferimento della normativa ambientale.  I modelli a “puff”, modelli per emissioni a tempi finiti, modelli a particelle.

Esercitazioni al computer sui diversi tipi di modelli per la stima della qualità dell'aria e delle deposizioni al suolo.

Testi/Bibliografia

Diapositive usate per le lezioni (reperibili in rete), prese dai testi elencati sotto.

- R. Francesconi, Appunti di Chimica Fisica Ambientale , CLUEB, Bologna, 2002.

- G. Finzi (a cura di): ”Gestione della qualità dell'aria”, MCGraw-Hill, 2001.

- S.R. Hanna, G.A. Briggs, R.P.Hosker Jr.: “Handbook on Atmospheric Diffusion”, U.S: Dept. Of Energy, NTIS, 1982.

Metodi didattici

Lezioni frontali; esercitazioni numeriche; simulazioni al computer.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale e unico per le due parti (chimica fisica ambientale e fisica dell'atmosfera). L'esame è volto alla verifica dell'apprendimento dei contenuti dell'insegnamento. Spesso uno degli argomenti trattati è scelto dal candidato.

Strumenti a supporto della didattica

Proiezione di diapositive; simulazioni al computer.  E' prevista una visita al centro di controllo ARPA e alla centralina di Rocca Brancaleone (Ravenna).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alberto Modelli

Consulta il sito web di Massimo Andretta

SDGs

Lotta contro il cambiamento climatico

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.