07418 - CHIMICA DELL'AMBIENTE

Scheda insegnamento

SDGs

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

Salute e benessere Energia pulita e accessibile Lotta contro il cambiamento climatico La vita sulla terra

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base dei processi che intervengono nei vari comparti ambientali, aria, acqua, suolo, a livello naturale ed antropico. Lo studente acquisisce conoscenze di base dei principi chimici e fisici fondamentali necessari per valutare il destino degli inquinanti e il loro impatto nell'ambiente, con conoscenze più specifiche riguardanti i temi ambientali emergenti. Inoltre, avrà una conoscenza di massima della legislazione specifica dei principali argomenti trattati.

Contenuti

Prerequisiti

- Funzioni elementari: potenze, radici, esponenziali e logaritmi. Soluzione di equazioni algebriche (Attività formativa: Matematica con esercitazioni)

- Conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relazioni che le legano, principali unità di misura. (Attività formativa: Fisica con esercitazioni). Cenni di statistica, sorgenti di incertezza e propagazione dell’errore. (Attività formative: Fisica con esercitazioni; Chimica Analitica con Laboratorio)

- Mole, Numero di Avogadro. Nomenclatura. Reazioni chimiche e loro bilanciamento. L'equazione di stato dei gas perfetti; Il significato di pressione e temperatura di un gas; Miscele di gas; Pressioni parziali. Definizioni di concentrazioni e conversione fra le diverse unità di concentrazione; Legge di azione di massa; Costanti di equilibrio e loro utilizzo. Equilibri in soluzione; Prodotto ionico dell'acqua; pH. (Attività formativa: Chimica Generale e Inorganica con Laboratorio). Acidi e Basi e pH delle relative soluzioni. Idrolisi dei sali e pH. Soluzioni tampone. Solubilità. Precipitazione. Formazione di complessi. Titolazioni. (Attività formativa: Chimica Generale e Inorganica con Laboratorio; Chimica Analitica con Laboratorio)

- Proprietà generali dei metalli di transizione. Gli stati di ossidazione intermedi ed i composti di coordinazione. Struttura e proprietà dei composti di coordinazione: i numeri di coordinazione, l'isomeria, l'effetto chelato. (Attività formativa: Chimica Inorganica con Laboratorio)

- Nomenclatura e struttura dei composti organici composti organici (inclusi composti organici naturali: proteine, zuccheri, acidi grassi, ecc.). Reattività dei principali gruppi funzionali. (Attività formativa: Chimica Organica I con Laboratorio)

- Conoscenze di Termodinamica applicabili a sistemi di interesse chimico in condizioni di equilibrio. Equilibri di fase in sistemi monocomponente e pluri-componente. La legge di stato del gas ideale. Frazione molare e pressione parziale. Primo e secondo principio della termodinamica. Trasformazioni fisiche delle sostanze pure. Le miscele semplici. Principi di fotochimica e reazioni radicaliche. (Attività formativa: Chimica Fisica I)

Programma

Introduzione

Presentazione del corso e delle modalità d’esame.

Aspetti Trasversali

Cenni di sostenibilità ambientale.

La complessità dei processi ambientali: i cicli biogeochimici.

Inquinamento, inquinanti e loro percorso nell'ambiente, principali proprietà chimico-fisiche rilevanti dal punto di vista ambientale.

Chimica dell'Atmosfera

Struttura e caratteristiche chimico-fisiche dell'atmosfera. Radiazione solare.

Ciclo di Chapman e cicli catalitici di distruzione dell'ozono in stratosfera; il “buco nell’ozono” e i meccanismi connessi alla sua formazione.

Effetto serra, gas serra, riscaldamento globale e cambiamenti climatici.

La troposfera. Strato limite planetario. Sorgenti, reazioni ed effetti dei principali composti inorganici ed organici in troposfera (radicale OH, composti dello zolfo e dell'azoto, ozono troposferico, VOC, IPA, diossine, PCB, metalli pesanti). Smog fotochimico. Particolato atmosferico: classificazione, processi di formazione, composizione chimica, effetti ambientali e sanitari. Rimozione degli inquinanti atmosferici, piogge acide e loro impatto.

Chimica dell'Acqua

Proprietà dell'acqua, idrosfera e ciclo idrologico. Caratteristiche e stratificazione dei corpi d'acqua.

Scambio ed equilibri con i gas in atmosfera: legge di Henry e modello del film stagnante. Ossigeno e anidride carbonica nei corpi d'acqua. Disponibilità di ossigeno, BOD, COD. Equilibri chimici dei carbonati in acqua.

Alcalinità, acidità, durezza. I metalli nelle acque.

Il materiale disciolto, il materiale particellato e i sedimenti. Interazione dell'acqua con le altre fasi.

Principali inquinanti organici ed inorganici, sorgenti, reazioni ed effetti.

Chimica del Suolo

Geosfera e sistema suolo. Processi di alterazione chimico-fisica delle rocce. Processi e fattori determinanti la formazione dei suoli. Gli orizzonti del suolo e le loro principali caratteristiche.

Componente inorganica del suolo. Struttura e proprietà dei minerali silicatici e argillosi.

Componente organica del suolo: sostanze umiche e non umiche.

Proprietà chimico-fisiche del suolo.

Principali contaminanti organici ed inorganici, fonti e interazioni con le componenti del suolo.

Cenni di gestione dei rifiuti

Testi/Bibliografia

Necessari

Fondamentale è la consultazione di:

- Materiale presentato durante il corso ed eventuale materiale didattico integrativo messo a disposizione degli studenti in formato elettronico sulla Piattaforma per gli Insegnamenti OnLine – IOL (https://iol.unibo.it ). Il materiale è accessibile agli studenti iscritti al corso; eventuali password necessarie per accedere ai documenti verranno fornite dal docente.

- Appunti di lezione.

Testi Consigliati

La consultazione dei testi sotto indicati è fortemente raccomandata per consolidare, ampliare e approfondire i temi trattati a lezione, tuttavia nessuno di essi viene seguito integralmente come libro di testo.

Stanley E. Manan, Chimica dell'ambiente, Piccin Editore, 2000 oppure Stanley E. Manan, Environmental Chemistry, Ninth Edition, CRC Press 2010 (Libro Elettronico)

Colin Baird, Michael Cann, Environmental Chemistry, Freeman, Ed 2005 (oppure edizioni successive o versione italiana “Chimica dell’Ambiente”, Zanichelli Ed. 2006 o 2014)

Grady Hanrahan, Key concepts in environmental chemistry, Elsevier (http://www.sciencedirect.com/science/book/9780123749932)

Seinfeld & Pandis, Atmospheric chemistry and physics: from air pollution to climate change, Wiley & Sons, 2006

Stumm W, Morgan J.J. Aquatic chemistry: chemical equilibria and rates in natural waters, Wiley, 1996 (Libro elettronico)

Strawn, Daniel. Chichester, Soil Chemistry, John Wiley & Sons, 2015. (Libro elettronico)

Metodi didattici

Il corso viene dettato attraverso lezioni frontali svolte sia con il supporto di presentazioni Power-Point e filmati che attraverso l’illustrazione di schemi/reazioni/esercizi alla lavagna.

Durante la trattazione degli argomenti indicati nel programma, può essere previsto lo svolgimento di esercizi, esercitazioni, attività di gruppo e/o la presentazione di casi studio.

Vengono svolte periodiche sessioni interattive di autovalutazione e ripasso, anche attraverso il supporto di App gratuite per Smartphone.

Il corso potrà essere integrato da lezioni di approfondimento su temi specifici, tenute da esperti esterni.

La frequenza delle lezioni riveste un ruolo importante nella comprensione delle tematiche affrontate e delle loro interconnessioni e implicazioni ambientali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso il solo esame finale, che ha lo scopo di accertare il livello raggiunto nell'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese:

- conoscenza della struttura e dei principali processi chimico-fisici che caratterizzano i vari comparti ambientali: aria, acqua, suolo

- conoscenza dei principali inquinanti, delle loro sorgenti e del loro comportamento nell’ambiente

- capacità di utilizzare le conoscenze acquisite per valutare le possibili interazioni di un inquinante con l’ambiente e le potenziali criticità ambientali legate ad attività antropiche.

L'esame finale consiste nello svolgimento di una prova scritta composta da quesiti a risposta aperta, quesiti a risposta multipla ed esercizi sulle tematiche trattate nel corso (max 13 in totale).

Ad ogni quesito/esercizio è associato un peso (comunicato agli studenti all'inizio della prova) in relazione alla difficoltà della domanda ed al livello di apprendimento che si intende verificare. Nel caso di domande aperte, l’attinenza della risposta rispetto a quanto richiesto, la completezza e chiarezza espositiva, la capacità di sintesi (ove richiesta), la capacità di rielaborare criticamente le conoscenze acquisite e di esprimersi con un linguaggio scientifico adeguato rappresentano aspetti oggetto di valutazione. La valutazione è espressa in trentesimi e la prova si ritiene superata con una votazione minima di 18/30. La lode viene assegnata in caso di prova particolarmente meritevole.

La prova scritta ha una durata massima di 2.5 ore.

Durante la prova non è ammesso l'uso di libri di testo o di appunti di lezione, è necessario presentarsi muniti di calcolatrice (non è ammessa quella disponibile su dispositivi tipo tablet o cellulari). I fogli necessari per la redazione della prova sono forniti dai docenti.

Per sostenere la prova d'esame è necessaria l'iscrizione tramite AlmaEsami (https://almaesami.unibo.it/) entro le scadenze previste per ciascun appello (visibili alla voce “Appelli d’esame” nella sezione Didattica del Sito Docente).

Nel caso di appelli con meno di 4 iscritti il docente potrà valutare se far sostenere l’esame finale in forma orale (l’esame orale è organizzato in modo analogo alla prova scritta).

Si suggerisce agli studenti con disabilità o DSA di richiedere supporto almeno 15 giorni prima della data d’appello, attraverso la mail istituzionale, mandando una mail al docente e mettendo in copia il Servizio Studenti con Disabilità e DSA dell’Università di Bologna (http://www.studentidisabili.unibo.it/).

Strumenti a supporto della didattica

PC, Videoproiettore, Lavagna, Piattaforma Moodle per gli Insegnamenti OnLine (IOL), App gratuite per Smartphone.

Gli studenti con DSA o Disabilità possono contattare il Servizio Studenti con Disabilità e DSA dell’Università di Bologna (http://www.studentidisabili.unibo.it/) e il referente del Dipartimento (giorgio.bencivenni2@unibo.it) o il docente del corso per concordare le modalità più adatte per consultare il materiale didattico e accedere alle aule per le lezioni frontali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elena Bernardi