07418 - CHIMICA DELL'AMBIENTE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base della struttura e dei processi chimico-fisici che caratterizzano i vari comparti ambientali: aria, acqua, suolo. Inoltre avrà acquisito i principi fondamentali necessari per valutare il destino degli inquinanti e il loro impatto nell'ambiente. Ha inoltre nozioni sui temi emergenti in campo ambientale con particolare attenzione all’impatto dei processi dell’industria chimica.

Contenuti

Introduzione e Aspetti Trasversali

Presentazione del corso e delle modalità d’esame.

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. Processi di rimozione naturale degli inquinanti atmosferici e piogge acide.

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.

Sostanze solide nelle acque (disciolte, sospese e sedimentabili). 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 argillosi.

Componente organica del suolo: sostanze umiche e non umiche.

Principali proprietà chimico-fisiche del suolo (tessitura, capacità di scambio ionico, reazione del suolo).

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

 

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. Cenni di statistica e propagazione dell’errore. (Attività formativa: Fisica con esercitazioni)

- 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; Acidi e Basi e pH delle relative soluzioni. Idrolisi dei sali e pH. Soluzioni tampone. Titolazioni. Solubilità dei solidi ionici. (Attività formativa: Chimica Generale e Inorganica 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 con Laboratorio)

- Conoscenze di Termodinamica applicabili a sistemi di interesse chimico in condizioni di equilibrio. Equilibri di fase in sistemi monocomponente e pluricomponente. 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)

Testi/Bibliografia

- Materiale presentato durante il corso e messo a disposizione degli studenti in formato elettronico sulla Piattaforma Virtuale (https://virtuale.unibo.it/). Il materiale è accessibile agli studenti iscritti al corso; eventuali password necessarie per accedere ai documenti verranno fornite dal docente.

Il suddetto materiale non comprende dispense, ma rappresenta una linea guida per l’individuazione degli argomenti da affrontare e per il loro studio, deve essere dunque integrato con appunti presi dallo studente durante le lezioni ed eventualmente con i seguenti libri di testo:

Testi Generali Consigliati

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

Stanley E. Manahan, Chimica dell'ambiente, Piccin Editore, 2000

Colin Baird, Michael Cann, Chimica ambientale, Zanichelli, Ed 2006 o successive (versione inglese "Environmental Chemistry", Freeman, Ed 2012 o successive)

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

Testi per approfondimenti specifici

Seinfeld & Pandis, Atmospheric chemistry and physics: from air pollution to climate change, Wiley & Sons, Third Edition, 2016 (eBook) 

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

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

Donald L. Sparks, Environmental soil chemistry, Academic Press, 2003

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.

La frequenza delle lezioni riveste un ruolo fondamentale nella comprensione delle tematiche affrontate e delle loro interconnessioni e implicazioni ambientali. Tutti i contenuti del corso vengono affrontati e sviluppati durante le lezioni, il materiale presentato viene messo a disposizione e rappresenta una linea guida per lo studio, che deve essere integrata con appunti di lezione ed eventualmente libri di testo come indicato nella sezione “Testi/Bibliografia”.

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.  Di norma il corso è tenuto in presenza. Eventuali variazioni delle modalità di erogazione della didattica legate all'emergenza COViD-19 vengono pubblicati alla pagina di Ateneo https://www.unibo.it/it/ateneo/covid-19-misure-adottate-da-alma-mater/covid-misure-universita-di-bologna.

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 10 in totale).

Ad ogni quesito/esercizio è associato un peso (comunicato all'inizio della prova) in relazione alla difficoltà della domanda ed al livello di apprendimento che si intende verificare. Nel caso di domande aperte, rappresentano aspetti oggetto di valutazione: l’attinenza della risposta al quesito, la chiarezza, completezza ed organicità della risposta, l'esplicitazione dei rapporti di causa/effetto, la capacità di rielaborare criticamente le conoscenze acquisite e di esprimersi con un linguaggio scientifico adeguato, la capacità di sintesi (ove richiesta).

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.

In caso di non presentazione all'appello senza essersi cancellati dalla lista, la prova verrà valutata come "ritirato". La prova d'esame, se superata, perde la sua validità all'atto della partecipazione ad un appello successivo.

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). Nel caso di esami in presenza, i fogli necessari per la redazione della prova sono forniti dal docente. Nel caso di esami a distanza, questi vengono sostenuti tramite le piattaforme EOL + ZOOM o Teams.

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

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 ("Virtuale") per i materiali didattici, 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 (Prof. Giorgio Bencivenni, 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