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

Programma:

Aspetti generali della Chimica dell'Ambiente: definizioni. Cenni di Ecologia e 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 e principi di fotochimica. 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 (in particolare 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.

Le proprietà dell'acqua. Idrosfera, ciclo idrologico,  caratteristiche e stratificazione dei corpi d'acqua. Chimica dell'acqua. Scambio ed equilibri con i gas in atmosfera, modello del film stagnante. Ossigeno e anidride carbonica nei corpi d'acqua. Stato di ossidazione. BOD, COD. Equilibri chimici dei carbonati in acqua. Alcalinità e acidità, durezza. Ioni metallici: ossidazione e riduzione, complessazione e chelazione, precipitazione. 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. Struttura 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: scambio ionico, complessazione, adsorbimento e biodegradazione.

Cenni  di gestione dei rifiuti.

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)

- 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 - Legge di Dalton. Mole- Numero di Avogadro. Equilibri in soluzione- Prodotto ionico dell'acqua- pH- Definizioni di acidi e basi- Soluzioni di acidi e basi forti ed il loro pH- Soluzioni di acidi e basi deboli e il pH- Acidi poliprotici- Idrolisi dei sali e pH- Soluzioni tampone. Solubilità dei solidi ionici. (Attività formativa: Chimica Generale e Inorganica con Laboratorio)

- Gruppi funzionali e classificazione dei composti organici (inclusi composti organici naturali: proteine, zuccheri, acidi grassi, ecc.). (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

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

Colin Baird, Michael Cann, Chimica ambientale, Zanichelli, Ed 2006 o 1014

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

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

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

Fondamentale è inoltre l'utilizzo del materiale reso disponibile in rete dal docente (http://campus.unibo.it ) e degli appunti di lezione.

Metodi didattici

Lezioni frontali con il supporto di diapositive in Power-Point e spiegazione di specifici esempi/reazioni/esercizi alla lavagna.

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

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 (da 9 a 13 in totale).

Ad ogni quesito/esercizio è associato un punteggio (comunicato agli studenti all'inizio della prova) in relazione alla difficoltà della domanda ed al livello di apprendimento che si intende verificare, per un totale di 30 punti. 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 valutati positivamente. La prova si ritiene superata con un punteggio minimo di 18 punti. La lode può eventualmente essere assegnata in caso di prova particolarmente meritevole. La prova di esame, se superata, resta valida fino alla sessione successiva, perde comunque validità nel caso ci si presenti ad un nuovo appello.

La prova scritta ha una durata di 3 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 entro le scadenze previste. Coloro che non riuscissero ad iscriversi alla lista, sono tenuti a comunicare tempestivamente (e comunque prima della chiusura ufficiale delle liste di iscrizione) il problema al docente, che avrà facoltà di ammetterli o meno a sostenere la prova.

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).

Strumenti a supporto della didattica

PC, Videoproiettore, Lavagna.

Copia delle slide presentate durante il corso ed eventuale materiale didattico integrativo vengono messi a disposizione degli studenti in formato elettronico sul portale https://elearning-cds.unibo.it/. L'accesso al materiale è riservato a studenti iscritti all'Università di Bologna e la password necessaria per accedere verrà fornita dal docente.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elena Bernardi