07418 - CHIMICA DELL'AMBIENTE

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

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.

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.

Troposfera e 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). Smog fotochimico. Particolato atmosferico: classificazione, processi di formazione, composizione chimica, effetti ambientali e sanitari. Processi di rimozione naturale degli inquinanti atmosferici.

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).

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; principali grandezze fisiche e le relazioni che le legano; principali unità di misura.

- Nomenclatura dei composti inorganici ed organici.

- Trasformazioni fisiche delle sostanze pure.

- Equazione di stato dei gas perfetti. Frazione molare e pressione parziale. Conversione fra le diverse unità di concentrazione.

- Reazioni chimiche e fotochimiche. Costanti di equilibrio ed equilibri in soluzione. pH, acidi, basi e soluzioni tampone. Formazione di complessi.

- Reattività dei principali gruppi funzionali nelle molecole organiche.

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

Per consolidare, ampliare e approfondire i temi trattati a lezione, è fortemente raccomandata la consultazione di uno o più fra i testi sottoindicati; tuttavia nessuno di essi viene seguito integralmente.

Colin Baird, Michael Cann, Environmental Chemistry, Freeman, Ed 2012 o successive (oppure versione italiana “Chimica dell’Ambiente”, Zanichelli Ed. 2013 o successive)

Gary W. vanLoon and Stephen J. Duffy, Environmental chemistry: a global perspective, Oxford Press, 4th Edition

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

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

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)

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.

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”.

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 (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 e 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 dai docenti. Nel caso di esami a distanza per ragioni emergenziali, 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/) inderogablimente 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, Virtual Learning Environment ("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