B2150 - CHIMICA ANALITICA DEGLI INQUINANTI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede le conoscenze di base delle principali metodologie chimico-analitiche utilizzate nell'analisi di ioni inorganici, sostanze naturali, metaboliti, tossici in matrici di interesse ambientale, acquisite anche mediante attività di esercitazioni di laboratorio a posto singolo ed esercitazioni di tipo informatico per l’elaborazione statistica dei dati sperimentali. In particolare, lo studente è in grado di: - comprendere l'informazione chimica ottenibile dalle principali tecniche analitiche; - elaborare, analizzare ed interpretare in maniera critica il risultato di un’analisi; - definire un corretto approccio nell'analisi chimica e nella relativa refertazione.

Contenuti

Lezioni frontali (3 CFU, 24 ore)

- Analisi strumentale, calibrazione e validazione (8 ore). Analisi strumentale e curve di calibrazione, costruzione di una curva di calibrazione, linearizzazione delle curve di calibrazione, principi della analisi di regressione, coefficiente di determinazione, errore sui valori interpolati, valutazione della qualità di una retta di calibrazione, metodi di calibrazione (calibrazione esterna, calibrazione interna, calibrazione con aggiunta standard), validazione di una metodica analitica, caratteristiche di una metodica analitica (accuratezza, precisione, specificità e selettività, linearità, intervallo dinamico, LOD, LOQ, robustezza), campioni di controllo, controllo di qualità, carte di controllo.

- Tecniche di analisi strumentale (8 ore). Metodi di analisi spettroscopici: spettri atomici e molecolari, analisi quantitativa (legge di Lambert-Beer), spettroscopia molecolare di assorbimento, configurazioni strumentali, spettroscopia molecolare di emissione, spettrofluorimetri, analisi quantitativa, turbidimetria e nefelometria, spettroscopia atomica, atomizzazione ed atomizzatori (a fiamma, elettrotermici e a plasma), tecniche in assorbimento, in emissione e con rivelazione mediante spettrometria di massa. Metodi di analisi potenziometrici: elettrodi ionoselettivi a membrana, elettrodo a vetro per la misura del pH, elettrodi ionoselettivi per altri ioni, sonde sensibili ai gas. Metodi di analisi cromatografici: tecniche cromatografiche, teoria della separazione cromatografica, analisi qualitativa e quantitativa, gascromatografia (gas di trasporto, sistema di iniezione, colonne, rivelatori, gascromatografia gas-liquido e gas-solido, cromatografia a temperatura programmata), cromatografia liquida ad alta prestazione (fase mobile, pompe, sistema di iniezione, colonne, rivelatori, tipi di cromatografia liquida, cromatografia in gradiente di eluizione).

- Analisi degli inquinanti (8 ore). Generalità e caratteristiche delle principali classi di inquinanti: produzione, trasporto, distribuzione, bioaccumulazione, procedure di campionamento e conservazione del campione. Parametri di qualità delle acque e metodi per la loro misura: solidi, ossigeno disciolto, BOD, COD, pH, conduttività, durezza, comuni ioni inorganici. Composti organici volatili: trattamento del campione (estrazione in spazio di testa statica e dinamica, microestrazione in fase solida), analisi gascromatografica. Composti organici semivolatili e non volatili: trattamento del campione (estrazione liquido-liquido, estrazione in fase solida, estrazione solido-liquido, estrazione assistita da microonde, estrazione accelerata con solvente), analisi mediante HPLC. Metalli: trattamento del campione (estrazione liquido-liquido, estrazione in fase solida, formazione di idruri gassosi, incenerimento, digestione ad umido, digestione assistita da microonde, analisi di speciazione), analisi mediante spettroscopia atomica, spettrofotometria, metodi elettrochimici. Inquinanti atmosferici: tecniche di campionamento di inquinanti atmosferici (sistemi ad assorbimento attivo e passivo, sistemi di campionamento per il particolato atmosferico e delle ricadute al suolo), sistemi di monitoraggio a distanza, analisi chimica diretta del particolato.

Esercitazioni pratiche e di laboratorio (3 CFU, 36 ore)

- Esercitazioni pratiche. Nozioni di base su Microsoft Excel. Impiego di Excel per l’elaborazione dei dati, costruzione di grafici, tracciamento e linearizzazione di curve di calibrazione. Impiego di Excel per la stesura delle relazioni di laboratorio.

- Esercitazioni di laboratorio. Determinazione spettrofotometrica dei nitriti, determinazione spettrofotometrica dello ione ferro con aggiunta di standard, determinazione turbidimetrica dei solfati, determinazione spettrofotometrica dello ione fosfato mediante micrometodo in piastra a 96 pozzetti, determinazione potenziometrica dello ione ammonio, determinazione di modulatori endocrini mediante cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC).

Testi/Bibliografia

Slide PowerPoint delle lezioni, materiale didattico integrativo (es. approfondimenti, filmati, esercizi, quiz), materiale per le esercitazioni in aula informatica, istruzioni per le esercitazioni di laboratorio e per la stesura delle relazioni saranno reperibili su “Virtuale” (https://virtuale.unibo.it, accesso con credenziali riservato agli studenti iscritti all'Università di Bologna).

Testi consigliati

- Fondamenti di Chimica Analitica di Skoog e West - J.F. Holler, S.R. Crouch - 3° Ed. (EdiSES, 2015).

- Chimica Analitica Quantitativa - D.C Harris - 3° Ed. (Zanichelli, 2017).

- Chimica Ambientale - C. Baird, M. Cann - 3° Ed (Zanichelli, 2013).

- Le analisi chimiche ambientali. Dal campionamento al dato - G. Biagio - 1° Ed. (Hoepli, 2020)

Metodi didattici

Nel corso delle lezioni frontali verranno presentati e discussi gli argomenti del corso, con approfondimenti teorici ed esempi applicativi. Le esercitazioni pratiche permetteranno di applicare le conoscenze acquisite alla interpretazione di dati sperimentali (es. elaborazione di dati, costruzione di curve di calibrazione, applicazione dei diversi metodi di calibrazione). Le esercitazioni di laboratorio a posto singolo hanno lo scopo di consentire a ciascun studente di acquisire la conoscenza di alcune tecniche analitiche strumentali impiegate in analisi ambientale e la manualità necessaria per poter operare in un laboratorio secondo principi di qualità e sicurezza. Le esercitazioni includono l’analisi di campioni incogniti. Lo studente elaborerà i risultati ottenuti in laboratorio facendo uso degli strumenti appresi durante in corso e presenterà relazioni con l’analisi dei dati e la concentrazione del proprio campione incognito. La frequenza alle esercitazioni di laboratorio è obbligatoria (è necessario svolgere almeno l’80% delle esperienze).

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento da parte di tutti gli studenti dei Moduli 1 e 2 in modalità e-learning e la partecipazione al Modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del Modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Verifica delle conoscenze su tutto il programma svolto a lezione mediante le seguenti prove.

- Esame orale sugli argomenti affrontati durante il corso, volto ad accertare l'acquisizione da parte dello studente delle conoscenze e delle abilità attese. In particolare, verranno valutate: conoscenza delle procedure di calibrazione impiegate in analisi chimica strumentale e delle principali informazioni richieste per la validazione di una metodica analitica, comprensione dei principi di base e delle applicazioni delle principali tecniche analitiche strumentali impiegate in analisi ambientale, conoscenza delle procedure relative al campionamento, al trattamento e all'analisi degli inquinanti nelle più comuni matrici ambientali (aria, acqua, suolo). La valutazione sarà basata sulla dimostrazione della comprensione critica degli argomenti e della capacità di discuterli.

- Valutazione delle esercitazioni di laboratorio condotta sulle relazioni presentate dallo studente. Verranno considerate la correttezza delle procedure utilizzate per l’elaborazione dei dati sperimentali e la concordanza dei risultati ottenuti con le reali concentrazioni dei campioni incogniti. La consegna delle relazioni di laboratorio secondo le modalità che verranno comunicate durante il laboratorio è indispensabile per sostenere l’esame finale.

Il voto complessivo consisterà nella somma dei voti ottenuti nell’esame orale (massimo 20/30) e nelle esercitazioni di laboratorio (massimo 10/30).

Il voto finale del corso di “Chimica degli Inquinanti (C.I.)” sarà la media dei voti ottenuti in questo corso e in quello di “Chimica delle Sostanze Organiche Inquinanti”.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, aula informatica, laboratorio analitico attrezzato con la strumentazione necessaria per l’esecuzione di analisi strumentali a posto singolo. Tutto il materiale didattico verrà messo a disposizione in formato elettronico su “Virtuale” (https://virtuale.unibo.it, accesso con credenziali riservato agli studenti iscritti all'Università di Bologna).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Donato Calabria