Obiettivi formativi
fornire i concetti di base per la comprensione di: i) sorgenti, reazioni, trasporto e destino di entità chimiche nell’aria, acqua e suolo come pure i loro effetti sulla salute umana e sull’ambiente naturale, ii) nuovi approcci per la sintesi industriale di prodotti chimici mediante processi a basso impatto ambientale (Green Chemistry).
Prerequisiti
conoscenze di base di chimica generale, inorganica ed organica
Contenuti dell'insegnamento
- Cenni storici
- Concetti base di chimica dell’ambiente
- Correlazione tra struttura molecolare e proprietà chimica-fisiche
- Contaminanti di origine petrolifera, PCB, diossine, pesticidi, polimeri, detergenti e saponi.
- Reazioni abiotiche di trasformazione e degradazione di tipo idrolitico, ossidativo e fotochimico: aspetti termodinamici e cinetici.
- Chimica delle acque naturali ed inquinamento delle acque
- chimica dell’atmosfera ed inqionamento
- contaminazione del suolo.
- processi di trasporto e distribuzione di specie chimiche nell’ambiente e tra i diversi comparti ambientali
- Confronto tra processi di sintesi industriale “classici” ed a basso impatto ambientale di alcuni composti chimici; reazione ideale, efficienza atomica di una reazione, uso e scelta del solvente di reazione.
- saranno parte integrante del corso le ricerche bibliografiche condotte in modo autonomo da gruppi (composti da 3-4 studenti) di studenti su argomenti assegnati su argomenti del corso; il lavoro dei gruppi verrà esposto a tutta la classe.
Programma esteso
Programma
- Concetto e definizione di inquinante
- Correlazione tra struttura molecolare e proprietà chimico-fisiche, Kow, costante di Henry.
- Correlazione tra struttura chimica e reattività: richiami sugli aspetti termodinamici e cinetici di una reazione chimica.
- Processi abiotici di trasformazione e degradazione: ossidazione, idrolisi, fototrasformazione e fotolisi, metodi di calcolo della costante di velocità di fotodegradazione.
- Cenni sui processi di biotrasformazione e biodegradazione, cinetiche di trasformazione e degradazione.
- Idrocarburi di origine petrolifera: natura chimica del petrolio e suoi componenti principali, cenni sui processi petrolchimici, idrocarburi da petrolio nell’ambiente, dispersione, evaporazione, dissoluzione, fotoossidazione, trasformazioni microbiche dei componenti del petrolio e loro effetti sugli organismi acquatici.
- Bifenili policlorurati , dibenzofurani e dibenzodiossine: nomenclatura, origine, propietà chimico-fisiche, distribuzione e comportamento ambientale, tossicità, ITEF.
- Polimeri sintetici: classificazione e definizioni, metodi di polimerizzazione, caratteristiche ambientali di polimeri sintetici, combustione, biodegradazione, fotodegradazione, riciclo.
- Pesticidi: (idrocarburi clorurati, organofosfati, carbammati piretrine e piretroidi, erbicidi) struttura chimica, sintesi, proprietà chimico-fisiche, comportamento nell’ambiente, tossicità e bioaccumulazione, effetti ecologici.
- Composti aromatici policiclici: natura chimica, origine e loro comportamento ambientale, cancerogenicità, tossicità effetti sulla salute umana e sull’ambiente.
- Saponi detergenti e surfattanti anioni, neutri e cationici: classificazione, sintesi di saponi, alchilbanzensolfonati, alchiletossilati, glucosidi, detergenti, biodegradazione, assorbimento e bioaccumulazione
- Chimica delle acque naturali: ciclo del carbonio e dell’azoto, acque interne e marine, salinità, profilo verticale della composizione chimica
- Inqionamento delle acqueinfluenza di processi chimici sull’ossigeno disciolto, BOD, cinetica della riduzione del BOD, variazione stagionale e profilo verticale dell’ossigeno disciolto, prosessi di degradazione anaerobica in corpi idrici, risaturazione.
- Chimica dell’atmosfera e suo inquinamento: profilo verticale di pressione e temperatura, radicale OH, ozono, idrocarburi nell’atmosfera. CFC; classificazione, loro effetto sulla chimica dell’atmosfera, ODP e loro GWP. NOx, SOx: origine, tossicità e destino ambientale.
- Contaminazione del suolo: distribuzione dei contaminanti nel suolo, equilibri di distribuzione suolo/acqua, suolo/organismo effetti ecologici.
- Distribuzione di inquinanti nell’ambiente: equilibri di distribuzione di un inquinante tra due comparti ambientali, concetto di fugacità, fugacità e distribuzione, fattore di fugacità Z, distribuzione di un inquinante in un sistema modello (acquario), esempi di calcolo.
- Principi fondamentali di Green Chemistry, confronto tra processi di sintesi industriale “classici” ed a basso impatto ambientale di alcuni composti chimici. Reazione ideale, efficienza atomica, Environmental factor E, uso e scelta di solventi.
- Chiave di lettura “chimica” del D. Lgs. n. 81/2008
Bibliografia
bibliografia consigliata: Des W. Connels: Basic Concepts of Environmental chemistry, Lewis Publishers, N.Y. (1997); Ian J. Tinsley: Chemical Concepts in Pollutant Behaviour, second Edition, Wiley Interscience (2004); Clair N. Sawyer, Perry L. McCarty, Gene F. Parkin: Chemistry for Environmental Engineering and Science, Fifth Edition, Mc Graw Hill (2003).
Metodi didattici
lezioni frontali e seminari organizzati dagli studenti
Modalità verifica apprendimento
verrà valutata la capacità del candidato di accedere in modo autonomo alle fonti di letteratura primaria riguardanti un problema ambientale specifico e di inquadrarlo in modo critico attraverso l’applicazione dei concetti teorici del corso.
Altre informazioni
All'inizio delle lezioni vengono distribuite le fotocopie del materiale didattico utilizzato durante il corso
