Obiettivi formativi
Al termine del corso lo studente dovrebbe aver acquisito conoscenze e competenze relative al corretto approccio metodologico per affrontare uno specifico problema ambientale con particolare riguardo ai concetti di base per la comprensione di:
i) sorgenti, reazioni, trasporto distribuzione e destino di entità chimiche di origine organica 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)
iii) Cenni sul trattamento dei rifiuti nucleari
Prerequisiti
conoscenze di base di chimica generale, inorganica ed organica
Contenuti dell'insegnamento
1. Cenni storici
2. Concetti base di chimica dell’ambiente
3. Correlazione tra struttura molecolare e proprietà chimica-fisiche
4. Contaminanti di origine petrolifera, PCB, diossine, pesticidi, polimeri, detergenti e saponi.
5. Reazioni abiotiche di trasformazione e degradazione di tipo idrolitico,ossidativo e fotochimico: aspetti termodinamici e cinetici.
6. Chimica delle acque naturali ed inquinamento delle acque
7. chimica dell’atmosfera ed inquinamento
8. contaminazione del suolo.
9. processi di trasporto e distribuzione di specie chimiche nell’ambiente e tra i diversi comparti ambientali
10. 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.
11. 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.
In particolare, durante le lezioni relative ai contenuti 1-5 è fornita la chiave di lettura delle informazione chimiche e strutturali che caratterizzano le principali classi di inquinanti organici come base di partenza metodologica per la comprensione della loro persistenza, distribuzione ed effetti sugli organismi viventi.
Attraverso gli argomenti trattati nei punti 6-9 viene fornita una base metodologica per la comprensione dei fondamentali processi chimici dei comparti ambientali e della distribuzione degli inquinanti tra i diversi comparti ambientali.
Attraverso il punto 10 si intende stimolare la capacità degli studenti ad attingere in modo autonomo a fonti di letteratura scientifica primaria e secondaria, a coordinare tra di loro conoscenze e competenze per approfondire e saper discutere con l’intera classe un argomento assegnato inerente gli aspetti generali del corso.
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
Tipo testo Testo
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.
Bibliografia
riferimento bibliografia consigliata: a) Des W. Connels: Basic Concepts of Environmental
chemistry, Lewis Publishers, N.Y. (1997); b) Ian J. Tinsley: Chemical
Concepts in Pollutant Behaviour, second Edition, Wiley Interscience
(2004); c) Clair N. Sawyer, Perry L. McCarty, Gene F. Parkin: Chemistry for
Environmental Engineering and Science, Fifth Edition, Mc Graw Hill(2003).
Testi in lingua italiana:
a) C. Baird, M. Cann: Chimica Ambientale, terza edizione, Zanichelli Editore
b) S. E. Manahan: Chimica dell'Ambiente, Piccin Editore
c) materiale didattico fornito dal Docente
Metodi didattici
Crediti 6; 47 ore di attività in aula suddivise in 35 ore di lezione frontale e 12 di esercitazioni. Queste ultime consistono in attività seminariale svolta da piccoli gruppi di 2-3 studenti rivolta a tutti gli atri su argomenti assegnati al gruppo dal docente. Queste attività seminariali hanno il preciso scopo di indurre gli studenti ad inquadrare in una logica di contesto gli argomenti teorici trattati durante le lezioni frontali.
Modalità verifica apprendimento
l'esame è orale; verrà valutata la capacità del candidato di discutere in modo integrato e di inquadrare in modo critico gli argomenti trattati durante il corso. Verrà altresì valutata la capacità del candidato/a di comunicare utilizzando in modo rigoroso il linguaggio disciplinare.
Altre informazioni
All'inizio delle lezioni verrà distribuito agli studenti un file in formato PDF contenente il materiale didattico del corso
