CdSSCIENZE AMBIENTALI
Codice286CC
CFU6
PeriodoAnnuale
LinguaItaliano
Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze sui processi chimici e fisici che avvengono nell’atmosfera, sui cicli geochimici che la coinvogono, sui principali inquinamenti atmosferici e sui possibili cambiamenti climatici dovuti ai gas ad effetto serra. Inoltre, lo studente avrà acquisito competenze riguardanti le principali tecniche utilizzate in un monitoraggio ambientale, dalle più comuni tecniche di campionamento, al pretrattamento e purificazione del campione, fino all'analisi critica dei dati ottenuti.
After attending the course the student will have acquired knowledge about the chemical and physical processes that occur in the atmosphere, the geochemical cycles that involve it, the most important atmospheric pollutants and the possible climate changes caused by the greenhouse gases. Moreover, the student will be aware of the main analytical techniques used in environmental monitoring as regards the most common sampling techniques and the assessment of the analytical data obtained.
L’accertamento delle conoscenze acquisite avverrà tramite l’esame finale.
The acquired knowledge will be assessed by the final exam.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di
- discutere e approfondire autonomamente gli argomenti del corso;
- eseguire semplici calcoli per quantificare le caratteristiche chimiche dei sistemi naturali e i processi che vi avvengono;
- intraprendere il monitoraggio e la valutazione di problemi di inquinamento seguendo la guida di un esperto.
After attending the course the student will be able to:
- discuss and carry on independently further studies on the topics of the course;
- perform simple calculations to quantify the chemical properties of natural systems and the processes occurring in them;
- undertake the monitoring and assessment of pollution problems under the guidance of an expert.
L’accertamento delle capacità acquisite avverrà tramite l’esame finale.
The acquired abilities will be assessed by the final exam.
Lo studente potrà sviluppare interesse, sensibilità e senso critico verso problematiche ambientali. Ciò potrebbe anche influenzare il suo orientamento politico.
The student will possibly develop interest, awareness and critical thinking about environmental issues. As a consequence, his/her political attitude may also be affected.
L’interesse degli studenti verso le tematiche del corso è stimolato e (in minor misura) verificato da domande e proposte di discussione dei docenti.
The interest of the students towards the topics of the course is stimulated and (to a lesser extent) ascertained by questions and discussion proposals of the teachers.
Conoscenze di base di chimica generale, di fisica e di biologia. Interesse per le tematiche ambientali. Capacità pratiche della vita di ogni giorno o almeno una buona dose di immaginazione.
Basic background of general chemistry, physics and biology. Interest for environmental issues. Practical abilities of everyday life, or at least a good deal of imagination.
Per quanto riguarda il modulo “Chimica dell’Atmosfera”, l’insegnamento consiste di lezioni frontali, con uso parsimonioso di tabelle, grafici e figure proiettate. Sono fornite note delle lezioni del docente che coprono succintamente l’intero programma. Per quanto riguarda il modulo “Monitoraggio Ambientale”, l’insegnamento comprende tutorial didattici e casi-studio. Si utilizzano data base per la ricerca di metodi analitici. Si propongono esercizi basati su casi di studio e discussioni su temi specifici.
As to the “Atmospheric Chemistry” module, the teaching consists of lectures with limited use of projected tables, diagrams and pictures. The lecture notes of the teacher cover concisely the whole programme. The “Environmental Monitoring” module consists of lecturers tutorials and case studies. The use of data bases for searching analytical methods is presented. Exercises from case studies and discussions on specific themes are proposed.
Modulo "Chimica dell'Atmosfera"
Dinamica di sistemi naturali: equilibrio termodinamico, stato stazionario, retroazioni positive e negative, crescita esponenziale (popolazioni), decadimento esponenziale (radioattività). Struttura dell’atmosfera, dipendenza della pressione e della temperatura dall’altitudine, processi di trasporto e convezione. Cicli geochimici del carbonio, dell’azoto, dell’ossigeno, dello zolfo e dell’acqua. Bilancio energetico globale, gas a effetto serra e clima, analisi e previsione dei cambiamenti climatici. Chimica della stratosfera, ciclo dell’ozono. Particolato atmosferico: classificazione granulometrica, deposizione secca e umida, coalescenza, evaporazione/condensazione. Inquinanti generati da combustioni. Azioni di mitigazione e abbattimento. Smog classico e piogge acide. Smog fotochimico e processi ossidativi in atmosfera.
Modulo "Monitoraggio Ambientale".
Elementi basilari della chimica ambientale; definizioni ed esempi di contaminazione e inquinamento, contaminazione abiotica e biotica (bioconcentrazione, bioaccumulo e biomagnificazione), TEQ; valutazione della qualità ambientale; standard di qualità ambientale. Contaminazione e inquinamento, fonti naturali e antropiche, determinazione dei livelli di fondo, ripartizione delle fonti; inquinanti prioritari ed emergenti, principali classi inquinanti come idrocarburi, organoalogenati (es. PCB, pesticidi, PF, PBDE, PCN, VOC, VHOC, IPA, POP, PPCP, ecc.), polimeri, metalli, composti organometallici, farmaci e prodotti per la cura personale; sostanze chimiche, identità molecolare, proprietà chimiche che influenzano il destino ambientale, naturale e artificiale; correlazione tra struttura molecolare e proprietà fisico-chimiche, destino e comportamento ambientali; coefficienti di ripartizione e fattore di concentrazione, matrici ambientali (caratteristiche chimiche e fisiche, distribuzione dei contaminanti, metodi di campionamento e stoccaggio); fenomeni di trasporto e distribuzione di specie chimiche nell'ambiente e tra le diverse matrici ambientali; monitoraggio chimico (idrolisi, fotodegradazione, biodegradazione); monitoraggio dell'inquinamento, strumenti predittivi e retrospettivi nel monitoraggio ambientale.
"Atmospheric Chemistry" module.
Dynamics of natural systems: thermodynamic equilibrium, stationary state, positive and negative feedbacks, exponential growth (populations), exponential decay (radioactivity). Structure of the atmosphere, dependence of pressure and temperature on altitude, transport processes and convection. Geochemical cycles of carbon, nitrogen, oxygen, sulphur and water. Global energy balance, greenhouse gases and climate, analysis and prediction of climate changes. Chemistry of the stratosphere, ozone cycle. Particulate matter: granulometric classification, dry and wet deposition, evaporation/condensation. Pollutants generated by combustions. Mitigation and removal actions. Classical smog and acid depositions. Photochemical smog and atmospheric oxidation processes.
"Environmental Monitoring" module.
Bases of Environmental Chemistry; definitions and examples of contamination and pollution, abiotic and biotic contamination (bioconcentration, bioaccumulation and biomagnification), TEQ; evaluation of environmental quality; environmental quality standards. Contamination and pollution, natural and anthropic sources, determination of background levels, source apportionment; priority and emergent pollutants, principal pollutant classes as hydrocarbons, organoalogenated (eg, PCBs, pesticides, PFs, PBDE, PCN, VOCs, VHOCs, PAHs, POPs, PPCPs, etc.), polymers, metals, organometallic compounds, drugs and personal care products; chemical substances, molecular identity, chemical properties affecting environmental fate, natural and artificial; correlation between molecular structure and physico-chemical properties, environmental fate and behaviour; partition coefficients and concentration factor, the environmental matrices (chemical and physical characteristics, distribution of contaminants, methods of sampling and storage); transport phenomena and distribution of chemical species in the environment and between the different environmental matrices; Chemical monitoring (hydrolysis, photodegradation, biodegradation); pollution monitoring, predictive and retrospective tools in environmental monitoring.
Per il modulo "Chimica dell'Atmosfera": R. P. Wayne, "Chemistry of the Atmospheres"; J. H. Seinfeld, S. N. Pandis, "Atmospheric chemistry and physics"; A. Dessler, “Introduction to modern climate change"; F. M. Butera, “Affrontare la complessità - Per governare la transizione ecologica”; note delle lezioni del docente.
Per il modulo "Monitoraggio Ambientale":
Colin Baird , Michael Cann - CHIMICA AMBIENTALE - Seconda edizione italiana condotta sulla terza edizione americana, 2006, - ISBN: 9788808170408
Handbook of Water Analysis, Editore Leo M.L. Nollet, Casa editrice: Marcell Dekker, New York (ISBN 0-8247-8433-2)
E. Manahan, Chimica dell'ambiente. Piccin, 2000 ISBN:8829913871
For the "Atmospheric Chemistry module: R. P. Wayne, "Chemistry of the Atmospheres"; J. H. Seinfeld, S. N. Pandis, "Atmospheric chemistry and physics"; A. Dessler, “Introduction to modern climate change"; F. M. Butera, “Affrontare la complessità - Per governare la transizione ecologica”; lecture notes of the teacher.
For the "Environmental Monitoring" module:
Colin Baird , Michael Cann - Environmental Chemistry
Handbook of Water Analysis, Leo M.L. Nollet Ed., Dekker, New York (ISBN 0-8247-8433-2)
E. Manahan, Environmental Chemistry, CRC Press
L’esame consiste in una prova orale. Per quanto riguarda il modulo “Chimica dell’Atmosfera”, la prima domanda è solitamente scelta a caso in un database a disposizione degli studenti sul sito e-learning (https://polo3.elearning.unipi.it/course/view.php?id=2750). Possono essere proposti semplici esercizi numerici. Per quanto riguarda il modulo “Monitoraggio Ambientale”, l’esame consiste in una prova orale che dura orientativamente un’ora. Agli studenti sarà richiesto di discutere un caso studio di monitoraggio chimico. Verranno esaminati i seguenti aspetti: bibliografia, obiettivi e conclusioni sulla qualità ambientale, validazione del metodo, presentazione dei dati, caratteristiche delle sostanze inquinanti e della matrice. Durante la prova orale lo studente deve essere in grado di dimostrare la propria conoscenza del materiale del corso ed essere in grado di discuterne i contenuti con attenzione e con correttezza di espressione. Con la presentazione orale, da fare all'insegnante e agli altri studenti, lo studente deve dimostrare la capacità di affrontare un problema di ricerca circoscritto e organizzare un'esposizione efficace dei risultati.
The exam is oral. Concerning the “Atmospheric Chemistry” module, the first question is usually chosen at random from a database available to the students in the e-learning web site (https://polo3.elearning.unipi.it/course/view.php?id=2750). Simple numerical exercises can be proposed. Concerning the “Environmental Monitoring” module, the students will be required to discuss a case study of chemical monitoring. The following aspects will be examined: bibliography, objectives and conclusion on environmental quality, method validation, presentation of data, pollutant and matrix characteristics. During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and be able to discuss the reading matter thoughtfully and with propriety of expression. - With the oral presentation, to be made to the teacher and the other students, the student must demonstrate the ability to approach a circumscribed research problem, and organise an effective exposition of the results.