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    Pasquale IOVINO

    Insegnamento di CHIMICA DELL'AMBIENTE

    Corso di laurea in SCIENZE AMBIENTALI

    SSD: CHIM/12

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    La chimica della stratosfera; lo strato di ozono; il buco dell'ozono; la chimica dell'inquinamento dell'aria a livello del suolo; inquinamento dell'aria outdoor e indoor; l'effetto serra; uso dell'energia, emissioni di CO2 e cambiamento climatico globale; biocombustibili e altri combustibili alernativi; le tecnologie per l'energia rinnovabile; pesticidi; diossine, furani e PCB; altri composti organici tossici di interesse ambientale

    Testi di riferimento

    Baird & Cann. Chimica ambientale, Seconda Edizione, Zanichelli.

    Stanley E. Mnahan. Chimica dell'ambiente. Piccin

    Obiettivi formativi

    Acquisire le conoscenze generali dei concetti di base della chimica ambientale per la comprensione e l'approfondimento degli argomenti affrontati nei corsi precedenti. Lo scopo di questo corso è acquisire i concetti fondamentali dei fenomeni chimici e biologici che avvengono nell'ambiente naturale e l'interazione delle sostanze chimiche (fonti, funzioni, reazioni, trasporto, effetti e destino) negli ecosistemi (acqua, aria, suolo e organismi viventi).

    Prerequisiti

    Conoscenze e abilità fornite dai corsi di Chimica generale ed inorganica e Chimica organica

    Metodologie didattiche

    Il corso è articolato in 48 ore di lezioni frontali svolte dal docente in cui verrà esposta la teoria con molteplici esempi pratici di chimica verde. Nel suo lavoro personale lo studente dovrà assimilare conoscenze e concetti alla base della chimica ambientale.

    Metodi di valutazione

    L'esame consiste nel superamento di una prova scritta della durata di 90 minuti, durante la quale lo studente, attraverso lo svolgimento di esercizi o risposta a domande, dovrà applicare le conoscenze acquisite nel corso. Durante lo svolgimento del corso verranno effettuati due accertamenti
    periodici mediante prove scritte di verifica, della durata di 90 minuti ciascuna. Il superamento con almeno 18/30 di entrambe le prove di accertamento esonererà lo studente dalla prova scritta. In carenza o insufficienza degli accertamenti periodici lo studente dovrà sostenere la prova scritta nelle date previste dal calendario di esami. La valutazione finale sarà espressa in trentesimi e terrà conto dell’esito della prova scritta (100%).

    Altre informazioni

    Allo studente è data la possibilità di sostenere due prove scritte di autovalutazione in itinere, strutturate in modo analogo all'esame scritto, ma limitate al programma svolto fino a quel momento, con successiva correzione. Lo studente potrà avvalersi del materiale didattico (dispense, articoli scientifici, ecc.) messo a disposizione sul sito web di Ateneo (sharepoint). Il docente è disponibile per ricevimento studenti nei giorni indicati sulla scheda insegnamento e su ruchiesta inoltrata via e-mail.

    Programma del corso

    L'atmosfera. Composizione chimica e stratificazione dell'atmosfera, bilancio energetico della terra. Unità di misura delle concentrazioni dei gas, Unità Dobson per l'ozono.
    Chimica della stratosfera. Lo strato di ozono. Radiazioni elettromagnetiche importanti per l'ambiente. Principi di fotochimica. Reazione di formazione dell'ozono stratosferico, distruzione non catalitica e catalitica dell'ozono. Meccanismo di diminuzione dello strato di ozono stratosferico in Antartide. La chimica del cloro nella stratosfera al di sopra dell'Artide. I clorofluorocarburi, gli idrofluoroclorocarburi e idrofluorocarburi, loro reazioni di decomposizione.
    Chimica della troposfera. Smog fotochimico: meccanismo di formazione, cause, prodotti finali, trasporto e conseguenze. Le piogge acide, formazione e conseguenze. I particolati nell’inquinamento dell’aria, processi chimici di formazione del particolato inorganico ed organico. Inquinamento dell’ambiente confinato.
    Effetto serra. Distribuzione dei livelli energetici associati a transizioni IR ed UV, i possibili moti vibrazionali delle molecole, spettri IR di CO2, H2O e CH4. Fonti di CO2, combustione di C, CH4. Meccanismi proposti per l’allontanamento della CO2 per via chimica.
    Molecole organiche tossiche. Classificazione dei pesticidi. Insetticidi organoclorurati. LD50, LOD50. Bioaccumulazione, fattore di bioconcentrazione e coefficiente di ripartizione. Toxafeni, ciclopentadieni. Insetticidi organofosforati. Carbammati. Insetticidi naturali. Erbicidi inorganici ed organici, erbicidi triazinici. Erbicidi fenossialifatici e sottoprodotti: tetraclorodibenzo-p-diossina. Difenili e dibenzofurani policlorurati. Eliminazione dei difenili policlorurati. Idrocarburi policiclici aromatici e loro derivati. Meccanismo di formazione, lipofilicità, bioaccumulazione, biomagnificazione, fattori che determinano la tossicità. Fattore di equivalenza della tossicità. Estrogeni ambientali.
    Inquinamento e purificazione delle acque. Disinfezione dell’acqua. Acqua di falda: approvvigionamento, contaminazione chimica e risanamento. Contaminazione chimica e depurazione delle acque reflue e dei liquami. Moderne tecniche di decontaminazione delle acque.
    I metalli pesanti dannosi per l’ambiente. Proprietà chimiche e fisiche, tossicità e interazione con gli enzimi, proprietà complessanti. Tasso di assunzione, tasso di eliminazione e tempo di emivita. Alcuni metalli pesanti.
    Inquinamento da produzione di energia. Petrolio e sua distillazione. Benzina, cherosene, gasolio. Additivi delle benzine. Gas naturali ed altri alcani. Combustibili alcolici: metanolo ed etanolo, vantaggi e tossicità. Idrogeno come carburante? Produzione e stoccaggio.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The chemistry of the stratosphere; the ozone layer; the ozone hole; the chemistry of air pollution at ground level; outdoor and indoor air pollution; the greenhouse effect; use of energy, CO2 emissions and global climate change; biofuels and other alternative fuels; renewable energy technologies; pesticides; dioxins, furans and PCBs; other toxic organic compounds of environmental interest.

    Textbook and course materials

    Baird & Cann. Chimica ambientale, Seconda Edizione, Zanichelli.

    Stanley E. Mnahan. Chimica dell'ambiente. Piccin

    Course objectives

    Acquire the general knowledge of the basic concepts of environmental chemistry for understanding and deepening the topics addressed in previous courses. The aim of this course is to acquire the fundamental concepts of chemical and biological phenomena occurring in the natural environment and the interaction of chemical substances (sources, functions, reactions, transport, effects and destiny) in ecosystems (water, air, soil and living organisms).

    Prerequisites

    Knowledge and skills provided by courses in general and inorganic chemistry and organic chemistry

    Teaching methods

    The course is divided into 48 hours of lectures conducted by the teacher in which the theory will be exposed with multiple practical examples of green chemistry. In his personal work the student will have to assimilate knowledge and concepts at the base of environmental chemistry.

    Evaluation methods

    The exam consists in passing a written test lasting 90 minutes, during which the student, by performing exercises or answering questions, must apply the knowledge acquired during the course. During the course, two assessments will be carried out
    periodicals through written verification tests, lasting 90 minutes each. Passing both assessment tests with at least 18/30 will exempt the student from the written test. In the absence or insufficiency of periodic checks, the student will have to take the written test on the dates indicated in the exam calendar. The final evaluation will be expressed in thirtieths and will take into account the outcome of the written test (100%).

    Other information

    The student is given the opportunity to take two written self-assessment tests in progress, structured similarly to the written exam, but limited to the program carried out up to that point, with subsequent correction. The student will be able to make use of the didactic material (lecture notes, scientific articles, etc.) made available on the University website (sharepoint). The lecturer is available to receive students on the days indicated on the teaching sheet and on inquiry sent by e-mail.

    Course Syllabus

    The atmosphere. Chemical composition and stratification of the atmosphere, energy balance of the earth. Unit of measurement of gas concentrations, Dobsonian unit for ozone.
    Stratosphere chemistry. The ozone layer. Electromagnetic radiation important for the environment. Principles of photochemistry. Stratospheric ozone formation reaction, non-catalytic and catalytic ozone destruction. Mechanism of stratospheric ozone depletion in Antarctica. Chlorine chemistry in the stratosphere above the Arctic. Chlorofluorocarbons, hydrofluorochlorocarbons and hydrofluorocarbons, their decomposition reactions.
    Troposphere chemistry. Photochemical smog: formation mechanism, causes, final products, transport and consequences. Acid rain and consequences. Particulates in air pollution, chemical processes of inorganic and organic particulate formation. Pollution of the confined environment.
    Greenhouse effect. Distribution of energy levels associated with IR and UV transitions, the possible vibrational motions of molecules, IR spectra of CO2, H2O and CH4. Sources of CO2, combustion of C, CH4. Proposed mechanisms for chemical removal of CO2.
    Toxic organic molecules. Classification of pesticides. Organochlorine insecticides. LD50, LOD50. Bioaccumulation, bioconcentration factor and partition coefficient. Toxaphene, cyclopentadienes. Organophosphorus insecticides. Carbamates. Natural insecticides. Inorganic and organic herbicides, triazine herbicides. Phenoxial phosphate herbicides and by-products: tetrachlorodibenzo-p-dioxin. Polychlorinated diphenyls and dibenzofurans. Elimination of polychlorinated diphenyls. Polycyclic aromatic hydrocarbons and their derivatives. Formation mechanism, lipophilicity, bioaccumulation, biomagnification, factors that determine toxicity. Toxicity equivalence factor. Environmental estrogens.
    Water pollution and purification. Water disinfection. Groundwater: supply, chemical contamination and remediation. Chemical contamination and purification of waste water and sewage. Modern water decontamination techniques.
    Heavy metals that are harmful to the environment. Chemical and physical properties, toxicity and interaction with enzymes, complexing properties. Some heavy metals.
    Pollution from energy production. Oil and its distillation. Gasoline, kerosene, gas oil. Gasoline additives. Natural gases and other alkanes. Alcoholic fuels: methanol and ethanol, advantages and toxicity. Hydrogen as fuel? Production and storage.

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