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Chimica dell'ambiente

Oggetto:

Environmental Chemisty

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Anno accademico 2016/2017

Codice dell'attività didattica
MFN0304
Corso di studi
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente
Anno
2° anno
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
CHIM/12 - chimica dell'ambiente e dei beni culturali
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Propedeutico a
Mutuato da
http://chimicaambiente.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=bab7;sort=DEFAULT;search=;hits=11
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso affronta la complessità chimica dell’ambiente con due ottiche distinte, la prima che riguarda i comparti ambientali con le loro specificità per la trasformazione/accumulo/residenza dei diversi composti e le loro interazioni reciproche nel comparto, la seconda, ortogonale alla prima, che considera i singoli elementi o composti nella loro distribuzione/migrazione tra i vari comparti ambientali (cicli biogeochimici). Il corso si propone come introduttivo a tutte le tematiche che vengono sviluppate nella LM. I risultati di apprendimento attesi consistono in : 1) conoscenza della complessità ambientale e dei fattori chimici implicati, che interessano la chimica fisica, la chimica organica ed inorganica, la fisica dei fluidi (atmosfera ed acque) anche in mezzi porosi (acque sotterranee); 2) conoscenza delle implicazioni della complessità chimica ambientale mono e multifasica che interessano la chimica analitica (misura e sua significatività) e i progetti di monitoraggio.



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Risultati dell'apprendimento attesi

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Modalità di insegnamento

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Modalità di verifica dell'apprendimento

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Attività di supporto

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Programma

Reazioni chimiche globali stechiometriche, modelli a comparti, relazioni minerali/Corg. Abbondanza degli elementi e loro origine, formazione della terra, dell’atmosfera primitiva e sua evoluzione, l’origine della vita. La struttura e composizione dell’atmosfera attuale. Reazioni in troposfera e stratosfera. Processi di deposizione, effetto serra e piogge acide, smog fotochimico.
La biosfera. La fotosintesi, efficienza dell’uso dell’acqua, la respirazione, la produzione primaria netta (NPP) e sua misura nei vari ecosistemi, produzione di detriti e humus.
La litosfera. Chemical weathering e suoi meccanismi. Le reazioni chimiche nei suoli: capacità di scambio cationico ed anionico, le argille, gli ossidi. Composti organici nei suoli, natura, ripartizione, orizzonti del suolo.  Suoli delle foreste boreali, subartiche e tropical, praterie e deserti. Criteri di VIA per suoli. Cicli dei nutrienti e dello zolfo nel suolo.
Le acque sotterranee, flussi ed origine dell’acqua, permeabilità idraulica, velocità di infiltrazione e ritardo. Reti di flusso, i pozzi, la dispersione in mezzi porosi, flusso nella zona insatura.
Le zone umide. Relazione pe/pH per le acque naturali, la situazione anossica. La sequenza redox ecologica, la metanogenesi e la biometilazione. NPP delle wetland terrestri. La geochimica organica nei sedimenti.
Laghi. La stratificazione e profili di concentrazione. I cicli dei nutrienti (N e P) e altri fenomeni di mobilizzazione. Weathering dei laghi.
Fiumi. Funzione e genesi dell’acqua fluviale, diagrammi di flusso idrografico e loro uso per l’indagine chimica ambientale. Bilancio dei nutrienti e spiralizzazione. Estuari ed acquitrini salati. Zona di miscelamento, stratificazione estuarina e reazioni chimiche.
Mari ed oceani. Salinità, elementi conservativi e non, processi di rimozione, pH dell’acqua di mare. Stratificazione verticale. Composizione delle acque profonde. Circolazione oceanica, zone di miscelamento polare e di risalita. NPP, diagenesi dei sedimenti marini, la memoria sedimentaria. Il ciclo di C e dei nutrienti negli oceani.
I cicli globali degli elementi nell’ecosistema terra. Il ciclo dell’acqua (idrosfera). I pools e i flussi. Global warming and cooling. CO2, CH4 e CO: influenze antropogeniche/naturali, cicli biogeochimici, ruolo biota ed effetto serra.
Ciclo dell’ossigeno e dello zolfo, frazionamento isotipico, pools e flussi, SO2 e piogge acide, COS. Ciclo globale dell’azoto: reattività chimica e biologica, specie fissatici, pools  e flussi globali, NH3, NOx, N2O, Norg. Ciclo globale del fosforo: composti tipici, ciclo nella litosfera, ruolo pedogenesi e biota, ciclo acquatico e perdita nei sedimenti.. Cicli dei metalli: concetti base per i flussi, la biometilazione (approfondimento), interazione con ambiente, tossicità. Sorgenti e distribuzione di Hg, Pb, Sn, Cd, Mn, As e Se.

Global chemical stoichiometric relationships between mineral/Corg, models based on compartments. Natural elemental abundance, their origin, earth and primitive atmosphere formation, origin of life. Structure and chemical composition of actual atmosphere. Tropospheric and stratospheric reactions. Dry and wet deposition, global warming, acid rains, photochemical smog.
The biosphere. The photosynthetic process, water use efficiency, respiration, net primary production in different ecosystems, debris and humus production.
The lithosphere. Chemical weathering and mechanisms. Chemical reactions in soils, anionic and cationic exchange, clays and oxides. Organic compounds in soils, partition, soil horizons. Soils of boreal, temperate and tropical forests, grassland and deserts. Nutrient and sulfur cycle in soils.
Underground waters, flow and origin of water, hydraulic permeability, seeping rate and retardation. Flow nets, wells, dispersion in porous media, flow in unsaturated soil.
Wetlands. pe/pH relationship for natural waters, anoxic condition. Ecological redox sequence, methanogenesis and biomethylation. NPP of terrestrial wetlands. Organic geochemistry in sediments.
Lakes, stratification and concentration profiles. Nutrient (N,P) cycles and other mobilization phenomena. Weathering of lakes. Rivers. Function and genesis of  river waters, hydrographic flow diagrams, nd meaning for chemical analysis. Nutrient balance and spiralization. Estuaries and saline wetland. Mixing zone. Estuarine stratification, and chemical reactions.
Sea and oceans. Salinity, conservative /non c. elements, scavenging processes, sea water pH. Vertical stratification. Deep sea waters and their chemical composition. Oceanic currents, polar mixing, upwelling zones. Marine NPP, marine sediment diagenesis, sedimentary memory. C and nutrient cycles in oceans.
Global cycles of elements in the Earth ecosystem. Water cycle (hydrosphere), pools and flows. Global warming and cooling. Anthopogenic/natural sources and biogeochemical cycles of CO2, CH4 e CO. SO2 and acid rains, COS. Global cycle of nitrogen: chemical and biological reactivity, N fixation, , NH3, NOx, N2O, Norg. Global cycle of phosphorous: typical compounds, cycle in the lithosphere, in water and sediments. Cycles of some metals, their interaction with biota. Sources, distribution and environmental chemical species of Hg, Pb, Sn, Cd, Mn, As e Se.

Testi consigliati e bibliografia

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Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito internet (dispense del docente)





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Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.



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Ultimo aggiornamento: 12/07/2016 16:53