Il corso si propone come obiettivo generale quello di fornire un quadro d'insieme - di tipo interdisciplinare - degli aspetti chimici, chimico-fisici, biologici ed ecologici per la descrizione dei comparti ambientali la cui conoscenza è basilare per comprendere ed interpretare fenomeni ambientali più complessi di inquinamento o interazione antropica.
Più nello specifico il corso si propone anche di approfondire o sviluppare quegli argomenti di tipo chimico e/o biologico che sono alla base dei processi tecnologici propri dell'ingegneria per la mitigazione degli impatti, la tutela ambientale, la gestione delle risorse naturali. Inoltre gli studenti saranno stimolati nell’apprendimento grazie all’intervento di relatori esterni di riconosciuta fama.

Lo studente deve acquisire la capacità di lettura autonoma ed interpretazione elementare di misure e dati ambientali e gli strumenti di base propedeutici per un'ottimale fruizione di successivi corsi del curriculum di studio. Deve inoltre saper applicare le conoscenze acquisite per la comprensione e valutazione dei fenomeni e delle criticità derivanti dall'interazione tra attività antropiche e matrici ambientali.

Il corso richiede conoscenze di base di chimica generale con particolare riferimento alla nomenclatura chimica (inorganica ed organica) e agli equilibri in fase acquosa.

Modulo di Chimica Ambientale (6 CFU)
Concetti generali: il campo di indagine della Chimica Ambientale, i comparti ambientali e l’inquinamento. La distribuzione degli elementi e la circolazione della materia tra i comparti ambientali. Il destino dei contaminanti nell’ambiente: distribuzione, mobilità e reattività nei comparti ambientali. Reattività chimica, biodegradabilità, solubilità in acqua, ripartizione. Volatilità, adsorbimento. Idrosfera: caratteristiche delle acque naturali. Contenuto di solidi, gas disciolti, ossigeno disciolto come indicatore di qualità ambientale, capacità auto depurativa di un corpo idrico, inquinamento termico. BOD, COD, ThOD, ORP, pH. Sistema CO2/acido carbonico/carbonati. Carbonio inorganico, alcalinità, durezza, CE, TOC, specie inorganiche (metalli, cloruri, speciazione di zolfo, azoto e fosforo). Reazioni di ossidoriduzione, Ecological redox sequence. Comportamento dei metalli in fase acquosa. L’inquinamento dell’idrosfera: contaminanti inorganici, metalli, sostanze acide, alcaline e saline, agenti ossidanti/riducenti, contaminanti organici, radionuclidi. Geosfera: concetti generali. Il terreno: caratteristiche fisiche, idrogeologiche, mineralogiche, chimiche. I fenomeni di ritardo: interazioni all’interfaccia suolo/acqua che coinvolgono contaminanti organici e inorganici. Adsorbimento e absorbimento. Interazioni all’interfaccia suolo/acqua/aria che coinvolgono contaminanti organici e inorganici. Atmosfera: concetti generali, caratteristiche fisiche (temperatura, pressione, densità), profilo della temperatura e composizione in funzione della quota, caratteristiche dimensionali, ottiche, chimiche. Speciazione chimica dell’ossigeno. Inquinamento dell’atmosfera: concetti generali. Effetto di scala, inquinanti primari e secondari. Reazioni di combustione. Materiale particolato, gas inorganici, NOx, SOx, contaminanti organici. Ciclo fotochimico degli NOx, smog fotochimico, diminuzione dell’ozono, reazioni acido/base e piogge acide, gas serra e riscaldamento globale, inquinamento indoor.


Modulo di Ecologia applicata (6 CFU)
Ecologia di base: Ambiente fisico, clima, adattamento all'ambiente, resistenza ambientale, resistenza ecosistemica, capacità portante del territorio. Le popolazioni: conservazione. Modelli matematici per lo studio della dinamica di popolazione. Concetto di popolazione minima vitale. Crescita densità-dipendente. Struttura e dinamica delle comunità. Competizione. Interazione tra specie, dinamiche. Predazione. Parassitismo. Mutualismo. Le successioni ecologiche. Biodiversità. Habitat. Nicchia ecologica. Reti alimentari e catene trofiche. Produttori e Consumatori. Produttività. Biomassa. Microorganismi.
Ecologia degli Ecosistemi: 1) il Suolo: la matrice suolo. Fattori fisici, biologici, chimici. Gli orizzonti del suolo. La fauna del suolo: ruolo ecologico. Decomposizione e ciclo dei nutrienti. L’erosione del suolo. Effetti della perdita di materia organica; la desertificazione, cause e conseguenze. 2)- Degradazione della Sostanza organica. 3) Cicli biogeochimici. 4) Ecosistemi acquatici:lacustre e fluviale. L’eutrofizzazione 5) Agro-ecosistema, 6) Ecosistema urbano
Ecologia Umana: interazione tra organismi e ambiente. Conseguenze dell’inquinamento, della crescita delle popolazioni, della perdita di suolo, dei cambiamenti climatici e della scarsità dell’acqua sui bisogni umani. Bioaccumulo, biomagnificazione, curve dosa risposta.
Ecologia applicata: facendo riferimento a casi di studio, si affronteranno temi su: conservazione e recupero degli ecosistemi; gestione dell’ambiente secondo un approccio sistemico. Saranno discussi temi innovativi dell’ Ecological Engineering ad esempio: fitodepurazione, microalgae: produzione, raccolta e uso, produzione di biogas da scarti dell’agricoltura, educazione ambientale.
Relatori esterni: nazionali e internazionali, verranno invitati per approfondire temi specifici dando la possibilità agli studenti di ampliare le proprie conoscenze e fornendo uno stimolo maggiore all’apprendimento.

Modulo di Chimica Ambientale: non sono previste esercitazioni di laboratorio. Saranno eseguite numerose verifiche di calcolo dei concetti trattati.

Modulo di Ecologia Applicata: le attività pratiche sono basate sull’approcio PBL, ( problem based learning) in aula quindi verranno proposti progetti e temi sui quali gli studenti saranno invitati e stimolati a lavorare

Alla fine del semestre sarà organizzata una attività didattica in campo (durata 1-2 giorni). Gli studenti saranno impegnati in attività di campo e nella elaborazione dei dati acquisiti unendo le competenze acquisite nei corsi Chimica Ambientale, Ecologia Applicata e Topografia.

Materiale didattico (slide) messo a disposizione degli studenti iscritti all’insegnamento sul portale della didattica

Modulo di Chimica Ambientale:
Testi di riferimento:
- S. E. Mahan (2013) Fundamentals of Environmental and toxicological chemistry, Fourth edition, CRC Press,
ISBN 978-1-4665-5316-3
- E. R. Weiner (2008) Applications of Environmental aquatic chemistry, Second edition, CRC Press, ISBN 0-8493-9066-4

Modulo di Ecologia Applicata:
Testi consigliati:
- T.H. Smith, R.L. Smith, Elementi di Ecologia, VIII edizione, 2013, Pearson
- Galassi S., Ferrari I., Viaroli., Introduzione all’Ecologia applicata, Ed. Città Studi 2014

L'accertamento delle conoscenze avverrà attraverso 2 prove scritte relative ai due diversi moduli, vincolanti per l'accesso all'esame orale (opzionale). La valutazione finale terrà conto delle prove scritte e dell'orale. Il voto finale sarà la media (non rigorosamente matematica) dei diversi accertamenti.