Nell'ambito degli insegnamenti relativi alla tutela dell'ambiente, il corso di Dinamica degli Inquinanti si propone di valutare l'insieme dei fenomeni che determinano il destino di inquinanti immessi in differenti comparti ambientali, per riuscire a prevedere le loro concentrazioni a valle dell’immissione e, di coseguenza, la qualità dei diversi comparti ambientali.

- Comprensione della natura dei meccanismi fisici, fisico-chimici, e chimici che determinano il destino di un inquinante dopo che questo sia stato emesso da una sorgente, e lungo il suo cammino di movimento in alcune matrici ambientali. - Comprensione del fondamento fisico dei modelli numerici che vengono con grande frequenza impiegati nella valutazione del trasporto e trasformazione degli inquinanti, e utilizzazione dei modelli di calcolo numerico con consapevolezza del loro significato fisico. - Capacità di valutare i fenomeni che determinano il destino di un contaminante nell'ambiente, e di applicare strumenti descrittivi concettuali e numerici per quantificare il suo trasporto e le sue concentrazioni.

Per una reale comprensione e un’applicazione produttiva dei fenomeni e dei modelli relativi al trasporto e trasformazione degli inquinanti, occorre che lo studente possegga informazioni relative a: - fondamenti di chimica organica ed inorganica - cinetica chimica - valutazione di fenomeni di trasporto e di trasporto interfase - concetto di bilanci e di modellizzazione di comparti ambientali Occorre poi che la descrizione numerica dei fenomeni si basi su una conoscenza dei fondamenti del calcolo numerico e dell'analisi matematica.

Introduzione: generazione di inquinanti, fattori di emissione, esempi di contaminazione e di distribuzione degli inquinanti. Flusso e cinetiche di reazione in reattori ideali e non ideali. Approssimazione di matrici ambientali con reattori ideali e non ideali. Elementi di meccanica dell'atmosfera alla scala locale, dinamica dello strato limite terrestre, forma dei pennacchi. Diffusione e trasporto di inquinanti in atmosfera, modellistica della rappresentazione a differenti scale spaziali e temporali. Acidità atmosferica, formazione di aerosol, fenomeni di ricaduta secca ed umida. Fenomeni chimici di trasformazione in troposfera e in stratosfera. Immissione di gas climalteranti, modelli predittivi su scale temporali estese. Dinamica degli inquinanti immessi in corpi idrici superficiali: fenomeni fisici, idraulici, chimici e biologici, ossigeno disciolto e modellizzazione di Streeter-Phelps in fiume Richiami sul movimento di inquinanti nel suolo e nelle acque sotterranee, valutazione di fenomeni di degradazione biologica mediata da microrganismi, comportamento e destino di nano e microparticelle in mezzi porosi saturi.

Durante lo svolgimento del corso, le lezioni di tipo teorico saranno accompagnate da esercitazioni di tipo applicativo e numerico. Durante tali esercitazioni, saranno presentati e risolti esempi numerici di applicazione dei modelli di calcolo in precedenza sviluppati da un punto di vista teorico da parte del docente: queste esercitazioni comprendono problemi da risolvere utilizzando il software Matlab, o utilizzando software commerciale di implementazione numerica di fenomeni di trasporto (es. Visual Modflow). Le esercitazioni si svolgeranno in gruppi di due studenti.

Il docente svolgerà le lezioni alla lavagna e mostrando alcune slide: i contenuti discussi in aula saranno oggetto di esame. Non sono previste dispense o altro materiale didattico. N.B.: per la comprensione del materiale del corso è molto utile la presenza a lezione e/o lo studio su appunti delle lezioni; le slide mostrate a lezione e condivise sul portale non saranno sufficienti per lo studio ma serviranno soltanto da supporto per le lezioni. Le nozioni e le metodologie di calcolo oggetto del corso, così come loro esempi applicativi, sono anche discusse in molti testi che possono essere utilizzati come supporto e complemento alle lezioni. Tra questi testi: - Chemical fate and transport in the environment, 2nd Edition, by Hemond H.F. and Fechner-Levy E.J., Academic Press - Environmental modeling (Fate and transport of pollutants in water, air, and soil), 1996, by Schnoor J.L., Wiley Trasporto e trasformazione in reattori: - Water quality engineering: physical/chemical treatment processes, (2013), by Benjamin M.:, Lawler, D., Wiley - Chemical reaction engineering, 3rd Edition (1999), Levenspiel O., Wiley Trasporto in atmosfera: - Atmospheric chemistry and physics, 2nd Edition (2006), by Seinfeld J.H. and Pandis S.N., Wiley - Applied contaminant transport modeling, 2nd Edition (2002), by Zheng C. and Bennett G.D., Wiley Trasporto nel sottosuolo: - Modeling groundwater flow and contaminant transport, (2010), by Bear J. and Cheng A.H.-D., Springer - Contaminant geochemistry: interactions and transport in the subsurface environment, 2nd Edition (2014), by Berkowitz B., Dror I. and Yaron B., Springer

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Written test; Group essay;

... La verifica finale è condotta mediante una prova d'esame scritto della durata di 90 minuti, che si pone l’obiettivo di verificare le competenze relative a tutti gli argomenti delle lezioni e delle eserctazioni (vedi Risultati dell’apprendimento attesi). L'esame comprende sia semplici esercizi di calcolo che richiedono la necessità di scegliere ed applicare lo strumento matematico più adeguato per la sua risoluzione, sia quesiti di tipo teorico, che richiedono la capacità, da parte dello studente, di elaborare e utilizzare i risultati teorici visti a lezione. L’esame verte anche sulle esercitazioni, che sono utilizzate come base per una valutazione della comprensione dello studente dei fondamenti teorici alla base della loro risoluzione. L'esame consiste in una prova scritta di 5 domande a risposta aperta, ognuna con valore di 6/30 per un totale di 30/30. Ciascuna delle 5 domande è divisa in diversi quesiti di tipo teorico o comprendenti la risoluzione di calcoli applicativi. Nel computo finale si terrà conto di ulteriori 2 punti, derivanti dalla valutazione dell’elaborato scritto prodotto in gruppi di due studenti e che riassume i risultati delle esercitazioni svolte durante il semestre e la loro discussione. Per essere ammessi all'esame, ciascuno studente dovrà caricare questo elaborato sul portale della didattica entro il giorno dell’esame, in un unico file pdf e con nome del file "annoaccademico_cognome_matricola.pdf". La valutazione finale è così espressa in trentesimi. L’esame è superato se la votazione riportata combinando l’esame scritto e l’elaborato relativo alle esercitazione è di almeno 18/30. Se la valutazione supera i 30/30, si otterrà la lode. Durante lo svolgimento dell'esame non è consentito tenere e consultare quaderni, libri, fogli con esercizi, formulari, calcolatrici o altri strumenti elettronici. Non sarà possibile la consultazione di materiale didattico. Potranno essere utilizzati soltanto penna e righello. L’esito della prova sarà comunicato agli studenti tramite un avviso sul portale della didattica, tipicamente entro due/tre giorni dallo svolgimento della prova scritta. Gli studenti potranno visionare il compito e la relativa valutazione durante un incontro generale la cui data verrà fissata di volta in volta. La data dell’incontro sarà comunicata agli studenti tramite avviso sul portale della didattica in concomitanza con la pubblicazione dei risultati della prova scritta.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.