Nell'ambito degli insegnamenti relativi alla tutela dell'ambiente, il corso di Dinamica degli Inquinanti si propone di valutare i 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 conseguenza, 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 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, 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 di emissione di contaminanti. 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. Cenni ad alcuni fenomeni chimici di trasformazione in troposfera e in stratosfera. Richiami sul movimento di inquinanti nel suolo e nelle acque sotterranee, con focus su comportamento e destino di nano- e micro-particelle in mezzi porosi saturi. Cenni sui meccanismi di filtrazione in mezzi porosi e di teoria DLVO. Dinamica degli inquinanti immessi in corpi idrici superficiali: modelli di trasporto semplificati; ossigeno disciolto e modellizzazione di Streeter-Phelps in fiume con e senza dispersions; modello di Streeter-Phelps esteso. Se il programma lo permette: parametri di miscelazione in lago e modellizzazione delle eutrofizzazione.

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. Le esercitazioni si svolgeranno individualmente o in gruppi di due studenti.

Il docente svolgerà le lezioni 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 sono sufficienti per lo studio ma il loro utilizzo è pensato in modo più appropriato come supporto per le lezioni. Le nozioni e le metodologie di calcolo oggetto del corso, così come loro esempi applicativi, sono anche discusse in vari 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: Elaborato scritto individuale; Elaborato scritto prodotto in gruppo; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;

La verifica finale è condotta mediante una prova d'esame scritto della durata di 100 minuti, che si pone l’obiettivo di verificare le competenze relative a tutti gli argomenti delle lezioni e delle esercitazioni (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 sui fondamenti teorici alla base della risoluzione delle esercitazioni del semestre. 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 individualmente o 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 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/matita e righello. L’esito della prova sarà comunicato agli studenti tramite email, tipicamente entro due/tre giorni dallo svolgimento della prova scritta. Gli studenti potranno visionare il compito e la relativa valutazione tramite appuntamento entro una settimana dalla comunicazione dell'esito (eventualmente in modalità telematica).

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto individuale; Elaborato scritto prodotto in gruppo; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;

La verifica finale è condotta mediante una prova d'esame scritto della durata di 100 minuti, effettuata su carta sia in presenza che in remoto, con videosorveglianza su piattaforma BBB nel caso di esame in remoto. L'esame si pone l’obiettivo di verificare le competenze relative a tutti gli argomenti delle lezioni e delle esercitazioni (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 sui fondamenti teorici alla base della risoluzione delle esercitazioni del semestre. 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 individualmente oppure 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 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/matita e righello. L’esito della prova sarà comunicato agli studenti tramite email, tipicamente entro due/tre giorni dallo svolgimento della prova scritta. Gli studenti potranno visionare il compito e la relativa valutazione tramite appuntamento entro una settimana dalla comunicazione dell'esito (eventualmente in modalità telematica).