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Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria
02NIWMO
A.A. 2023/24
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
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.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
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.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
The course has as general objective to supply an interdisciplinar overview of chemical, physico-chemical, biological and ecological aspects for the description of environmental domains, whose knowledge is essential to understand and explain complex environmental phenomena. In detail, the course has the aim to develop and analyze the chemical and/or biological topics that are at the bottom of technological processes that are peculiar of engineering for the reduction of impacts, the environmental protection and the management of natural resources.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
The course has as general objective to supply an interdisciplinar overview of chemical, physico-chemical, biological and ecological aspects for the description of environmental domains, whose knowledge is essential to understand and explain complex environmental phenomena. In detail, the course has the aim to develop and analyze the chemical and/or biological topics that are at the bottom of technological processes that are peculiar of engineering for the reduction of impacts, the environmental protection and the management of natural resources.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
Lo studente deve acquisire la capacità di lettura autonoma e interpretazione 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.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
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.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
The student should develop independence and interpretation of environmental measures and data and basic instruments that are preparatory for an optimal use of subsequent courses. The student should also be able to implement the acquired knowledge to understand and assess phenomena and critical aspects deriving from the interaction between anthropic activity and environmental spheres.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
The student should develop independence and elementary interpretation of environmental measures and data and basic instruments that are preparatory for an optimal use of subsequent courses. The student should also be able to implement the acquired knowledge to understand and assess phenomena and critical aspects deriving from the interaction between anthropic activity and environmental spheres.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
Il corso richiede conoscenze di base di chimica generale con particolare riferimento alla nomenclatura chimica (inorganica ed organica), agli equilibri in fase acquosa ed alle reazioni di ossido-riduzione.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
Il corso richiede conoscenze di base di chimica generale con particolare riferimento alla nomenclatura chimica (inorganica ed organica) e agli equilibri in fase acquosa.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
The course requires basic knowledge of Chemistry, with particular reference to nomenclature, aqueous phase equilibria and oxidation/reduction processes.
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The course requires basic knowledge of Chemistry, with particular reference to nomenclature and aqueous phase equilibria.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
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, microplastiche. 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.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
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.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
Environmental Chemistry module (6 CFU) General concepts: Environmental Chemistry domain, environmental spheres and pollution. Elements distribution and mass circulation among environmental spheres. Pollutants’ fate in the environment: distribution, mobility, chemical reactivity, biodegradability, aqueous solubility, partitioning, volatility, sorption. Hydropshere: characteristics of natural water. Solids, dissolved gases, dissolved oxygen as environmental quality indicator, self-reclamation capacity of a water body, thermal pollution. BOD, COD, ThOD, ORP, ph. CO2/carbonic acid/carbonates system. Inorganic carbon, alkalinity, hardness, electric conductivity, TOC, inorganic species (metals, chlorides, sulfur, nitrogen, phosphorous). Oxidation/reduction reactions, ecological redox sequence. Behavior of metals in aqueous phase. Hydrosphere’s pollution: inorganic contaminants, metals, acid/alkaline/saline substances, radionuclides, microplastics. Geosphere: general concepts. Physic, hydrogeologic, mineralogic, chemical characteristics of the soil. Delay phenomena: soil/water interface interactions involving organic and inorganic contaminants. Soil/water/air interface interactions involving organic and inorganic contaminants. Atmosphere: general concepts, physic caracteristics (temperature, pressure, density trends), temperature and composition variations with height, dimensional/optic/chemical features. Oxygen speciation. Atmosphere’s pollution: general concepts. Scale effect, primary and secondary pollutants. Combustion reactions. Particulate matter, inorganic gases, NOx, SOx, organic contaminants. Photochemical cycle of NOx, photochemical smog, ozone depletion, acid/base reactions and acid rains, greenhouse gases and global warming, indoor pollution.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
Environmental Chemistry module (6 CFU) General concepts: Environmental Chemistry domain, environmental spheres and pollution. Elements distribution and mass circulation among environmental spheres. Pollutants’ fate in the environment: distribution, mobility, chemical reactivity, biodegradability, aqueous solubility, partitioning, volatility, sorption. Hydropshere: characteristics of natural water. Solids, dissolved gases, dissolved oxygen as environmental quality indicator, self-reclamation capacity of a water body, thermal pollution. BOD, COD, ThOD, ORP, ph. CO2/carbonic acid/carbonates system. Inorganic carbon, alkalinity, hardness, electric conductivity, TOC, inorganic species (metals, chlorides, sulfur, nitrogen, phosphorous). Oxidation/reduction reactions, ecological redox sequence. Behavior of metals in aqueous phase. Hydrosphere’s pollution: inorganic contaminants, metals, acid/alkaline/saline substances, radionuclides. Geosphere: general concepts. Physic, hydrogeologic, mineralogic, chemical characteristics of the soil. Delay phenomena: soil/water interface interactions involving organic and inorganic contaminants. Soil/water/air interface interactions involving organic and inorganic contaminants. Atmosphere: general concepts, physic caracteristics (temperature, pressure, density trends), temperature and composition variations with height, dimensional/optic/chemical features. Oxygen speciation. Atmosphere’s pollution: general concepts. Scale effect, primary and secondary pollutants. Combustion reactions. Particulate matter, inorganic gases, NOx, SOx, organic contaminants. Photochemical cycle of NOx, photochemical smog, ozone depletion, acid/base reactions and acid rains, greenhouse gases and global warming, indoor pollution. Applied Ecology Module (6 CFU) Principles of Ecology: Physical environment, climate, adaptation to the environment, resilience and resistance, capacity capacity. Populations: Conservation. Mathematical models for the study of population dynamics. Minimum living population concept. Density-dependent growth. Structure and dynamics of communities. Competition. Interaction between species and dynamics. Predation. Parasitism. Mutualismo. Ecological sequences. Biodiversity. Habitat. Ecological niche. Trophic nets and chains. Producers and Consumers. Productivity. Biomass. Microorganisms Ecology of Ecosystems: 1) Soil: chemical, physical and biological properties. Soil erosion: cause and effects; 2) Organic matter, biological composition, microorganisms. Degradation: cause and effects; 3) Bio-Geo-Chemical cycles. 4) Aquatic Ecosystems: lake, river and torrent. Eutrophycation; 5) Agro ecocosystem; 6) Urban Ecosystem Human Ecology: interaction between environment and living organisms. Pollution, growth population, soil lost, climate change, water scarcity and human needs. Bioaccumulation, Biomagnification, curve dose-response. Applied Ecology: project and case study will be presented focused on: management and conservation and ecosystem recovery, Sistemic approach for ecosystem management. Specific and innovative subject on Ecological Engineering will discussed: Phytoremediation, production and microalgae use, biogas from agricolture waste, Environmental Education. External experts, national and international, will be invited for specific subject.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
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Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
Modulo di Chimica Ambientale: non sono previste esercitazioni di laboratorio. Saranno eseguite numerose verifiche di calcolo dei concetti trattati. 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.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
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.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
Environmental Chemistry: no laboratory activities are foreseen. Many exercises will be developed during the course. Before the end of the course a field activity will be organized (1-2 days). Students will be committed in field activities and data analysis, combining the knowledge acquired in the courses Environmental Chemistry, Applied Ecology and Topography.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
Environmental Chemistry: no laboratory activities are foreseen. Many exercises will be developed during the course. Applied ecology module: the practical activities are based on PBL approach ( problem based learning), with case study and project. Before the end of the course a field activity will be organized (1-2 days). Students will be committed in field activities and data analysis, combining the knowledge acquired in the courses Environmental Chemistry, Applied Ecology and Topography.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
Materiale didattico: slide e dispense saranno messe a disposizione degli studenti iscritti all’insegnamento sul portale della didattica (le slide in anticipo rispetto alle lezioni; le dispense in due parti, a metà ed a fine corso). 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
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
Materiale didattico (slide) messo a disposizione degli studenti iscritti all’insegnamento sul portale della didattica 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
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
Slides and Handouts will be provided to the students on the course’s page on www.polito.it Environmental Chemistry (slides before classes; handouts divided in two parts, at mid- and end-course): - 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
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
Slides will be provided to the students on the course’s page on www.polito.it Environmental Chemistry: - 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: - 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
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
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Modalità di esame: Prova scritta (in aula);
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
Exam: Written test; Optional oral exam;
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Exam: Written test;
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
L'accertamento delle conoscenze avverrà attraverso una prova scritta (durata 2 ore) con 10 domande aperte ed esercizi con punteggio variabile tra 2 e 5 punti ciascuno + un esame orale opzionale Le prove scritte saranno costituite da domande aperte ed esercizi di difficoltà variabile e punteggio indicato sul testo di esame. Non sarà consentito l'uso del materiale didattico durante le prove. La valutazione finale terrà conto delle prove scritte e dell'orale. Il voto finale sarà la media (non rigorosamente matematica) dei diversi accertamenti.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
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. Inoltre per il modulo di Ecologia applicata all'ingegneria verranno forniti agli studenti temi di ricerca che, a scelta e in gruppo, svilupperanno sia durante le ore di esercitazioni in aula che di studio. Il lavoro verrà consegnato in forma di relazione e presentato di fronte all'intera classe, ai collaboratori e a coloro che, in qualche modo, sono stati coinvolti nelle attività didattiche.
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
Exam: Written test; Optional oral exam;
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Exam: Written test;
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Chimica ambientale)
the exam will happen according to one of the two alternatives: - 2 written tests during the semester (one for first half of the course, one for the second half; duration 2.5 hours each) + an optional oral exam - 1 written test in the official exam date (on all course programme; duration 2 hours) + an optional oral exam The written tests will be made of open questions and exercises of variable difficulty (marks will be specified on the test). Slides and handouts will not be allowed during the tests. The evaluation will consider the average mark of all the tests (written + oral if chosen).
Chimica ambientale/Ecologia applicata all'ingegneria (Ecologia applicata all'ingegneria)
Two written tests, one for each module, will be evaluated to be admitted to the oral exam (optional). The evaluation will consider the average mark of the two modules. For the Applied Ecology Module, the students will be involved in a research project, developed in team, during both classes and personally. A final report will be provided and discussed will colleagues, tutors.