CHIMICA AMBIENTALE E BENI CULTURALI. 1 CFU, 8 ore di lezione frontale Doc. Tiziana Pivetta

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1 CHIMICA AMBIENTALE E BENI CULTURALI 1 CFU, 8 ore di lezione frontale Doc. Tiziana Pivetta

2 Programma del corso: 1 lezione: Definizione di Comparto Ambientale La chimica dell ambiente Cenni di campionamento 2 lezione: Inquinanti e legislazione Inquinamento idrico (potabilizzazione e depurazione) 3 lezione Inquinamento atmosferico (piogge acide) Inquinamento del suolo 4 lezione Applicazioni ai beni culturali

3 Definizione di Comparto Ambientale

4 La scienza ambientale è divisa tra lo studio di: Atmosfera Idrosfera Geosfera Biosfera

5 Composizione % Idrosfera L idrosfera contiene l acqua terrestre. Oltre il 97% dell acqua sulla Terra si trova negli oceani e la maggior parte di acqua dolce è sotto forma di ghiaccio. Solo una piccola percentuale dell acqua totale è coinvolta nei processi terrestri, atmosferici e biologici. Ad esclusione di quella marina, l acqua che circola nei processi e nei cicli ambientali, si trova nell atmosfera, nel sottosuolo, come acqua di falda, e in torrenti, laghi, stagni e bacini superficiali

6 L acqua è una parte essenziale di tutti i sistemi viventi ed è il mezzo dal quale la vita si è evoluta e in cui esiste. L energia e la materia sono trasportate dall acqua attraverso le varie sfere dell ambiente. L acqua scioglie i costituenti solubili dei minerali e li trasporta fino agli oceani o li lascia come depositi minerali ad una certa distanza dalle loro sorgenti; essa trasporta attraverso le radici il nutrimento dal suolo alle piante. L energia solare assorbita nell evaporazione dell acqua degli oceani viene trasportata come calore latente e rilasciata sulla terra emersa. Il rilascio del calore latente fornisce l energia che trasporta il calore dalle regioni equatoriali verso i poli terrestri causando le tempeste.

7 Composizione % L atmosfera è il sottile strato di gas che circonda la superfice terrestre. Essa mitiga la temperatura della Terra, assorbe l energia e le radiazioni dannose UV del sole, trasporta l energia ed è un sentiero per i movimenti della masse d acqua allo stato vapore. Atmosfera

8 L atmosfera è il mantello protettivo che alimenta la vita sulla Terra e la protegge dall ambiente ostile dello spazio. Essa è la sorgente di CO2 per la fotosintesi delle piante e di O2 per la respirazione. Fornisce N2 molecolare che i batteri fissatori trasformano in azoto chimicamente legato. È una parte fondamentale del ciclo idrologico poiché trasporta l acqua dagli oceani alla terra emersa, agendo da condensatore in un grande distillatore solare. L atmosfera ha una funzione protettiva per la vita, perché assorbe le radiazioni UV dannose provenienti dal sole e stabilizza la temperatura della Terra. La scienza dell atmosfera studia i movimenti delle masse di aria, il bilancio termico atmosferico, la composizione chimica e le reazioni che avvengono nell atmosfera.

9 Geosfera Composizione % La geosfera è composta dalla terra solida, compreso il suolo che sostiene la vita della maggior parte delle piante. La parte della geosfera che è direttamente coinvolta nei processi ambientali attraverso il contatto con l atmosfera, l idrosfera e gli organismi viventi è la litosfera (da 50 a 100 km). Il sottile strato esterno chiamato crosta, è costituito dai minerali più leggeri a base di silicati.

10 La scienza della geosfera si interessa principalmente alla litosfera, lo strato più esterno accessibile agli esseri umani. La geologia è la scienza della geosfera e si interessa alla parte minerale della crosta terrestre. Considera anche l acqua, coinvolta nella erosione delle rocce e nella formazione dei minerali, l atmosfera e il clima, che hanno profondi effetti sulla geosfera e sullo scambio di energia e materia con essa, e i sistemi viventi che esistono in larga misura sulla geosfera e hanno effetti significativi su di essa. La scienza geologica utilizza la chimica per spiegare la natura e il comportamento dei materiali geologici, la fisica per spiegare il loro comportamento meccanico e la biologia per spiegare le mutue interazioni tra geosfera e biosfera. La parte più importante della geosfera per la vita sulla Terra è il suolo, formato dall azione di erosione disintegrativa dei processi fisici, geochimici e bio0logici sulle rocce. Sul suolo crescono le piante e tutti gli organismi terrestri dipendono da esso per la loro esistenza. La produttività del suolo è fortemente influenzata dalle condizioni ambientali e dagli eventuali inquinanti presenti.

11 Composizione % Biosfera Tutti gli esseri viventi sulla Terra compongono la biosfera. Questi organismi e gli aspetti dell ambiente che li riguardano direttamente sono chiamati biotici; le altre parti dell ambiente sono abiotiche. Le interazioni tra gli organismi viventi e le varie sfere dell ambiente abiotico sono descritte dai cicli della materia, che coinvolgono fenomeni e processi biologici, chimici e geologici, questi sono chiamati cicli biogeochimici.

12 La vita è resa possibile sulla terra a causa di alcune condizioni -la presenza di una atmosfera, che protegge da radiazioni e meteoriti; - la temperatura, idonea al mantenimento delle strutture terziarie e quaternarie delle proteine e l'esistenza di elementi chimici appropriati per lo svolgimento dei processi vitali. Influenze significative sulla biosfera sono svolte dai movimenti di acqua ed aria su di essa e dalla posizione e dai movimenti della terra rispetto al sole.

13 La biosfera, vista come sistema, ha scambi importanti di materia ponderabile solo con l'interno della Terra (cicli biogeochimici). Il suo elevato livello di organizzazione è garantito dal fatto che riceve radiazione elettromagnetica dal Sole, che le consente di mantenere un elevato livello di energia libera. La biosfera può essere scomposta in macro-unità caratterizzate da uniformità di condizioni del clima, in cui si sono adattate una flora e una fauna specifiche, definite biomi, i quali a loro volta possono essere scomposti in micro-unità chiamate ecosistemi. Il concetto di biosfera, intesa nel suo insieme come un organismo vivente, è noto come ipotesi Gaia o teoria di Gaia. Le modificazioni geologiche e climatiche della biosfera avvenute durante la storia del pianeta hanno influito profondamente sugli ecosistemi e gli organismi viventi, determinando processi evolutivi ed estinzioni.

14 Processi a carico dei comparti ambientali: Il ciclo dell azoto

15 Processi a carico dei comparti ambientali: Il ciclo dell acqua

16 Processi a carico dei comparti ambientali: Il ciclo del carbonio

17 Processi a carico dei comparti ambientali: Il ciclo dello zolfo

18 La chimica dell ambiente La scienza ambientale è l insieme delle interazioni tra gli ambienti terrestre, acquatico, vivente e antropologico. Essa include le leggi emanate dai governi e tutte le discipline, come la chimica, la biologia, l ecologia, la sociologia, che influenzano o descrivono tali interazioni. La scienza ambientale è dunque definita come lo studio della terra, dell aria, dell acqua e degli ambienti viventi e gli effetti della tecnologia su di essi. La scienza ambientale si è evoluta in modo significativo grazie alle ricerche effettuate sui modi e sui luoghi in cui gli organismi viventi compiono i loro cicli vitali. Questo è il campo della storia naturale, che in tempi recenti si è evoluta nell ecologia, cioè lo studio dei fattori ambientali che incidono sugli organismi e sul modo in cui essi interagiscono tra di loro.

19 Relazioni tra gli ambienti aria, acqua e suolo, tra essi e i sistemi viventi ed il rapporto con la tecnologia Atmosfera Idrosfera Tecnologia Geosfera Biosfera

20 Campionamento: regole principali Il sito da cui si preleva il campione deve essere uniforme. Uniforme significa che all'interno dell'area prescelta non devono esserci differenze nel colore, nell'aspetto, nella sensazione al tatto, nell'ordinamento e nei risultati produttivi. Il campione deve essere prelevato in più punti E' necessario che il campione portato in laboratorio rappresenti tutto il sistema, si deve quindi prendere un campione in più punti diversi scelti a caso su tutta la superficie Si deve prelevare alla giusta profondità Esempio, dopo l'asportazione dei primi centimetri di suolo, con l'eventuale vegetazione, eseguire i singoli campionamenti alla massima profondità di lavorazione prevista; in linea generale per le colture erbacee il campione è prelevato preso nei primi cm e per le colture arboree si può scendere anche a cm.

21 Campionamento: regole principali Una volta raccolti, i singoli campioni devono essere riuniti accuratamente Il campione così ottenuto va inviato al laboratorio correttamente confezionato Utilizzare un sacchetto di materiale plastico pulito; evitare di conservare a lungo il campione e di esporlo a temperature elevate. Aggiungere una etichetta che riporti: nome, indirizzo, numero di telefono, e dati fiscali dell'azienda nome o numero che identifichi la sorgente del campione tipo di analisi da eseguire coltura L'etichetta non deve essere messa in contatto con il campione.

22 L analisi chimica nella chimica dell ambiente: Una delle maggiori sfide della chimica dell ambiente è la determinazione della natura e della quantità di specifici inquinanti nell ambiente. L analisi chimica è il primo passo vitale della ricerca in chimica dell ambiente.

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