Ethan Frome - Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali

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SECONDA UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI
FACOLTÀ DI SCIENZE DEL FARMACO
PER L’AMBIENTE E LA SALUTE
CORSO DI LAUREA IN SCIENZE AMBIENTALI
CLASSE L-32 NUOVO ORDINAMENTO (1° ANNO)
E VECCHIO ORDINAMENTO (2° E 3° ANNO)
ATTIVITÀ DIDATTICHE
anno accademico 2011-2012
1
Facoltà di Scienze FAS
Corso di Laurea in Scienze ambientali (Classe L-32)
BIOCHIMICA E GENETICA (VO)
a.a. 2011/2012 – 12 CFU
Biochemistry and Genetics
Obiettivi formativi
Il corso di Biochimica e Genetica è diretto agli studenti del secondo anno; esso fornisce conoscenze di base su
biochimica cellulare, principali vie metaboliche e loro controllo, genetica classica e molecolare. Il corso, inoltre,
introduce metodiche generali per l’estrazione e purificazione di proteine
The course of Biochemistry and Genetics, directed at second-year undergraduate students, provides basic
knowledge of cellular biochemistry, main metabolic pathways and control mechanisms, classical and molecular
genetics. The course also includes laboratory training on techniques of protein extraction and purification.
Conoscenze richieste
Il corso di Biochimica e Genetica prevede la propedeuticità dell’esame di Chimica generale e inorganica. E’
necessaria, inoltre, la conoscenza delle nozioni fondamentali di chimica organica e biologia.
The course of Biochemistry and Genetics requires the knowledge of basic notions of general chemistry, organic
chemistry and biology.
Docente responsabile: dott. Sabrina Esposito ([email protected])
Modulo1: Biochimica (6 CFU - docente: dott. Sabrina Esposito)
Biochemistry
1. PROTEINE
Struttura delle proteine. Le unità monomeriche: gli α-L-amminoacidi. Proprietà: stereochimica, attività ottica,
proprietà acido-basiche, assorbimento della luce. Proprietà principali delle proteine. Livelli di organizzazione
strutturale delle proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria; ripiegamento delle proteine
globulari. I legami coinvolti: legame idrogeno, legame ionico, forze di Van der Waals, interazioni idrofobiche. La
denaturazione delle proteine. Rinaturazione.
Funzione delle proteine. Proteine strutturali (α-cheratina, collageno, fibroina della seta) e globulari (proteine di
trasporto: mioglobina ed emoglobina). Proteine catalitiche: enzimi. Catalisi enzimatica: specificità di reazione e di
substrato; classificazione degli enzimi; coenzimi; il complesso Enzima-Substrato (ES); modello di Michaelis e
Menten; significato e determinazione sperimentale di K M e V max . Inibizione enzimatica. Principi generali della
regolazione enzimatica: allosteria, retroinibizione, modifiche covalenti, controllo a cascata, zimogeni,
compartimentazione.
Tecniche di purificazione, analisi e caratterizzazione di proteine.
2. METABOLISMO ENERGETICO
Concetti generali di energetica; i composti ad alto contenuto energetico. Il flusso di energia nella biosfera.
Il metabolismo dei carboidrati. Monosaccaridi, struttura e proprietà; derivati dei monosaccaridi, disaccaridi,
polisaccaridi (strutturali e di riserva). Digestione dei polisaccaridi, assorbimento. Glicolisi. La combustione
completa degli atomi di carbonio e la produzione dell'energia in condizioni di aerobiosi: il ciclo degli acidi
tricarbossilici. Le reazioni anaplerotiche. Il ciclo del gliossilato. La fosforilazione ossidativa: gli elementi della
catena di trasporto degli elettroni, il meccanismo della sintesi dell'ATP. Le vie fermentative del piruvato:
fermentazione alcolica e fermentazione lattica e riossidazione del NADH citoplasmatico. Biosintesi dei
carboidrati: la neoglucogenesi da piruvato e da intermedi del ciclo degli acidi tricarbossilici. Degradazione e
sintesi del glicogeno. La via dei pentosi-fosfati: suoi significati.
Il metabolismo dei lipidi. Struttura e proprietà di acidi grassi, triacilgliceroli, fosfolipidi, glicolipidi, steroli.
Digestione, trasporto, deposito e mobilitazione dei lipidi. La degradazione dei triacilgliceroli: la β-ossidazione
degli acidi grassi. La biosintesi degli acidi grassi: il complesso dell’acido grasso sintetasi.
2
Il catabolismo delle proteine. Digestione delle proteine e assorbimento degli aminoacidi. Gli enzimi proteolitici.
Destino del gruppo amminico degli amminoacidi: transamminazione, deamminazione ossidativa e ciclo dell'urea.
Cenni sul destino metabolico dello scheletro carbonioso degli aminoacidi; distinzione tra aminoacidi
glucogenetici e glicogenetici.
3. COMUNICAZIONE INTERCELLULARE: ORMONI E RECETTORI.
Comunicazioni tra cellule mediate da ormoni e segnalatori locali. Recettori ormonali di membrana e trasduzione
del segnale tramite secondi messaggeri. Recettori di superficie accoppiati a proteine G e loro effettori. Recettori
tirosina chinasi e proteine Ras. MAP chinasi. I secondi messaggeri. Ruolo dell'Insulina, del glucagone e
dell'adrenalina nella regolazione del metabolismo degli zuccheri e dei lipidi. Meccanismi coinvolti. Recettori
ormonali intracellulari e loro effetto sulla trascrizione.
4. CICLO CELLULARE NEGLI EUCARIOTI E SUA REGOLAZIONE.
I fattori di crescita ed il controllo positivo e negativo della crescita cellulare. Cicline e chinasi ciclina-dipendenti.
Regolazione della progressione del ciclo cellulare. I checkpoints. Trasduzione del segnale e ciclo cellulare. Ruolo
della proteina p53 “guardiano del genoma”.
5. MORTE CELLULARE PROGRAMMATA (APOPTOSI) E SUA REGOLAZIONE.
Ruolo dell’apoptosi. Caratteristiche biochimiche e molecolari e aspetti morfologici. Induzione dell’apoptosi: la
via mitocondriale e la via recettoriale di apoptosi. Le caspasi. I substrati delle caspasi. Regolazione del processo
apoptotico: integrazione dei segnali di morte e sopravvivenza cellulare. I geni della famiglia Bcl-2. Conseguenze
funzionali della modulazione dell’apoptosi.
6. ESPOSIZIONE AMBIENTALE E RISCHIO UMANO: I TUMORI
Rischi legati all’esposizione di alcuni inquinanti. Agenti causali estrinseci: cancerogenesi da sostanze chimiche e
da radiazioni. Fattori intrinseci: stress ossidativi e suscettibilità genica. Basi biomolecolari della cancerogenesi.
Le cellule tumorali e l’insorgenza del cancro. Il processo multifasico della cancerogenesi: iniziazione,
promozione e progressione. I proto-oncogeni e i geni soppressori tumorali. Le mutazioni oncogeniche che
influenzano la moltiplicazione cellulare. Le mutazioni che causano la perdita del controllo del ciclo cellulare. Le
mutazioni che influenzano la stabilità del genoma.
LABORATORIO:
Esercitazione 1: estrazione e purificazione di proteine.
Modulo 2: Genetica (6 CFU - docente: dott. Flavia Cerrato)
Genetics
1.
2.
3.
4.
5.
Genetica della trasmissione dei caratteri - Mitosi e meiosi. Cromosomi omologhi ed alleli. Il
genotipo. Omozigosi ed eterozigosi. Il fenotipo. Dominanza e recessività. Principio della segregazione
degli alleli o prima legge di Mendel. Reincrocio. Principio dell'assortimento indipendente o seconda
legge di Mendel. Ereditarietà legata al cromosoma X. Incroci reciproci.
Estensione dell'analisi mendeliana - Alleli multipli. L'esempio del colore dell'occhio di Drosophila. I
gruppi sanguigni: alleli del sistema ABO. Dominanza incompleta. Rapporti mendeliani atipici.
Interazione tra geni ed epistasi. Influenza dell'ambiente sul fenotipo. Espressività variabile e penetranza
incompleta.
Associazione - Geni associati. La ricombinazione ed il crossing-over. Test-cross per dimostrare
l'associazione tra geni. Mappaggio dei geni mediante calcolo della frequenza di ricombinazione.
Il materiale genetico e l’ organizzazione del genoma - La composizione chimica degli acidi nucleici.
La struttura primaria e la struttura secondaria del DNA. Le caratteristiche del modello della doppia
elica di Watson e Crick. Altre strutture del DNA: la forma A e la forma Z. Genomi virali, procariotici
ed eucariotici. Struttura dei cromosomi eucariotici. Centromeri e telomeri. Cariotipo. Organizzazione
della cromatina e del nucleosoma. Dimensioni del genoma. DNA ripetitivo e geni ripetuti.
Replicazione, Trascrizione e Traduzione - La sintesi semiconservativa e semidiscontinua del DNA. I
principali eventi che si succedono durante la replicazione del DNA e le proteine coinvolte. La
replicazione teta, la replicazione a circolo rotante e la replicazione lineare. Trascrizione. L'mRNA.
Struttura dei geni nei procarioti e negli eucarioti. Introni ed esoni. Splicing e splicing alternativo.
Proprietà del codice genetico. Il tRNA. L'aminoacil-tRNA-sintetasi. Il ribosoma. Tappe principali della
traduzione.
3
6.
Regolazione dell'espressione genica nei procarioti - Geni ad espressione costitutiva e geni regolati.
Sistemi inducibili e sistemi reprimibili. Regolazione positiva e regolazione negativa. Modello di Jacob e
Monod per la regolazione dell'operone lac. Fattori regolativi agenti in trans ed elementi agenti in cis.
7. Regolazione dell'espressione genica negli eucarioti - Differenziazione cellulare ed espressione
genica. Clonazione mediante trapianto di nucleo. Tappe di possibile controllo dell'espressione genica
negli eucarioti. Regolazione della trascrizione. Promotori ed enhancers. Le RNA polimerasi
eucariotiche. La TATA box ed i fattori basali della trascrizione. Regolazione dell’espressione genica da
parte degli ormoni steroidei
8. Mutazioni - Test di fluttuazione. Mutazioni somatiche e germinali. Mutazioni geniche, cromosomiche
e genomiche. Classificazione delle mutazioni geniche. Cause delle mutazioni spontanee. Agenti
mutageni e loro meccanismo d’azione. Attivazione metabolica di sostanze con potenziale mutageno.
Principali meccanismi di riparo del DNA. Reversione e soppressione di mutazione. Test di Ames per
l'identificazione delle sostanze mutagene. Mutazioni cromosomiche.
9. Genetica di popolazioni ed evoluzione dei genomi - La variabilità genetica delle popolazioni. Il
calcolo della frequenza allelica e della frequenza genotipica. L’equilibrio di Hardy-Weinberg.
L’inincrocio e l’accoppiamento assortativo. Le fonti della variabilità: le forze evolutive e i loro effetti
sulle frequenze alleliche. Effetti globali delle forze evolutive sulle frequenze alleliche e sulla variazione
e la divergenza di popolazioni. Il processo di speciazione. Meccanismi di isolamento biologico.
L’evoluzione molecolare. La variabilità a livello proteico. La variabilità nelle sequenze del DNA. La
comparsa di nuove funzioni biologiche: l’origine di nuovi geni. Il tasso dell’evoluzione molecolare.
Sostituzioni sinonime e non sinonime. La teoria neodarwiniana e la teoria neutralistica. L’orologio
molecolare. Filogenesi molecolare. Alberi filogenetici.
10. Genetica quantitativa - Caratteri quantitativi. Metodi statistici per l’analisi dei caratteri quantitativi.
Popolazioni e campioni. Le distribuzioni di frequenza. Moda, media, varianza, deviazione standard,
correlazione e regressione. Eredità poligenica. Ereditabilità di un carattere. La varianza fenotipica e le
sue componenti: varianza genetica e varianza ambientale. I tipi di ereditabilità. Ereditabilità in senso
lato ed edreditabilità in senso stretto. Il calcolo dell’ereditabilità. La risposta alla selezione. I programmi
di selezione artificiale. La correlazione fenotipica e genetica nella risposta alla selezione.
Testi consigliati
Stryer L. et al. (2007). Biochimica. VI ed. Zanichelli, Bologna.
Russel PJ. (2002). Genetica. EdiSes.
Campbell M. e Farrel S. (2006). Biochimica. Seconda ed. EdiSES.
Lehninger A. Principi di biochimica. IV edizione. Zanichelli, Bologna.
Alberts et al. (2004). Biologia molecolare della cellula. IV edizione Zanichelli, Bologna.
Pierce BA. (2005). Genetica. Zanichelli.
Griffith AJF et al. (2006). Genetica. Principi di analisi formale. Zanichelli.
Frankham R, Ballou JD, Briscole DA (2006). Fondamenti di genetica della conservazione. Zanichelli.
Ulteriori informazioni
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Ore di lezione frontale: 96
Ore di attività di laboratorio: 8
Ore di studio personale: 196
Le lezioni frontali sono basate sull’uso di presentazioni PowerPoint, oltre che dei mezzi tradizionali
(lavagna). Gli studenti frequentanti potranno ottenere copia della presentazione PowerPoint alla fine di
ciascuna lezione. Le esercitazioni prevedono l’addestramento a tecniche di base di purificazione di
proteine e esercizi di genetica. La frequenza delle lezioni ed esercitazioni è obbligatoria.
Orario di ricevimento dei docenti: lunedì e mercoledì dalle 14:30 alle 16:30. Per stabilire un incontro in
altri momenti è opportuno contattare i docenti tramite posta elettronica ([email protected] [email protected])
Modalità di svolgimento della prova finale: il profitto sarà valutato attraverso una prova orale e lo
svolgimento di esercizi scritti.
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BIOLOGIA FUNZIONALE (VO)
a.a. 2011-2012 - 4 CFU
Functional biology
Obiettivi formativi
Il corso di Biologia funzionale, diretto agli studenti del secondo anno, fornisce conoscenze fondamentali sui
principali processi fisiologici negli animali e nelle piante superiori.
The course of Functional Biology, directed at second-year undergraduate students, provides basic knowledge of
fundamental physiological processes in animals and higher plants.
Il corso di Biologia funzionale deve essere preceduto dal corso di Fondamenti di Biologia (I anno). Esso inoltre
richiede la conoscenza di nozioni fondamentali di Biochimica ed è perciò opportuno che gli studenti abbiano già
sostenuto l’esame di Biochimica e Genetica
Docente responsabile: prof. R. Ligrone ([email protected])
Programma
1.
2.
Fondamenti di anatomia e fisiologia delle piante
Scambi gassosi e controllo del tenore idrico.
Apparato radicale e assorbimento dell’acqua e dei nutrienti minerali.
Xilema e trasporto della linfa grezza.
Floema e trasporto della linfa elaborata.
Necessità nutrizionali e associazioni simbiotiche.
Varianti ecologiche della fotosintesi (C 3 , C 4 , CAM).
Fondamenti di anatomia e fisiologia degli animali
Principi di istologia degli animali
Il sistema nervoso; genesi e trasmissione dell’impulso nervoso; contrazione muscolare; recettori sensoriali.
Scambi gassosi e trasporto: apparato respiratorio e circolatorio; scambi di O 2 , CO 2 e nutrienti tra sangue e
tessuti; istologia del sangue ed ematopoiesi nei mammiferi.
Sistema immunitario
Termoregolazione
Elaborazione del cibo e nutrizione.
Osmoregolazione ed eliminazione dei rifiuti
Testi consigliati
Appunti dalle lezioni
Solomon EP, Berg LR, Martin DW (2007). Biologia. Edises, quarta edizione.
Poli A. (2006). Fisiologia degli animali. Zanichelli Ed., Bologna
Taiz L., Zeiger E.(2002). Fisiologia vegetale. Piccin-Nuova Libraria.
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Il corso è impartito nel II semestre. Le lezioni frontali sono basate sull’uso di presentazioni PowerPoint,
oltre che dei mezzi tradizionali (lavagna). La frequenza delle lezioni ed esercitazioni è obbligatoria
Orario di ricevimento: per appuntamento tramite posta elettronica ([email protected])
Modalità di svolgimento della prova finale: il profitto sarà valutato attraverso un esame orale
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Facoltà di Scienze del Farmaco per l’Ambiente e la Salute
Corso di Laurea in: Scienze ambientali (L-32) - a.a. 2011-2012
CERTIFICAZIONE DI QUALITA’ AMBIENTALE
(ING-IND/25 – corso opzionale 4CFU)
Environmental quality management
Obiettivi formativi:
Il corso è dedicato, principalmente, a coloro che intendono intraprendere la carriera della consulenza aziendale,
in qualità di responsabili dei sistemi di gestione o seguire il percorso di qualifica di auditor di sistemi di gestione.
Obiettivo del corso è fornire competenze essenziali per:
−applicare in azienda la norma ISO 14001 o il Regolamento Comunitario EMAS;;
−implementare la struttura documentale di un sistema di gestione ambiente;
−redigere un’analisi ambientale iniziale;
−conoscere le principali normative di carattere ambientale e i relativi obblighi di applicazione all'interno dei
contesti aziendali;
−comprendere le modalità di applicazione di procedure, istruzioni operative e modulistica;
−misurare l'efficacia dei processi aziendali;
−redigere proposte di miglioramento e proporre e attuare azioni preventive;
−registrare i dati relativi a non conformità;
−analizzare le cause delle non conformità e pianificare le conseguenti azioni correttive
−verificare l'efficacia delle azioni intraprese
Conoscenze richieste: nozioni di base di Diritto
Docente responsabile: dott. Carlo Di Domenico ([email protected])
CONTENUTI E ARTICOLAZIONE DEL CORSO:
Metodologie e processi di audit propri della UNI EN ISO 19011/2003, applicati ad un sistema di gestione
ambientale
• Regolamento EMAS, Norme UNI EN ISO 14001:2004 e UNI EN ISO 19011:2003, a fronte della quale
devono essere eseguiti gli Audit
• nozioni di base sulla legislazione ambientale, in particolare su Atmosfera, Acque, Rifiuti, Rumore.
• conoscenze relative alle metodologie e alle tecniche di auditing
Lezioni teoriche, esercitazioni pratiche e simulazioni di role-playing riguardanti:
− Requisiti della norma ISO 14001 e del Regolamento EMAS
− Metodi di valutazione degli aspetti/impatti ambientali
−Legislazione ambientale applicabile e i conseguenti adempimenti delle aziende
−Analisi dei processi e le loro ripercussioni sulla redazione della documentazione del Sistema di Gestione
Ambientale
−Il processo di auditing
− Monitoraggio dei dati e creazione degli indicatori
− Strategie di verifica della conformità alla Norma di riferimento e alla Legislazione applicabile
− Redazione del riesame della direzione
− Studio di casi reali
Testi consigliati:
Appunti dalle lezioni e presentazioni power-point
Ulteriori informazioni:
−Ore totali dedicate ad attività formative in aula: 26
−Ore totali dedicate a esercitazioni in aula o all’esterno: 14
−Ore totali dedicate dallo studente allo studio personale o ad altre attività formative di tipo individuale: 60
−Il corso prevede visite presso impianti certificati/registrati.
−Modalità di svolgimento della prova finale: esame orale.
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Corso di Laurea in Scienze ambientali (Classe L-32 )
CHIMICA ANALITICA (VO)
a.a. 2011-2012 – 5 CFU
Analytical chemistry
Obiettivi formativi
Chimica analitica è un corso diretto agli studenti del secondo anno della laurea triennale in Scienze ambientali.
Esso approfondisce la conoscenza degli gli equilibri chimici in soluzione e introduce metodi di analisi
quantitativi delle principali specie chimiche in soluzione. Il corso, inoltre, permette l’apprendimento di tecniche
strumentali direttamente collegate a tali metodologie, come la potenziometria, la spettrofotometria di
assorbimento molecolare, con cenni di spettroscopia atomica e metodi cromatografici. Lo studente applicherà tali
nozioni all’analisi di acque superficiali.
The course of Analytical chemistry, directed at second-year undergraduate student, deals with theory and
application of methods of quantitative chemical analysis, with emphasis on potenziometry, spectrometry and
separation techniques.
Il corso di Chimica analitica prevede la propedeuticità di Chimica generale e inorganica
Docente responsabile: prof. Mauro Iuliano ([email protected])
Parte I: Metodi analitici classici
Oggetto della chimica analitica
Metodi di analisi quantitativa. Metodi classici e metodi strumentali. Scelta del metodo di analisi. Reazioni
chimiche in analisi quantitativa. Equilibrio chimico in sistemi ideali e reali: coefficienti di attività. Forza ionica e
costanti di equilibrio.
Equilibri acido-base.
Equilibrio acido-base. Misura della forza dei protoliti. Definizione di pH. Rappresentazione grafica degli
equilibri acido-base: diagrammi logaritmici. Calcolo delle concentrazioni di specie in soluzione. Soluzioni
tampone. Capacità tamponante.Titolazioni acido-base. Curva di titolazione. Individuazione del punto finale:
indicatori. Condizione di titolabilità di un acido e di una base. Applicazioni pratiche.
Equilibri di formazione di complessi
Reazioni di complessazione. Tipi di leganti. Costante di equilibrio condizionale. Frazioni alfa. Tipi di titolazioni
complessometriche. Curve di titolazione. Titolazioni con EDTA. Titolabilità di ioni metallici. Indicatori
metallocromici. Scelta delle condizioni di titolazione.Condizione di titolabilità di un metallo. Reagenti per la
complessometria. Applicazioni pratiche.
Equilibri eterogenei.
Prodotto di solubilità. Fattori che influenzano la solubilità. Calcolo della solubilità di sali in soluzioni acquose.
Influenza degli equilibri protolitici e di complessazione sulla solubilità. Separazione di ioni per precipitazione.
Titolazione di precipitazione: curva di titolazione. Metodo di Mohr. Metodo di Vohlard. Metodo di Fajans.
Preparazione dei reagenti per la precipitimetria. Applicazioni pratiche.
Equilibri di ossido-riduzione.
Lavoro elettrico. Celle galvaniche ed elettrolitiche. Forza elettromotrice di una cella. Elettrodi e potenziali
elettrodici. Equazione di Nernst. Potenziale standard: scala elettrochimica degli elementi. Impiego dei potenziali
standard. Attività dell’elettrone. Esempi di calcolo del potenziale elettrico di coppie redox. Calcolo della
costante di equilibrio di una reazione redox. Titolazioni di ossidoriduzione. Calcolo della curva di titolazione.
Potenziale al punto equivalente. Indicatori redox. Reagenti per determinazioni ossidimetriche. Applicazioni:
ossidimetria con Ce(IV), KMnO 4 e K 2 CrO 7 , iodometria e iodimetria.
Parte II: Alcuni metodi analitici strumentali
Potenziometria.
Elettrodi indicatori. Elettrodi di riferimento. Ponte salino: potenziale di giunzione. Elettrodi ionoselettivi a
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membrana solida e liquida. Elettrodo di vetro. Elettrodi a gas e ad enzima. Misure di f.e.m Potenziometria
diretta: misura del pH. . Analisi quantitativa: metodo della curva di taratura e metodo delle aggiunte standard.
Applicazioni: analisi di ioni in soluzioni acquose.
Spettrofotometria
Spettro delle radiazioni elettromagnetiche. Spettri di assorbimento e di emissione. Assorbimento atomico e
molecolare. Legge di Lambert-Beer e sue deviazioni. Spettrofotometria UV-VIS. Componenti strumentali di uno
spettrofotometro UV-VIS: sorgente, monocromatore, cella di misura, rivelatore). Analisi qualitativa e
quantitativa. Metodo della curva di taratura. Metodo delle aggiunte standard. Determinazioni spettrofotometriche
di metalli: As, Cd, Zn, Cr, Fe, Hg, Pb, Cu, Sn . Analisi di anioni. Spettrofotometria di assorbimento atomico:
principi e strumentazione (sorgente, monocromatore, atomizzatore, rivelatore). Analisi quantitativa. Applicazioni
all’analisi delle acque.
Cromatografia.
Processi di separazione. Equilibri di distribuzione tra fasi. Caratterizzazione di sistemi cromatografici. Fasi
stazionarie e fasi mobili. Cromatografia di scambio ionico: teoria, strumentazione ed applicazioni. Principi di
cromatografia liquida. Schema di un cromatografo HPLC ed applicazioni. Gascromatografia: principi teorici,
schema strumentale ed applicazioni.
Parte III: Esercitazioni di laboratorio.
Preparazione e standardizzazione di una soluzione di HCl 0.1M.
Determinazione del contenuto di ioni CO 3 2- e HCO 3 - in un campione di acqua.
Preparazione e standardizzazione di una soluzione di AgNO 3 0.1M (titolazione di Mohr).
Determinazione del contenuto di Cl•in un’acqua (titolazione di Volhard).
Preparazione e standardizzazione di una soluzione di EDTA 0.05M.
Determinazione del contenuto in ioni Ca2+ e Mg2+ in un campione di acqua.
Preparazione e standardizzazione di una soluzione di KMnO4 0.02M.
Determinazione del contenuto di acqua ossigenata di un campione commerciale.
Determinazione del pH di un campione di acqua potabile. Titolazione potenziometrica della concentrazione
acida di un campione di pioggia.
Analisi del contenuto di cloro attivo in un campione di acqua potabile. Metodo della retta di taratura.
Analisi di una miscela contenente o-nitroanilina e p-nitroanilina mediante TLC.
Testi consigliati:
Skoog,, West, Holler, Crouch - Fondamenti di Chimica analitica, Seconda Edizione, EdiSES, Napoli.
Dispense del docente sul sito www.docenti.unina.it
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Le lezioni frontali sono basate sull’uso di presentazioni PowerPoint, oltre che dei mezzi tradizionali
(lavagna). Le esercitazioni di laboratorio riguardano le tecniche di titolazione volumetrica ed alcune
tecniche strumentali (Potenziometria, Spettroscopia e Cromatografia su stato sottile) per la
determinazione di sostanze chimiche in soluzione. La frequenza alle esercitazioni è obbligatoria.
Modalità di svolgimento della prova finale: il profitto sarà valutato sulla base di:
- relazioni presentate dallo studente riguardanti le esercitazioni di laboratorio
- prova scritta riguardanti gli argomenti trattati ed esercizi numerici riguardantile esercitazioni di
laboratorio.
In aggiunta potrà essere effettuato un colloquio orale che verterà sui quesiti e sugli esercizi della prova
scritta.
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CHIMICA FISICA E CHIMICA DELL’AMBIENTE (VO)
a.a. 2011-2012 – 10 CFU
Physical chemistry and Environmental chemistry
Obiettivi formativi
Il corso di Chimica fisica e Chimica dell’ambiente tratta aspetti fondamentali della chimica fisica (in particolare la
termodinamica e cinetica delle reazioni chimiche) e della chimica dell’ambiente (fotochimica dell’atmosfera e
chimica di contaminanti ambientali organici e inorganici).
The course of Physical chemistry and Environmental chemistry focuses on basic issues in physical chemistry
(thermodynamics and kinetics of chemical reactions) and environmental chemistry (photochemistry of the
atmosphere and chemistry of organic and inorganic pollutants)
Il corso di Chimica fisica e Chimica dell’ambiente richiede la conoscenza delle nozioni di base della chimica generale,
chimica organica e fisica
Docente responsabile: dott. Stefano Salvestrini ([email protected])
Modulo 1: Chimica fisica
(5 CFU – docente: dott. Stefano Salvestrini - [email protected])
Physical chemistry
Termodinamica
Primo principio,
entalpia,
variazione dell’entalpia con la temperatura,
variazione di entalpia in una transizione di fase,
calcolo della variazione di entalpia in una reazione utilizzando i valori medi dell’entalpia di legame,
calcolo della variazione di entalpia standard in una reazione utilizzando le entalpie standard di formazione
interazione intramolecolare ione – ione,
dipendenza della variazione di entalpia dalla temperatura,
soluzioni – unità di misura,
secondo principio della termodinamica,
calcolo della variazione di entropia del sistema in un processo in cui varia solo la temperatura, solo il volume di
un gas ideale e in una transizione di fase,
calcolo della variazione di entropia dell’ambiente esterno al sistema che subisce la trasformazione,
variazione di entropia e spontaneità di una trasformazione,
variazione di entropia in una reazione,
energie di Gibbs e di Helmholtz,
additività delle funzioni termodinamiche,
energia libera e spontaneità di una trasformazione,
potenziale chimico,
soluzioni ideali,
termodinamica di mescolamento,
soluzioni diluite ideali,
ripartizione tra liquido e gas,
equilibrio di dialisi
variazione dell’energia libera con la temperatura e la pressione
proprietà colligative
osmosi e pressione osmotica, lavoro osmotico e potenziale chimico,
fugacità ed attività,
ripartizione tra fasi,
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osmosi inversa
abbassamento della tensione di vapore
quoziente di reazione, costante di equilibrio ed energia libera
stato standard in biochimica
termodinamica dell’adenosintrifosfato (atp)
costante di equilibrio e sistemi reali,
dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura.
Elettrochimica
Attività degli ioni in soluzione,
legge limite di Debye Hückel,
termodinamica delle celle elettrochimiche (pile),
dipendenza della forza elettromotrice dalla concentrazione: equazione di nerst e potenziali normali di riduzione,
potenziale elettrochimico,
potenziale di membrana,
cella a combustione,
spontaneità di una reazione di ossido-riduzione,
celle galvaniche e celle elettrolitiche,
aspetti quantitativi dell’elettrolisi: leggi di faraday.
Cinetica Chimica
Velocità di reazione,
ordine di reazione e forma integrata delle leggi cinetiche,
tempo di dimezzamento e vita media,
processi di decadimento radioattivo,
reazioni elementari, molecolarità di una reazione e formulazioni delle leggi cinetiche,
variazione della costante cinetica con la temperatura,
reazioni reversibili,
cinetica enzimatica,
teoria dello stato di transizione,
aspetti termodinamici,
catalizzatori chimici,
effetto della forza ionica sulla costante cinetica di una reazione elementare,
reazioni fitochimiche.
Interazioni intermolecolari
Interazioni di van der Waals,
interazione tra dipoli,
dipoli indotto,
legame idrogeno,
interazione idrofobica,
modelli di interazione totale,
potenziale di Lennard-Jones.
Modulo 2: Chimica dell’ambiente
(5 CFU – docente: dott. Pasquale Iovino [email protected])
Environmental chemistry
1.
Introduzione alla chimica dell'ambiente
2. L'atmosfera Composizione chimica e stratificazione dell'atmosfera, bilancio energetico della terra. Unità di
misura delle concentrazioni dei gas, unità Dobson per l'ozono.
3. Chimica della stratosfera Lo strato di ozono. Radiazioni elettromagnetiche importanti per l'ambiente.
Principi di fotochimica. Reazione di formazione dell'ozono stratosferico, distruzione non catalitica e catalitica
dell'ozono. Meccanismo di diminuzione dello strato di ozono stratosferico in Antartide. La chimica del cloro
nella stratosfera al di sopra dell'Artide. I clorofluorocarburi, gli idrofluoroclorocarburi e idrofluorocarburi, loro
reazioni di decomposizione.
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4. Chimica della troposfera Smog fotochimico: meccanismo di formazione, cause, prodotti finali, trasporto e
conseguenze. Le piogge acide, formazione e conseguenze. I particolati nell’inquinamento dell’aria, processi
chimici di formazione del particolato inorganico ed organico. Inquinamento dell’ambiente confinato.
5. Effetto serra Distribuzione dei livelli energetici associati a transizioni IR ed UV, i possibili moti vibrazionali
delle molecole, spettri IR di CO 2 , H 2 O e CH 4 . Fonti di CO 2 , combustione di C, CH 4 . Meccanismi proposti per
l’allontanamento della CO 2 per via chimica.
6. Molecole organiche tossiche Classificazione dei pesticidi. Insetticidi organoclorurati. LD50, LOD50.
Bioaccumulazione, fattore di bioconcentrazione e coefficiente di ripartizione. Toxafeni; ciclopentadieni.
Insetticidi organofosforati. Carbammati. Insetticidi naturali. Erbicidi inorganici ed organici, erbicidi triazinici.
Erbicidi fenossialifatici e sottoprodotti: tetraclorodibenzo-p-diossina. Difenili e dibenzofurani policlorurati.
Eliminazione dei difenili policlorurati. Idrocarburi policiclici aromatici e loro derivati. Meccanismo di
formazione, lipofilicità, bioaccumulazione, biomagnificazione, fattori che determinano la tossicità. Fattore di
equivalenza della tossicità.
7. L’acqua Proprietà chimiche e fisiche. Gas disciolti in acqua (O 2 , CO 2 ). Ossigeno in acque naturali, BOD,
COD. Alcalinità, concentrazione totale di carbonio inorganico disciolto. Durezza, ioni e ioni metallici nelle
acque naturali. Alluminio nelle acque naturali. Saponi e detergenti, fosfati. Decomposizione anaerobia della
materia organica nelle acque naturali. Composti azotati nelle acque naturali.
8. I metalli pesanti dannosi per l’ambiente Proprietà chimiche e fisiche, tossicità e interazione con gli enzimi,
proprietà complessanti. Tasso di assunzione, tasso di eliminazione e tempo di emivita. Alcuni metalli pesanti.
9. Inquinamento da produzione di energia Petrolio e sua distillazione. Benzina, cherosene, gasolio. Additivi
delle benzine. Gas naturali ed altri alcani. Combustibili alcolici: metanolo ed etanolo, vantaggi e tossicità.
Idrogeno come carburante? Produzione e stoccaggio.
Testi consigliati
Atkins P., De Paula J. Elementi di Chimica Fisica. Zanichelli editore
Baird & Cann. Chimica ambientale, Seconda Edizione, Zanichelli.
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Ore di attività di laboratorio o in campo: 20
Orario di ricevimento: per appuntamento tramite posta elettronica ([email protected];
[email protected])
Modalità di svolgimento della prova finale: prova scritta e orale
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CHIMICA GENERALE ED INORGANICA (NO)
a.a. 2011-2012 – 10 CFU
General and inorganic chemistry
Obiettivi formativi
Il corso di Chimica generale ed inorganica, rivolto agli studenti del primo anno di corso di laurea, intende
fornire le nozioni essenziali per la successiva piena comprensione dei processi chimici nell’ambiente. Gli
argomenti trattati comprendono: struttura atomica e tavola periodica, legame chimico, reazioni di massa,
equilibri in fase gassosa e acquosa, elettrochimica.
The course of Inorganic and General Chemistry, directed at first-year undergraduate students, deals with
fundamental notions of chemistry that are essential for understanding the impact of chemical processes on the
environment. The main topics are: atomic structure and periodic table, chemical bonds, equilibrium in gaseous
and aqueous phases, electrochemistry.
Il corso non prevede propedeuticità formali. E’ fortemente consigliato superare questo corso prima dei corsi di
biologia previsti nel percorso formativo del Corso di laurea in Scienze ambientali.
Docente: prof. Carla Isernia ([email protected])
Programma
1.
Stati di aggregazione della materia. Definizione di elemento, composto e miscela. Unità di misura. Cifre
significative. Proprietà delle sostanze.
2. La struttura degli atomi. Numero atomico e numero di massa. Isotopi. Simboli chimici. Molecole e ioni.
Ioni in soluzione. Nomenclatura.
3. Masse atomiche e molecolari. Mole e numero di Avogadro. Analisi chimica: composizione percentuale
e formule empiriche. Principi di conservazione. Equazioni chimiche. Reagente limitante e resa di
reazione.
4. Calcolo delle concentrazioni. Molarità, molalità e frazione molare. Bilanciamento delle reazioni
chimiche. Problemi di diluizione. Neutralizzazione acido-base. Reazioni di ossido-riduzione, numeri di
ossidazione e bilanciamento. Metodo del numero di ossidazione e delle semireazioni. Dismutazioni.
5. Stato gassoso. Legge di Avogadro. Pressione di un gas. Legge di Boyle. Leggi di Charles e Gay-Lussac.
Temperatura assoluta. Equazione di stato dei gas. Temperatura e pressione standard. Gas ideali. Cenni
di teoria cinetica dei gas. Legge di Dalton. Gas reali e deviazione dal comportamento ideale.
6. Atomo di Bohr. La relazione di De Broglie. Il principio di indeterminazione. Cenni sull'equazione di
Schrödinger. Livelli energetici. Orbitali atomici e numeri quantici. Atomo di idrogeno. Atomi a più
elettroni. Le configurazioni elettroniche. Proprietà periodiche e Tavola periodica. Potenziale di
ionizzazione. Affinità elettronica. Elettronegatività.
7. Il legame covalente. Le strutture di Lewis, la regola dell’ottetto. Formule di risonanza. Teoria VSEPR:
geometria molecolare e polarità delle molecole. Ibridizzazione. Orbitale molecolare. Il legame ionico.
Carica formale e numero di ossidazione. Legame ad idrogeno ed interazioni deboli. Forze
intermolecolari. Interazioni dipolo-dipolo.
8. Primo, secondo e terzo principio della termodinamica. Funzioni termodinamiche ed equilibrio.
9. Interazioni soluto-solvente. Soluzioni ideali e leggi di Raoult e di Henry. Soluzioni non ideali ed
attività. Proprietà colligative. Crioscopia ed ebullioscopia, osmosi e pressione osmotica.
10. Reazioni spontanee. Lo stato di equilibrio. Principio di Le Chatelier. Costanti di equilibrio. Forma
generale della costante di equilibrio. Uso delle costanti di equilibrio. Unità di misura e costanti di
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equilibrio. Costanti di equilibrio in funzione della concentrazione e della pressione e relazione tra loro.
Fattori che influenzano l’equilibrio: principio di Le Chatelier, temperatura, pressione.
11. Equilibri in soluzioni acquose. Prodotto ionico dell'acqua. Calcolo del pH e pOH. Acidi e basi. Forza
degli acidi e delle basi. Costanti di dissociazione. Acidi forti e deboli. Basi forti e deboli. Soluzioni di
acidi forti e basi forti: neutralizzazione e titolazione. Titolazione e curve di titolazione. Equilibri con
acidi e basi deboli. Indicatori di pH. Contributo alla concentrazione [H+] dalla dissociazione dell’acqua.
Acidi deboli e loro sali. Soluzioni tampone. Sali di acidi deboli e base forti: idrolisi. Acidi poliprotici.
Prodotto di solubilità. Equilibri con sali poco solubili: effetto dello ione comune.
12. I potenziali elettrochimici. La legge di Nernst. Predizione degli andamenti di reazione. Pila a
concentrazione. Elettrolisi.
Esercitazioni numeriche (stechiometria)
Le esercitazioni numeriche sono un’importante attività di complemento e approfondimento degli argomenti
trattati nella parte teorica. Saranno trattati i seguenti argomenti:
Unità di massa chimica e mole. Composizione percentuale. Formula minima e Formula molecolare. Reazioni
Chimiche: bilanciamento delle reazioni chimiche. Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche reagente limitante,
resa percentuale. Soluzioni: unità di concentrazione di una soluzione. Proprietà delle soluzioni. Proprietà
colligative (ebullioscopia, crioscopia, pressione osmotica). Legge di azione di massa. Equilibri chimici in fase
omogenea ed eterogenea. Equilibri in soluzione acquosa: calcolo di pH e pOH. Prodotto di solubilità.
Esercitazioni pratiche in laboratorio:
Il Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica ha lo scopo di approfondire le nozioni teoriche apprese in
aula, e permettere allo studente di familiarizzare con le attrezzature e procedure di base di un laboratorio
chimico.
Introduzione: sicurezza in laboratorio, attrezzature, prodotti chimici.
Studio delle proprietà del rame e dei suoi ioni in soluzione acquosa.
Osservazione diretta di reazioni di ossidoriduzione, acido-base e precipitazione. Questa esercitazione è stata
studiata per mostrare alcune delle più elementari operazioni di laboratorio (dissoluzione, precipitazione,
decantazione e filtrazione), osservando nel contempo una serie di reazioni tipiche dello ione Cu(II) in soluzione
acquosa.
Reazioni acido/base.
Titolazioni acido/base forte, con indicatore.
Scopo di questa esperienza è misurare la concentrazione di acido cloridrico in una soluzione a concentrazione
ignota attraverso la procedura di titolazione con una soluzione acquosa di idrossido di sodio a concentrazione
nota.
Reazioni di ossidoriduzione.
Scopo di questa esperienza è studiare alcune reazioni in cui si ha variazione del numero di ossidazione dei
reagenti e paragonare tra loro queste reazioni.
L’equilibrio chimico.
In questa esperienza sono esaminati alcuni equilibri chimici e alcuni fattori che perturbano tale stato di
equilibrio, spostando la reazione in un senso o in quello opposto.
Testi consigliati
Masterton & Hurley . Chimica Principi e Reazioni. PICCIN.
Dispense di laboratorio.
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Il corso sarà tenuto nel primo semestre. L’orario delle lezioni sarà reso visibile sul sito Internet del
Corso di laurea entro settembre 2009.
Orario di ricevimento del docente: lunedì 14-16 e il mercoledì 11:30-13:30. Per incontri in momenti
diversi, contattare il docente tramite posta elettronica.
Modalità di svolgimento della prova finale: il profitto sarà valutato mediante una prova scritta costituita
in media da 5 esercizi di stechiometria da svolgere in 2 ore e da una prova orale sugli argomenti del
programma.
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CHIMICA ORGANICA (NO)
a.a. 2011-2012 – 8 CFU
Organic chemistry
Obiettivi formativi
Il corso di Chimica organica, rivolto agli studenti del primo anno, sviluppa aspetti fondamentali della chimica
organica, in particolare l’architettura molecolare, le proprietà fisiche, la reattività e la sintesi delle principali
classi di composti organici.
Organic Chemistry is directed at first-year undergraduate students. The course introduces fundamental aspects
of organic chemistry ranging from the molecular architecture to physical properties, reactivity and synthesis of
major classes of organic compounds.
Nozioni di base di chimica generale ed inorganica
Docente responsabile: dott. Anna Messere ([email protected])
Programma
Struttura e legame, Il legame e le proprietà delle molecole, natura dei composti organici. Alcani e cicloalcani:
struttura, nomenclatura, isomeria, conformazioni e reazioni. Alcheni e alchini: struttura, nomenclatura e reazioni
di addizione elettrofila. Terpeni: struttura e presenza in natura. Chiralità e stereoisomeria: sistemi D,L e R,S;
risoluzione ottica di enantiomeri. Alogenuri alchilici: nomenclatura; sostituzione nucleofila alifatica: meccanismi
S N 1 e S N 2; b -eliminazioni: meccanismi E 1 e E 2 . Alcooli, eteri, epossidi e tioli: nomenclatura e reattività.
Benzene e suoi derivati: nomenclatura, aromaticità e reazioni di sostituzioni elettrofila aromatica. Fenoli:
struttura, nomenclatura, acidità. Ammine: nomenclatura e basicità; immine e enammine. Aldeidi e chetoni:
nomenclatura; addizioni di nucleofili con centro reattivo sul carbonio, sull'ossigeno, sull'azoto. Tautomeria
cheto-enolica. Acidi carbossilici e loro derivati funzionali: nomenclatura; reazione di esterificazione e
interconversione di gruppi funzionali. Anioni enolato: reazione aldolica e condensazione di Claisen. Carboidrati:
struttura, nomenclatura, stereochimica e reattività dei principali monosaccaridi; mutarotazione; formazione di
glicosidi; disaccaridi e polisaccaridi. Amminoacidi: struttura, chiralità e punto isoelettrico. Polipeptidi e proteine.
Nucleosidi, nucleotidi e acidi nucleici: generalità.
Testo consigliato
McMurry J. Chimica organica. Zanichelli
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Il corso sarà tenuto nel secondo semestre.
Orario di ricevimento del docente: per appuntamento tramite posta elettronica
([email protected])
Modalità di svolgimento della prova finale: il profitto sarà valutato attraverso una prova scritta, con
domande aperte, e una successiva prova orale sugli argomenti del programma. Il superamento della
prova scritta (min. 18/30) è essenziale per l’ammissione alla prova orale.
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DIRITTO DELL’AMBIENTE (VO)
a.a. 2011-2012 – 6 CFU
Environmental law
Obiettivi formativi
Il corso intende fornire le nozioni essenziali del diritto dell’ambiente, con particolare riferimento ai compiti
istituzionali delle pubbliche amministrazioni (centrali e periferiche) in ordine alla protezione dell'ambiente (che
comprendono la predisposizione delle pianificazioni di settore, l'esercizio di poteri autorizzatori, di poteri
straordinari, ecc. secondo discipline speciali diverse per ciascun settore di intervento). Il corso vuole inoltre di
fornire agli studenti i riferimenti di base relativi alla normativa vigente (comunitaria, statale e regionale) in
materia ambientale in modo da renderli capaci di orientarsi nella comprensione dei testi giuridici in materia
ambientale, con i quali saranno chiamati a confrontarsi nella loro attività lavorativa. Infine, il corso si propone di
illustrare agli studenti come si sviluppano i processi decisionali in materia ambientale allo scopo di fornire loro
un quadro delle possibilità che l'ordinamento offre ai singoli cittadini e alle associazioni ambientaliste per
contribuire alla tutela dell’ambiente.
Docente responsabile: prof. C. Iannello ([email protected])
Programma
Parte I: nozioni giuridiche di base e principi del diritto ambientale.
Le fonti del diritto con particolare riguardo al settore ambientale. Le posizioni giuridiche soggettive. Il
procedimento amministrativo e la tutela giurisdizionale. Nozioni generali sulla tutela dell'ambiente. Il concetto
giuridico di ambiente. I principi del diritto ambientale europeo e nazionale.
Parte II: I soggetti, le funzioni e gli strumenti della tutela dell'ambiente.
I soggetti preposti alla materia ambientale ed il sistema delle competenze. Il procedimento amministrativo e
l'interesse ambientale. Piani e programmi. Vincoli e zonizzazioni. I procedimenti amministrativi in materia
ambientale: la valutazione di impatto ambientale; la valutazione ambientale strategica; l'autorizzazione integrata
ambientale; il danno ambientale; l'accesso alle informazioni ambientali. Le associazioni ambientaliste. La
semplificazione dell'azione amministrativa. Gli strumenti consensuali: i sistemi di certificazione; i marchi di
qualità ecologica; gli accordi ambientali.
Parte III: I settori
La tutela dell'ambiente dagli inquinamenti. La tutela delle acque dall'inquinamento. Regime delle acque e difesa
del suolo. L'inquinamento atmosferico. L'inquinamento acustico. L'inquinamento elettromagnetico. La gestione
dei rifiuti. Bonifiche e ripristino ambientale delle aree inquinate.. La prevenzione dei rischi industriali e
ambientali. La protezione della natura: la disciplina dei parchi e delle riserve naturali. La tutela paesaggistica e
territoriale: la pianificazione paesistica e quella urbanistica. La protezione civile e il diritto dell'emergenza.
Testi consigliati
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Ore di attività di esercitazione: 10
Modalità di svolgimento della prova finale: esame orale
Orario di ricevimento: per appuntamento tramite posta elettronica
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ECOLOGIA 1 (VO)
a.a. 2011-2012 – 11 CFU
Ecology 1
Obiettivi formativi
Il Corso di Ecologia 1 tratta gli argomenti di Ecologia generale e l’analisi statistica applicata ai sistemi ecologici.
Lo studente acquisirà conoscenze su: struttura e funzionamento degli ecosistemi, in termini di flusso di energia e
ciclo dei nutrienti, dinamica delle popolazioni e delle comunità, risposte degli organismi all’ambiente fisico,
interazioni intra- e interspecifiche, principali biomi ed ecosistemi acquatici, analisi statistiche semplici
(descrittive ed inferenziali) applicate alla ricerca ecologica.
The course of Ecology 1 introduces fundamental concepts of general ecology, namely (a) the structure of the
ecosystem and its functioning, in terms of energy flux and nutrient cycles, (b) population and community
dynamics, (c) responses of the organisms to the physical environment,(c) intra- and interspecific interactions, (d)
main biomes and aquatic ecosystems, (e) basic statistics applied to ecological research.
Per sostenere l’esame di Ecologia 1 bisogna aver già sostenuto l’esame di Fondamenti di biologia ed è
preferibile aver già sostenuto l’esame di Chimica generale e inorganica.
Docente responsabile: prof. F.A. Rutigliano ([email protected])
Modulo 1: ECOLOGIA GENERALE (8 CFU – docente prof. F.A. Rutigliano)
General ecology
1. Concetto di ambiente, ecosistema e bioma. Meccanismi omeostatici e stabilità degli ecosistemi. Stabilità di
resistenza e stabilità di resilienza. Influenza degli organismi sull'ambiente abiotico. L'ipotesi GAIA.
2. Struttura dell'ecosistema: componenti biotiche ed abiotiche. Produzione, consumo e decomposizione. Tipi di
produttori. Fotosintesi ossigenica e fotosintesi anossigenica. Fattori che influenzano la velocità di fotosintesi.
Chemiosintesi. Organismi decompositori: batteri, funghi e pedofauna. Decomposizione della sostanza organica
morta. Mineralizzazione ed umificazione. Fattori che influenzano la velocità di decomposizione.
3. Il suolo quale sottosistema dell’ecosistema terrestre. Componenti del suolo: composti inorganici, sostanza
organica e organismi viventi. Interazione tra organismi viventi e componenti abiotiche nel processo di
pedogenesi. Distribuzione della sostanza organica a diversi stadi di decomposizione lungo il profilo del suolo.
4. Relazioni tra le caratteristiche degli organismi e il loro ambiente. Selezione naturale. Adattamento.
Distribuzione degli organismi. Forme biologiche di Raunkaier. Polimorfismo genetico e somatico. Ecotipi.
Evoluzione convergente ed evoluzione parallela. Coevoluzione. Risposte non adattative alle variazioni
dell’ambiente: risposte di regolazione, acclimatazione, risposte di sviluppo, migrazione, dormienza.
5. Concetto di fattore ecologico, condizione e risorsa. Limiti di tolleranza e condizioni ottimali. Organismi euri e
steno. Indicatori ecologici. Concetto di nicchia ecologica: nicchia fondamentale e nicchia realizzata. Equivalenti
ecologici. Interazioni tra fattori ambientali. Macroclima, mesoclima e microclima. Zone climatiche e biomi.
Ecosistemi acquatici. Principali fattori limitanti in ambiente terrestre e in ambiente acquatico (luce, temperatura,
acqua, fuoco, salinità, correnti, nutrienti, pH, sostanze inquinanti).
6. Popolazioni: caratteristiche e dinamica. Selezione r e selezione K. Fluttuazioni cicliche della densità di
popolazione.
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7. Comunità: composizione, diversità, dominanza, omogeneità. Ecotono ed effetto margine. Interazioni tra
organismi appartenenti alla stessa comunità. Competizione. Predazione. Parassitismo. Mutualismo. Variazioni
della comunità nel tempo: Successione ecologica. Stadi successionali e climax. Successioni autotrofe ed
eterotrofe. Successioni primarie e secondarie. Successioni autogene ed allogene.
8. Flusso di energia. Produttività primaria lorda e netta. Metodi di misura della produttività primaria. Fattori
limitanti la produttività primaria in ambiente terrestre e in ambiente acquatico. Stime di produttività primaria per
le terre emerse e per gli ambienti marini. Struttura trofica della comunità. Catena alimentare del pascolo e catena
alimentare del detrito. Reti alimentari. Flusso di energia in tipi diversi di comunità. Efficienza di trasferimento
dell'energia: Efficienza di consumo, di assimilazione e di produzione. Piramidi ecologiche. Concentrazione di
sostanze tossiche lungo le catene alimentari.
9. Il ciclo della materia. Cicli gassosi e cicli sedimentari. Riserve degli elementi nei diversi compartimenti dei
sistemi ecologici. Tempo di residenza, tempo di ricambio, velocità di ricambio. Ciclo dell'acqua, del carbonio,
dell'azoto, dello zolfo, del fosforo.
Esercitazione numerica (svolta in aula): Redazione di diagrammi climatici. Sovrapposizione della nicchia
climatica ai diagrammi climatici a poligono
Esercitazioni di laboratorio
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Misura del contenuto in clorofilla in foglie di sole e foglie di ombra;
Determinazione della respirazione del suolo;
Misura della quantità di micelio fungino nel suolo.
Modulo 2: Biometria (3 CFU – docente dott. S. Strumia)
Biometry
Introduzione alla biometria. Le variabili biometriche: definizioni ed esempi. Osservazioni individuali. Unità di
campionamento. Popolazione statistica e popolazione biologica. Universo campionario discreto e continuo.
Campione di osservazioni. Tecniche di campionamento di dati biologici. Il design sperimentale.
Tabelle di dati biometrici e matrici di dati grezzi. Rappresentazione grafica dei dati. Frequenze. Distribuzioni di
frequenza di dati biologici. Curva di distribuzione normale e sue caratteristiche. Forma della curva di
distribuzione normale. Curva gaussiana e nicchia ecologica. Curve asimmetriche: caratteristiche e significato
biologico. Normalizzazione e trasformazione dei dati.
Statistiche descrittive in ambito biologico. Statistiche di posizione. Statistiche di dispersione. Significato, uso e
interpretazione di statistiche descrittive in ambito biologico. Interpretazione della variabilità in biometria.
Statistica inferenziale. Concetto di significatività statistica. Ipotesi nulla ed ipotesi di lavoro. Test parametrici e
non parametrici. T-test o t di Student. Calcolo del t-test con numero uguale o differente di osservazioni. Errore
del I e del II tipo. F-test. Analisi della varianza (ANOVA), filosofia generale del test e campi di applicazione.
Calcolo dell’ANOVA ad un fattore. Confronto del risultato con i valori tabulati. Interpretazione di risultati di
ANOVA a una e a più vie.
Relazioni tra variabili. Correlazione e regressione lineare: differenze teoriche e significato statistico.
Significatività statistica della correlazione. Applicazioni in campo biologico.
Esercitazioni numeriche (svolte in aula o con applicazioni al computer)
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Calcolo ed interpretazione di statistiche descrittive;
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Applicazione e calcolo del T-test – interpretazione dei risultati
•
Applicazione e calcolo dell’ANOVA ad una via ed a due vie – interpretazione dei risultati
•
Calcolo di correlazione per variabili biometriche – interpretazione dei risultati.
NOTA: L’acquisizione dei crediti relativi al modulo 2 prevede un compito scritto oppure svolto direttamente al computer
con l’applicazione di procedure di analisi statistiche illustrate durante le esercitazioni.
Testi consigliati
Bullini L. et al. (1998). Ecologia generale. UTET, Torino.
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Fowler J, Cohen L. (1993). Statistica per ornitologi e naturalisti. Franco Muzzi Editore.
Dispense e materiale didattico distribuito a lezione
Testi da consultare
Odum E.P. (1988). Basi di ecologia. Piccin, Padova.
Begon M. et al. (1989). Ecologia - Individui - Popolazioni. Comunità. Zanichelli, Bologna.
Ricklefs R.E. (1993). Ecologia. Zanichelli, Bologna.
Pignatti S. (1995). Ecologia vegetale. UTET, Torino.
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Il corso di Ecologia 1 è impartito nel II semestre. L’orario delle lezioni sarà reso visibile sul sito
Internet del Corso di laurea entro febbraio 2011. L’attività didattica si articola in 8 ore settimanali tra
lezioni frontali, esercitazioni numeriche e esercitazioni di laboratorio, e includerà un’escursione di
campo. Le lezioni frontali prevedono l’uso di presentazioni PowerPoint.
Orario di ricevimento: la prof. Flora Angela Rutigliano riceve gli studenti il lunedì e il mercoledì dalle
14:30 alle 16:30. Per stabilire un incontro in altri momenti è opportuno contattarla tramite posta
elettronica ([email protected]). Il dott. Sandro Strumia riceve gli studenti il lunedì ed il
giovedì dalle ore 14.00 alle ore 16.00. Per stabilire un incontro in altri momenti è opportuno contattarlo
tramite posta elettronica ([email protected]).
Modalità di svolgimento della prova finale: Il profitto sarà valutato attraverso una prova scritta, con
domande aperte, e una successiva prova orale.
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ECOLOGIA 2 (VO)
a.a. 2011-2012 – 7 CFU
Ecology 2
Obiettivi formativi
Il corso di Ecologia 2 comprende i due moduli di Ecologia applicata e Principi di VIA e VAS. I contenuti del
corso comprendono principi di gestione ecocompatibile delle risorse ambientali e una introduzione alla
procedura di valutazione di impatto ambientale (VIA) e studio di impatto ambientale (SIA).
The course of Ecology 2 consists of the modules of Applied Ecology and Environmental-Impact Assessment.
The contents of the course include basic principles of eco-compatible environmental management and an
introduction to procedures for Environmental-Impact Assessment (EIA) and Environmental-Impact Statement
(EIS).
Il corso di Ecologia 2 richiede la conoscenza dei principi fondamentali di Ecologia
Docente responsabile: dott. S. Castaldi ([email protected])
Modulo 1: ECOLOGIA APPLICATA (4 CFU – docente dott. S. Castaldi)
Applied ecology
1. Ecologia applicata: applicazioni delle conoscenze in ecologia.
2. Risorse naturali: stato attuale e principi di gestione eco-compatibile.
 Biodiversità e diversità genetica: definizioni. Ricchezza in specie: distribuzione geografica e fattori di
controllo. Relazioni biodiversità - produttività; biodiversità - stabilità; biodiversità - sostenibilità. Ruolo
funzionale delle specie: 'Keystone species'. Valore intrinseco della biodiversità. Servizi’ offerti dalla
biodiversità.
 Disponibilità della risorsa acqua. I "servizi" offerti dalle acque dolci. Soluzioni per una gestione sostenibile
dell'acqua. Autodepurazione dei corsi idrici. Inquinamento delle acque. Domanda biologica e domanda
chimica di ossigeno (BOD e COD). Eutrofizzazione: cause ed effetti sulla struttura trofica dei bacini idrici.
Prevenzione e mitigazione dell'eutrofizzazione culturale.
 Il suolo come risorsa: i "servizi" offerti dal suolo.
 Le foreste, stato attuale e tendenze future delle pratiche di gestione e uso delle foreste nel mondo.
Deforestazione e suoi effetti. Riforestazione ed afforestazione. I benefici offerti dagli ecosistemi foresta.
Foreste naturali e piantagioni. Le foreste come biosink di C.
3. Principi di gestione delle popolazioni: Principi di ecologia delle popolazioni e sue applicazioni alla gestione
di popolazioni. Limiti di crescita, relazioni di dipendenza dalla densità, effetti del sovrappopolamento.
Effetti di Allee. Migrazioni, prelievi, introduzioni. Gestione dei boschi e concetto di massima produttività
sostenibile. Controllo biologico: principi, modelli e applicazioni. Il nemico naturale: scelta e metodi di
rilascio. Risposta numerica e funzionale. Metodi alternativi di controllo biologico. Controllo integrato dei
patogeni.
4. Elementi di modellizzazione di ecosistemi: Principi di modellizzazione. Uso di microcosmi come modelli
sperimentali di ecosistemi. Modelli di dinamica delle popolazioni. Uso di modelli previsionali per la
pianificazione del territorio: esercitazioni con Ramas Ecolab.
7.
Ecosistemi artificiali: Flussi di energia naturale ed ausiliaria negli ecosistemi artificiali. Cicli e flussi di
materia negli ecosistemi artificiali. Selezione antropica della componente biotica. L'ecosistema
selvicolturale. L'agroecosistema. L’ecosistema urbano e tecnologico.
19
8.
Uso degli ecosistemi: controllo dei processi. Depurazione biologica. Impianti di depurazione biologica
dell'acqua con letti percolatori e fanghi attivi. Produzione di biogas. La fitodepurazione delle acque. Riciclo
di matrici organiche in impianti di compostaggio. Ecologia delle discariche.
Modulo 2: Principi di VIA e VAS (3 CFU – docente: dott. R. D’Ascoli )
Introduction to environmental-impact and strategic environmental-impact
assessment
1. Le origini
L’introduzione della VIA negli USA mediante il National Environmental Policy Act (NEPA, 1970) e
l’istituzione del Council on Environmental Quality (CEQ). L’introduzione nei paesi della Comunità Europea
della Valutazione di Impatto Ambientale, relativa ai progetti, e della Valutazione Ambientale Strategica (VAS),
relativa a piani e programmi, mediante l’emanazione delle direttive 85/337/CEE, 97/11/CE e 2001/42/CE.
2. La valutazione di impatto ambientale in Italia
Il recepimento italiano delle direttive europee. Norme tecniche relative alla procedura di VIA, alla
regolamentazione delle pronunce di compatibilità ambientale e alla redazione degli Studi di Impatto Ambientale
(Legge 8 luglio 1986 n. 349; D.P.C.M. 10 agosto 1988 n.377; D.P.C.M. 27 dicembre 1988). La procedura di
VIA a livello regionale (D.P.R. 12 aprile 1996). Le fasi della procedura: lo screening dei progetti, l’analisi della
rilevanza in fase preliminare (fase di scoping), la redazione del SIA, la consultazione del pubblico (modalità di
informazione e consultazione), l’emissione del giudizio di compatibilità ambientale degli interventi.
3. Ambiente ed impatto ambientale
Definizione del concetto di qualità ambientale e criteri di analisi della qualità ambientale. I fattori ambientali da
analizzare nello studio di impatto ambientale. Ordine degli impatti. Bersagli diretti ed indiretti. Definizione di
“via critica”.
4. Il territorio e le risorse
L’ambiente come fonte di beni e servizi: classificazione delle risorse naturali. Il processo di pianificazione: in
che modo la società decide la destinazione delle risorse ambientali. Gli strumenti di pianificazione urbanistica e
territoriale in Italia.
5. Differenti approcci nello studio degli impatti ambientali
L’approccio fisiografico allo studio dei sistemi ambientali.
L’approccio ecologico allo studio dei sistemi ambientali: struttura, funzioni e dinamica degli ecosistemi. La
risposta degli ecosistemi alle perturbazioni. Differenti scale di indagine in ecologia: l’ecologia del paesaggio e i
differenti elementi del mosaico ecologico.
L’approccio paesaggistico: percezione estetico-sensoriale e valore storico e sociale del paesaggio. Strumenti
oggettivi di analisi e valutazione dei paesaggi: le linee guida della Countryside Agency.
6. L’analisi di impatto ambientale: metodi e tecniche per la valutazione d’impatto
La classificazione degli impatti. Principali metodi di individuazione degli impatti: liste di controllo (checklist
qualitative e quantitative), matrici di interazione causa-effetto (matrici qualitative e quantitative e calcolo
dell’indice di impatto), matrici coassiali, diagrammi di flusso, GIS. Principali metodi di stima della magnitudo
degli impatti: normalizzazione dei dati e applicazione delle funzioni di utilità. Principali metodi di valutazione
della rilevanza degli impatti: attribuzione dei pesi mediante matrice di Clark, metodo del confronto a coppie e
metodo Delphi. Applicazione del BatteIle environmental evaluation system (EES) come strumento sintetico per
gli ecosistemi acquatici. Confronto tra le alternative progettuali e uso delle matrici di trade-off. Criteri per
l’emissione del giudizio di compatibilità ambientale degli interventi.
7. La partecipazione del pubblico nella V.I.A.
Obiettivi della partecipazione pubblica. Il pubblico come realtà composita. La qualità della partecipazione
pubblica. La Convenzione di Aarhus. Partecipazione pubblica e risoluzione dei conflitti. I limiti e le difficoltà
della partecipazione pubblica.
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Testi consigliati:
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Beeby (1994). Applying ecology. Chapman & Hall.
Akçakaya, Burgman, Ginzburg (1999). Applied population ecology. Sinauer.
Miller (1997)..Ambiente, risorse e territorio. Piccin.
Bullini, Pignatti, Virzo De Santo (1998). Ecologia generale. UTET.
Pignatti (1995) Ecologia vegetale. UTET.
Galasso, Provini, Marchetti (1999). Ecologia applicata. UTET.
Di Gennaro (2004). Un’introduzione alla VIA. CLEAN EDIZIONI
Letture consigliate:
Malcevski (1991). Qualità ed impatto ambientale. ETAS LIBRI
DIRETTIVE EUROPEE: 85/337/CEE, 97/11/CE e 2001/42/CE
NORMATIVA NAZIONALE: Legge 8 luglio 1986 n. 349; D.P.C.M. 10 agosto 1988 n.377; D.P.C.M. 27
dicembre 1988, D.P.R. 12 aprile 1996
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Modalità di svolgimento della prova finale: Il profitto sarà valutato attraverso una prova orale.
Orario di ricevimento dei docenti: per appuntamento tramite posta elettronica
([email protected] - [email protected])
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FISICA 1 (NO)
a.a. 2011-2012 – 10 CFU
Physics 1
Obiettivi formativi
Acquisizione del metodo scientifico; padronanza di semplici metodi di misura e di analisi dei dati; conoscenza
delle leggi fisiche e capacità di impostare e risolvere semplici problemi fisici nell’ambito della Meccanica e della
Termodinamica
Il corsofornisce: a) una introduzione al metodo scientifico ed alle metodologie di raccolta, rappresentazione ed
analisi statistica dei dati sperimentali; b) una formazione di base in Fisica classica, per ciò che riguarda la
Cinematica, la Dinamica del punto e dei sistemi (solidi e fluidi) e la Termodinamica, con applicazioni
numeriche; c) una introduzione all’uso di strumentazione di base. Particolare attenzione è rivolta agli aspetti
teorici e applicativi connessi a tematiche ambientali.
The course of Physics 1 provides a) an introduction to the scientific method and methodologies for the recording,
handling and statistical analysis of data; b) basic notions of classical physics (kinematics, dynamics of particles and of
solid and fluid systems, and thermodynamics) with numerical applications; c) training in the use of basic instruments
for physical experimentation. Emphasis is given to environmental applications.
Il corso di Fisica 1 non prevede alcuna specifica propedeuticità, ma richiede conoscenze di matematica di base e fa uso
di nozioni di analisi matematica e geometria analitica.
Docente responsabile: prof. L. Gialanella ([email protected])
Modulo 1: FISICA GENERALE I (6 CFU – docente: prof. L. Gialanella)
1) Introduzione alle tecniche di raccolta ed elaborazione dei dati
Grandezze fisiche e loro definizione operativa. Dimensioni fisiche. Grandezze fondamentali e grandezze
derivate. Equazioni dimensionali. Unità di misura. Il Sistema Internazionale. Cambiamenti di unità di misura.
Strumenti di misura. Portata, prontezza e sensibilità di uno strumento. Errori di sensibilità. Errori sistematici.
Cifre significative. Misure dirette e indirette. Propagazione degli errori massimi. Errori assoluti e relativi.
Rappresentazione dei dati. Ordini di grandezza. Notazione scientifica. Tabelle e grafici. Grafici con scale lineari
e logaritmiche. Derivazione ed integrazione per via grafica.
2) Concetti e definizioni
Meccanica. Cinematica, statica e dinamica. Grandezze fisiche fondamentali in Meccanica. Lunghezza. Tempo.
Massa. Il concetto di punto materiale. Sistemi di punti materiali. Sistemi continui. Corpi rigidi. Sistemi di
riferimento.
3) Richiami “applicativi” di Matematica
Vettore posizione. Componenti di un vettore. Versori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Derivate. Il calcolo
integrale. Integrali di linea. Equazioni differenziali. Condizioni iniziali.
4) Cinematica di un punto materiale sulla retta, sul piano e nello spazio
Vettori posizione e spostamento– Moto in una dimensione: velocità, accelerazione, moto con accelerazione
costante , caduta libera – Moto in due dimensioni: velocità e accelerazione, moto dei proiettili, moto circolare
uniforme, moti relativi .
22
5) Dinamica del punto materiale
Forza e massa – Le tre leggi di Newton – Forza peso – Forze di contatto: la forza normale e la forza di attrito –
Dinamica del moto circolare uniforme – Moto in sistemi di riferimento non inerziali: circolazioni atmosferiche e
venti – La legge di gravitazione universale – la costante di gravitazione G – Massa gravitazionale e massa
inerziale – La variazione di g sulla superficie della terra – Il campo gravitazionale – Le leggi di Keplero e la
legge di gravitazione – Lavoro compiuto da una forza costante – Lavoro compiuto da una forza variabile – Il
teorema lavoro-energia e l’energia cinetica – La potenza – Sistemi conservativi unidimensionali – Analisi grafica
dei sistemi conservativi – Forze conservative ed energia potenziale in tre dimensioni – La conservazione
dell’energia meccanica – Forze non conservative e lavoro interno – La legge di conservazione dell’energia – Il
moto dei satelliti e la velocità di fuga.
6) Dinamica dei sistemi materiali discreti e continui
Sistemi di punti materiali - Centro di massa – Moto del centro di massa – La quantità di moto – La conservazione
della quantità di moto – L’impulso – Urti – Il moto dei razzi – Equilibrio statico di un corpo rigido – Momento di
una forza rispetto a un asse – Condizioni per l’equilibrio statico – Il centro di gravità – Il prodotto vettoriale e il
momento di una forza – Traslazione e rotazione di un corpo rigido – Coordinata, velocità e accelerazione
angolari – Energia cinetica di rotazione: il momento di inerzia – Rotolamento di un corpo rigido – Momento
angolare di un punto materiale e di un sistema di punti materiali – Dinamica della rotazione di un corpo rigido
intorno a un asse fisso – Lavoro e potenza per un corpo rigido in rotazione – La conservazione del momento
angolare - Cinematica e dinamica del moto armonico – L’energia dell’oscillatore armonico – Esempi di moto
armonico – Moto armonico e moto circolare uniforme – Moto armonico smorzato - Oscillazioni forzate e
risonanza.
7) Meccanica dei fluidi
Densità – Pressione in un fluido statico – Il principio di Archimede – L’equazione di Bernoulli – La viscosità.
8) Termologia e Termodinamica
Descrizione microscopica e macroscopica – L’equilibrio termico e il principio zero della termodinamica – I
termometri e la scala della temperatura del gas perfetto – Altre scale termometriche – La dilatazione termica – La
trasmissione del calore – Equazione di stato – Calore specifico e calore latente – Lavoro e trasformazioni
termodinamiche – Il primo principio della termodinamica – Alcune applicazioni del primo principio – Modello
molecolare di un gas perfetto – Interpretazione microscopica della temperatura – Equipartizione dell’energia –
Capacità termica dei gas perfetti e dei solidi elementari – Trasformazione adiabatica di un gas perfetto – La
distribuzione delle velocità molecolari – Le macchine termiche e il secondo principio – Reversibilità e ciclo di
Carnot – La temperatura termodinamica – L’entropia – L’entropia e il secondo principio - Il pianeta Terra come
sistema termodinamico.
9) Elementi di teoria della probabilità, statistica e analisi dati
Probabilità: definizione classica, frequenzistica ed assiomatica - Probabilità totale, composta e condizionata Eventi incompatibili ed eventi indipendenti - Variabili casuali discrete e continue. Popolazione parente e
campione - Distribuzione di probabilità - Distribuzione cumulativa - Parametri di una distribuzione - Valor medio,
varianza e deviazione standard - Distribuzione uniforme, binomiale e di Poisson - Distribuzione di Gauss:
interpretazione dei suoi parametri, distribuzione cumulativa e intervalli di confidenza - Enunciato del teorema del
limite centrale - Cenni sulla distribuzione di probabilità congiunta - Valor medio e varianza per una funzione di
una o più variabili casuali – Covarianza - Definizione della funzione chi-quadro - Test chi-quadro.
Il risultato di una misura come variabile casuale - Frequenza, istogramma delle frequenze - Stima dei parametri di
una distribuzione - Media sperimentale e scarto quadratico medio - Distribuzione della media: valor medio e
varianza - Errore standard - Media pesata e suo errore - Principio di massima verosimiglianza - Il metodo dei
minimi quadrati - Applicazioni al caso di fit lineare - Espressioni dei coefficienti della retta - Matrice degli errori.
Modulo 2: LABORATORIO DI FISICA GENERALE
(4 CFU – docente dott. E. Lippiello)
Strumentazione ed esercitazioni in laboratorio:
1a esercitazione: familiarizzazione con l’uso di alcuni strumenti di misura. Rappresentazioni di dati e funzioni in tabelle
e grafici
2a esercitazione: operazioni sui vettori
3a esercitazione: misura della costante elastica di una molla
23
4a esercitazione: misura della densità di un solido
5a esercitazione: misura dell’equivalente in acqua di un calorimetro e di calori specifici
6a esercitazione: misura dell'equivalente meccanico della caloria
Testi consigliati
Appunti e dispense dalle lezioni
P.Mazzoldi, M.Nigro e C.Voci: Elementi di Fisica - Meccanica e Termodinamica- EdiSES, Napoli
Severi M. Introduzione alla Esperimentazione Fisica. Zanichelli Editore
R.C.Davidson: Metodi Matematici per un Corso Introduttivo di Fisica. EdiSES Napoli
Altra bibliografia
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fondamenti di Fisica, I Volume - C.E.A. Milano
Roller, Blum: Fisica, I Volume - Zanichelli Editore
Gettys W.E. , Keller F.J., Skove M.J. Fisica Classica e Moderna, I Volume - McGraw-HiII
P.R.Oliva, F.Terrasi: Elaborazione statistica dei risultati sperimentali - Liguori Editore
J.R.Taylor: Introduzione all'analisi degli errori - Zanichelli Editore
Raccolte di problemi, svolti e non:
1) Problemi proposti nei libri di testo elencati sopra
2) G.A.Salandin e P. Pavan: Problemi di Fisica risolti e commentati" Vol. 1 - C.E.A. Milano
3) L. Lovitch, S. Rosati Problemi di Fisica Generale – Vol. 1 - C.E.A. Milano
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Il corso sarà tenuto nei due semestri, con l’interruzione prevista tra essi. L’orario delle lezioni per il
primo semestre sarà reso noto nel sito web del corso di Laurea entro settembre 2009. La frequenza delle
lezioni e delle attività di laboratorio è obbligatoria.
Orario di ricevimento dei docenti:
Per appuntamento tramite posta elettronica ([email protected]; [email protected])
Modalità di svolgimento della prova finale:
La verifica del livello di apprendimento consisterà in una prova scritta (articolata in domande
riguardanti gli argomenti trattati ed esercizi numerici), da effettuarsi alla fine del corso (eventualmente
frazionata in due prove di fine semestre), e in un colloquio orale. Se l’esito delle prove di verifica
(relazioni di laboratorio e prova scritta in ragione del 25% e 75% rispettivamente) risulta superiore o
uguale alla sufficienza (18/30), si accede ad un colloquio orale che verterà sui quesiti e sugli esercizi
della prova scritta che sarà tradotto in un voto per l’esame di Fisica 2. E’ previsto un bonus di 5 punti
sul voto finale, riservato agli studenti in corso, di cui fino a 1 punto proporzionalmente al numero di
presenze alle lezioni frontali, fino a 1 punti proporzionalmente al numero di presenze alle esercitazioni
numeriche e fino a 3 punti per coloro che abbiano conseguito una valutazione complessiva superiore
alla sufficienza sugli elaborati prodotti in sede di esercitazione.
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FISICA 2 (VO)
a.a. 2011-2012 – 10 CFU
Physics 2
Obiettivi formativi
Il corso di Fisica 2 si propone di continuare l’iniziazione degli studenti di Scienze Ambientali al metodo
scientifico, che potrà servire da base culturale per affrontare le altre discipline scientifiche, diverse dalla Fisica,
previste nel manifesto del corso di laurea.
Per quanto riguarda i contenuti specifici del corso di Fisica II si prevede che lo studente sviluppi familiarità e
conoscenza con argomenti relativi all’elettrostatica, alla corrente elettrica, alla magnetostatica,ai campi elettrici e
magnetici variabili nel tempo, alle correnti alternate ed all’ottica geometrica e fisica.
Si prevede che la familiarità con il metodo scientifico e con gli argomenti specifici trattati venga raggiunta
mediante lezioni “frontali”, esercitazioni di laboratorio e studio assistito con esercitazioni numeriche riguardanti
l’impostazione e soluzione di problemi relativi a semplici situazioni fisiche.
The course of Physics 2 deals with electrostatics, electrical currents, magnetostatics, time-dependent electrical
and magnetic fields, alternate currents and geometrical optics.
Conoscenze richieste:
Il corso di Fisica 2 prevede la propedeuticità di Fisica 1 e Matematica (o Istituzioni di Matematiche)
Docente responsabile: prof. L. Gianfrani ([email protected])
Programma
1. Elettrostatica
Carica elettrica e materia - Isolanti e conduttori – Induzione elettrostatica - Legge di Coulomb – Quantizzazione
e conservazione della carica elettrica - Campo elettrico e suo calcolo - Linee di forza – Principio di
sovrapposizione – Il dipolo elettrico – Campo elettrico di un dipolo – Densità di carica lineare, superficiale e di
volume - Flusso del campo elettrico - Legge di Gauss - Applicazioni e conseguenze delle legge di Gauss - Il
potenziale elettrico – La differenza di potenziale – Relazione tra campo e potenziale elettrico – Superfici
equipotenziali – Energia potenziale elettrostatica - Azione di un campo elettrico su un dipolo - Proprietà
elettrostatiche di un conduttore – Condensatori e capacità - Collegamento di condensatori in serie e in parallelo Energia del campo elettrostatico – Proprietà elettrostatiche dei dielettrici – Polarizzazione di un dielettrico – Il
vettore spostamento elettrico.
2. Corrente elettrica
l flusso della carica – La resistenza e la legge di Ohm – Modello di conduzione nei metalli - Resistori in serie e
in parallelo – Amperometri e voltmetri - Forza elettromotrice e resistenza interna di una batteria – Energia
elettrica e potenza - Le leggi di Kirchhoff - Legge di Joule - Carica e scarica di un condensatore - Circuito RC.
3. Magnetostatica
Il campo magnetico – Linee di forza del campo magnetico - Forza di Lorentz - Forza su un conduttore percorso
da corrente – Momento agente su una spira percorsa da corrente - Moto di particelle cariche in presenza di campi
elettrici e magnetici – Il ciclotrone – Lo spettrometro di massa - Legge di Biot e Savart – Legge elementare di La
Place - Legge di Ampere e sue applicazioni – Equivalenza spira/dipolo magnetico - Forza agente fra conduttori
percorsi da corrente – Definizione di Ampere - Il flusso magnetico e la legge di Gauss per i campi magnetici Solenoide e toroide – Magnetismo nella materia: Correnti atomiche e magnetizzazione – Il diamagnetismo – Il
paramagnetismo – Il ferromagnetismo.
4. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo. Correnti alternate.
Legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica – Forza elettromotrice e campo elettrico indotti – Forze
elettromotrici autoindotte e induttanza – Mutua induttanza – Energia immagazzinata in un campo magnetico –
Densità di energia - Corrente di spostamento e modifica della legge di Ampere – Correnti alternate - Circuiti RC
25
serie e RL serie in regime sinusoidale – Potenza nei circuiti in corrente alternata.
5. Ottica geometrica
Riflessione e rifrazione della luce: Leggi di Snell – Raggio di luce – Indice di rifrazione di un mezzo Formazione delle immagini in strumenti semplici: l’approssimazione parassiale – Specchio piano - Specchio
sferico - Lente sottile: distanza focale e ingrandimento – Strumenti ottici: lente d’ingrandimento, microscopio
composto, cannocchiale.
6. Strumentazione ed esercitazioni in laboratorio
Richiami sulle caratteristiche degli strumenti di misura: prontezza, portata, soglia, sensibilità, precisione - Misure
dirette ed indirette – Tecniche di raccolta, analisi e discussione dei dati sperimentali. - Misure di correnti
continue: amperometri - Misure di tensioni continue: voltmetri amperometrici - Misure di resistenze: metodo
volt-amperometrico - Il tester analogico: tipi di collegamento ed errori di lettura – Misura della costante di tempo
di un circuito RC - Oscilloscopio: schema a blocchi, principio di funzionamento, banda passante, errore di
sensibilità, e confronto con il tester – Misura della distanza focale di una lente mediante il metodo di Bessel –
Misura dell’indice di rifrazione di un mezzo.
Testi consigliati
Lawrence Lerner. FISICA – Elettromagnetismo e Ottica – 3° Volume – Zanichelli Severi M. Introduzione alla
Esperimentazione Fisica. Zanichelli Editore
Altra bibliografia
Mazzoldi, Nigro, Voci. Elementi di Fisica – Elettromagnetismo - EdiSES
Mazzoldi, Nigro, Voci. Elementi di Fisica – Onde - EdiSES
Roller, Blum. Fisica, II Volume - Zanichelli Editore
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fondamenti di Fisica, II Volume - C.E.A. Milano
Gettys W.E. , Keller F.J., Skove M.J. Fisica Classica e Moderna, I e II Volume - McGraw-HiII
P.R.Oliva, F.Terrasi. Elaborazione statistica dei risultati sperimentali - Liguori Editore
J.R.Taylor: Introduzione all'analisi degli errori - Zanichelli Editore
L. Milano, G. Russo. Elementi di statistica- EdiSES
Raccolte di problemi, svolti e non (lista indicativa):
1) Problemi dal libroconsigliato
2) P. Pavan, P. Sartori “Problemi di Fisica risolti e commentati" Vol. 2 - C.E.A. Milano
3) L. Lovitch, S. Rosati “Problemi di Fisica Generale - Elettricità e magnetismo" - C.E.A. Milano
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Ore di attività di laboratorio ed esercitazioni numeriche: 22
Il corso di Fisica 2, collocato al primo semestre del secondo anno della laurea triennale, prevede, oltre
alle lezioni “frontali”, 12 ore di esercitazioni di laboratorio e 20 ore di studio assistito (esercitazione
numerica) dedicato a chiarimenti degli argomenti illustrati nelle lezioni frontali (che riguardano
l’elettrostatica, la corrente elettrica, la magnetostatica, i campi elettrici e magnetici variabili nel tempo,
le correnti alternate e l’ottica geometrica e fisica) ed all’impostazione e soluzione di esercizi numerici.
Il corso, inoltre, prevede la realizzazione di 4 esperienze in laboratorio didattico di Fisica (con obbligo
di frequenza), per ciascuna delle quali è richiesta la stesura di una breve relazione di gruppo.
Orario di ricevimento del docente: lunedì e mercoledì dalle 14:30 alle 16:30
Modalità di svolgimento della prova finale: la verifica del livello di apprendimento consisterà in una
prova scritta (articolata in domande riguardanti gli argomenti trattati ed esercizi numerici), da effettuarsi
alla fine del semestre, e in un colloquio orale. Se l’esito delle prove di verifica (relazioni di laboratorio e
prova scritta in ragione del 25% e 75% rispettivamente) risulta superiore o uguale alla sufficienza
(18/30), si accede ad un colloquio orale che verterà sui quesiti e sugli esercizi della prova scritta che
sarà tradotto in un voto per l’esame di Fisica 2.
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FISICA TERRESTRE
a.a. 2011-2012 – 6 CFU (VO)
Geophysics
Obiettivi formativi
Il corso di Fisicaterrestre affronta lo studio delle proprietà fisiche del pianeta Terra. Lo studente acquisirà
conoscenze sui principali metodi per l'indagine e l'esplorazione di proprietà fisiche della Terra, quali ad esempio
densità e temperatura, dalla superficie terrestre fino al centro della Terra. Lo studente, inoltre, studierà l'influenza
dei processi fisici all'interno della Terra su fenomeni quali la deriva dei continenti e i terremoti.
The course of Earth Physics analyzes the physical properties of the planet Earth. The student will acquire basic
knowledge of the main methods for the investigation and exploration of Earth's physical parameters such as
density and temperature, from the Earth's surface deep to the center of the Earth. The course also deals with the
influence of physical processes inside the Earth on major geological phenomena such as continental drift and
earthquakes.
Il corso richiede la conoscenza della dinamica dei sistemi di punti materiali, le leggi della gravitazione
universale,meccanica dei fluidi e termodinamica sviluppata nel corso di Fisica I e conoscenze del magnetismo
nella materia sviluppate nel corso di Fisica II.
The course requires knowledge of particle systems dynamics, the laws of universal gravitation, fluid mechanics
and thermodynamics developed in the course of Physics I and knowledge of the magnetical properties of
materials developed in the course of Physics II.
Docente responsabile: dott. E. Lippiello ([email protected])
Contenuti e articolazione del corso
Tettonica a zolle
Cenni storici sulla deriva dei continenti
Margini convergenti, divergenti e conservativi
Il campo magnetico terrestre
Coordinate sferiche e operatori vettoriali
Il potenziale magnetico ed il campo di dipolo magnetico
Il magnetismo della materia
Ferromagnetismo e Paramagnetismo e Diamagnetismo
Anomalie magnetiche
Sismologia
Sismogrammi e Sismografi
Teoria dell'elasticità
Il tensore degli sforzi e delle deformazioni
I coefficienti di Lamè
Risposta elastica dinamica equazione d'onda
Onde P e Onde S
Onde di Superficie
Localizzazione dell'ipocentro
Magnitudo, Momento Sismico ed Energia
Il meccanismo focale
La legge di Gutenberg-Richter e la legge di Omori
La rifrazione per un modello a due strati e per un modello a più strati
Coefficienti di riflessione rifrazione e il raggio parametro
Nomenclatura degli arrivi sismici
Profilo della velocità della densità e della pressione all'interno della Terra
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Il campo gravitazionale terrestre
Il potenziale e l'accelerazione gravitazionale
Lo sferoide di riferimento e l'accelerazione gravitazionale di riferimento
Anomalie gravitazionali
Isostasia: ipotesi di Airy ed ipotesi di Pratt
Il rimbalzo elastico e la viscosità del mantello
Datazione e decadimenti radioattivi
Il tempo di dimezzamento
Le curve di concordia
I metodi Rb/Sr, U/Pb e K/Ar
Datazione mediante tracce di fissione nucleare
L'età della Terra
Flussi di calore nella Terra
Meccanismi di trasferimento del calore
Equazione di propagazione per conduzione
Curve geotermiche
L'equazione di diffusione: il raffreddamento della crosta
Temperatura nella Terra tramite la sola conduzione
Il flusso di calore e la profondità negli oceani
Modi convettivi nel mantello
Numero di Rayleigh e numero di Reynolds
Convezione nel nucleo esterno e la Dinamo Terrestre
Testi consigliati:
FOWLER C.M.R. An introduction to global geophysics. Cambridge University Press
LOWRIE W. Fundamentals of Geophysics. Cambridge University Press
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Ore di attività di laboratorio ed esercitazioni numeriche: 12
Modalità di svolgimento della prova finale: prova orale
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FONDAMENTI DI BIOLOGIA
a.a. 2011-2012 – 9 CFU NO
Principles of biology
Obiettivi formativi
Il corso di Fondamenti di biologia tratta, con un approccio unitario e integrato, le nozioni fondamentali della biologia, dal
livello cellulare a quello di organismo. Lo studente acquisirà conoscenze essenziali su: struttura generale della cellula
procariotica ed eucariotica, processi cellulari di base (metabolismo energetico, trasporto transmembrana, divisione cellulare),
biologia evolutiva, sistematica e filogenesi degli eucarioti con particolare attenzione per le piante e gli animali.
The course of Principles of biology covers fundamental notions of biology, from the cellular to organism level. Students are
expected to acquire basic knowledge of the structure of prokaryotic and eukaryotic cells, cell physiology (energy metabolism,
transmembrane transport, cell division), evolutionary biology, systematics and phylogeny of eukaryotes (with emphasis on
animals and plants).
Il corso di Fondamenti di biologia non prevede propedeuticità formali, ma richiede la conoscenza delle nozioni
fondamentali della chimica generale.
Docente: prof. R. Ligrone ([email protected])
Programma
Unità e diversità dei viventi:
La cellula, unità costitutiva dei viventi. Composizione elementare e molecolare della cellula; acidi nucleici, proteine, lipidi, carboidrati. Gli enzimi, i legami "ricchi d'energia" nell'economia energetica della
cellula, eterotrofia e autotrofia. Basi molecolari dell’ereditarietà e nozione di mutazione. La dicotomia
fondamentale dei viventi: Procarioti e Eucarioti.
Biologia della cellula:
Organizzazione generale della cellula procariotica e della cellula eucariotica. Membrane biologiche. Il
plasmalemma e il movimento delle sostanze: diffusione, trasporto passivo, trasporto attivo primario e
secondario, citosi. Sistema di endomembrane. Citoscheletro. Ciglia e flagelli. Mitocondri. Matrice
extracellulare. Nucleo, ciclo cellulare, mitosi e citodieresi; nozioni di cariologia. Caratteri distintivi della
cellula delle piante: parete cellulare, vacuolo, plastidi, citoscheletro. Nozioni di metabolismo cellulare: la
respirazione.
Riproduzione, differenziamento e cicli vitali:
Dall’organizzazione unicellulare all’organizzazione multicellulare: sviluppo embrionale, differenziamento
e connessioni cellulari. Riproduzione e sessualità. Meiosi e singamia e loro posizione nei principali cicli
vitali degli Eucarioti.
Principi di biologia sistematica:
Categorie tassonomiche. Concetto di specie e meccanismi di speciazione. Principali linee evolutive nei
Procarioti e negli Eucarioti. I virus.
Le piante terrestri (Embryophyta):
Caratteri generali e albero filetico delle piante terrestri.
Fondamenti di istologia e anatomia delle piante superiori.
Relazioni idriche della pianta. Assorbimento e trasporto dell’acqua e dei nutrienti minerali.
Fotosintesi.
Floema e trasporto della linfa elaborata.
Gli animali (Metazoa):
Caratteri generali, cenni di embriologia, principi di classificazione e albero filetico degli animali.
Fondamenti di istologia e anatomia dei vertebrati.
Fondamenti di fisiologia degli apparati nei vertebrati: sistema nervoso e muscolare, sistema digerente,
sistema cardio-circolatorio, sistema omeostatico (equilibrio idrico-salino e termoregolazione), difesa
immunitaria, riproduzione.
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Testi consigliati:
Solomon EP, Berg LR, Martin DW (2007). Biologia. Edises, quinta edizione.
Testi per consultazione:
Tripodi G. (2006). Introduzione alla botanica sistematica. Edises, Napoli.
Hickman C.P. et al. (2007). Diversità animale. McGraw-Hill, Milano.
Taiz L., Zeiger E. (2009). Fisiologia vegetale. Piccin Nuova Libraria, Padova
Poli A. (2006). Fisiologia degli animali. Zanichelli, Bologna.
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Il corso è impartito nel II semestre. Le lezioni frontali comprendono l’uso di presentazioni PowerPoint
(accessibili online agli studenti iscritti al corso). Le esercitazioni prevedono l’addestramento a tecniche
di base di microscopia ottica, esame di campioni biologici e una visita guidata di un museo o sito
naturalistico.
Nelle due sedute d’esami successive alla chiusura del corso, il profitto sarà valutato attraverso la
somministrazione di un test a risposta multipla. Nelle successive sedute di recupero l’esame sarà
effettuato in forma orale.
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Programma del Corso di:
Fondamenti di Igiene
(4 CFU a.a. 2011-2012– docente: prof. A. Parrella)
Corso mutuato dal corso di Igiene impartito nel Corso di laurea in Scienze biologiche
Elements of hygiene
1. Cause dirette ed indirette di malattia.
2. Concetti di epidemiologia: sorgenti, veicoli, vettori, serbatoi di infezioni, via di ingresso e di eliminazione
degli agenti morbigeni, sopravvivenza e moltiplicazione degli agenti patogeni nell'ambiente esterno (equazione
di crescita e di scomparsa), periodo di incubazione, durata di contagiosità e modalità di trasmissione delle
malattie infettive.
3. Profilassi diretta: accertamenti sierologici (batteriodiagnosi e sierodiagnosi, agglutinazione, neutralizzazione,
fissazione del complemento, emoagglutinoinibizione, immobilizzazione), accertamenti culturali (emocultura e
coprocultura), isolamento di patogeni (terreni elettivi e di identificazione, tipizzazione, disinfettanti chimici e
fisici (efficacia, coefficiente di concentrazione, termico e fenolico), modalità di azione e impiego dei
disinfettanti, la clorazione delle acque, il break-point, I disinfestanti.
4. Profilassi immunitaria: l'immunità, condizione necessaria per il suo manifestarsi, immunità naturale,
acquisita, attiva, passiva, gli antigeni (caratteristiche, determinanti antigenici, apteni), gli anticorpi, risposta
primaria e secondaria, vaccini e sieri.
5. Profilassi indiretta: ciclo dell'acqua, caratteri fisici ed organolettici, caratteri chimici e metodi di rilevamento
(ammoniaca, nitriti, nitrati, cloruri, sostanze organiche), gli indici chimici di inquinamento, durezza delle acque
(metodo idrotimetrico e dei complessoni). Indici microbici di inquinamento organico delle acque (coliformi
totali e fecali, streptococchi fecali, i clostridi), il sistema MPN, la correzione delle acque sotto il profilo chimico
e microbiologico
Testi consigliati:
Checcacci L. – Igiene e Medicina preventiva – ed. Ambrosiana
Marinelli P.,Liguori G., Montemarano A., D’Amore M. – Igiene Medicina Preventiva e Sanità Pubblica –
Piccin Editore
Barbuti S., Bellelli E., Fara G.M., Giammanco G.- Igiene e medicina preventiva Vol.II- Edizioni Monduzzi.
Appunti delle lezioni
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Il profitto sarà valutato attraverso una prova orale.
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FONDAMENTI DI PATOLOGIA CELLULARE
(4 CFU)
a.a. 2011-2012– docente: Prof. Michele Grieco
Introduction to cellular pathology
Obiettivi formativi:
Il corso fornisce gli elementi di base di istologia, patologia cellulare e parassitologia. Esso è particolarmente
consigliato agli studenti che dopo la laurea intendono concorrere per l’ammissione alla lista Junior dell’Albo
Professionale dei Biologi. The course provide basic notions of human histology, cell pathology and
parassitology. The course is especially directed at students who intend to apply for admission to the junior
section of the Italian Biologists’ List
Il corso richiede conoscenze di base di biologia cellulare, microbiologia e biochimica
Programma:
Cenni di istologia - morfologia dei tessuti
Epitelio
Connettivo
Ghiandole esocrine
Ghiandole endocrine
Le cellule del sangue
Ipertrofia, iperplasia, displasia, anaplasia
Patologia cellulare
Danno cellulare, necrosi, apoptosi
Processi degenerativi
Flogosi acuta e cronica
Infezioni e relazione ospite-parassita
Micobatteri
Treponemi
Helicobacter
Virus
Miceti
Protozoi
Testi consigliati:
Pontieri G.M. Patologia e fisiopatologia generale per i corsi di diploma universitario – Piccin
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FONDAMENTI DI SCIENZA DEL SUOLO
a.a. 2011-2012 – 6 CFU (VO)
Principles of soil science
Obiettivi formativi
Il corso di Fondamenti di scienza del suolo, rivolto agli studenti del terzo anno di corso di laurea, tratta, con un
approccio unitario e integrato, nozioni fondamentali della pedologia, dai principi di chimica del suolo ai modelli
pedogenetici e all’uso del suolo. Gli argomenti trattati comprendono inoltre fondamenti di chimica del suolo;
nozioni di tassonomia del suolo; principi di valutazione delle terre.
The course of Fundamentals of Soil Sciences is directed at third-year undergraduate students. With an
integrated and unitary approach, the course introduces basic notions of soil morphology, soil chemistry and soil
taxonomy, pedogenetic processes, land use and land evaluation.
Il corso di Fondamenti di Scienza del suolo richiede la conoscenza delle nozioni fondamentali di Chimica
generale e inorganica, Geologia, Biologia generale e sistematica, Fisiologia vegetale, Microbiologia
Docente responsabile: prof. A. Buondonno ([email protected])
Programma
Introduzione allo studio del suolo
• il sistema pedosfera all’interfaccia con atmosfera, biosfera, idrosfera e litosfera
• il suolo: definizioni e funzioni
• i concetti chiave della pedologia
Fisica del suolo
• proprietà fisiche delle particelle primarie
• proprietà dinamiche del suolo
• rapporti suolo-acqua e dinamica idrologica
• bilanci massa-energia nel sistema suolo-pianta-atmosfera
• trasporto dei soluti
• struttura del suolo
• dinamica della fase gassosa del suolo
• variabilità spaziale
Chimica del suolo
• composizione chimica del suolo
• sostanza organica
• fase liquida
• meccanismi e cinetica delle reazioni chimiche nel suolo
• fenomeni redox
• comportamento della fase colloidale
• scambio ionico
• reazioni di chemisorbimento e precipitazione
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• catalisi abiotica
• pH e capacità tampone
Biologia e biochimica del suolo
• micro-, meso- e macropedobionti
• processi biologici
• trasformazione dell’azoto
Fertilità del suolo e nutrizione delle piante
• principi di nutrizione vegetale
• macro-, meso- e microelementi
• interazioni tra i nutritivi nella fase liquida
Genesi e Classificazione dei Suoli
• fattori e processi pedogenetici
• modellistica pedogenetica
• orizzontazione e sviluppo del profilo
• sistemi di classificazione dei suoli
• “Soil Taxonomy”
• “WRBSR”
Mineralogia del suolo
• alterazione dei minerali, diagenesi e neogenesi
• fillosilicati
• ossidi
• alluminosilicati criptocristallini
Pedologia ambientale
• salinità
• sodicità
• “hardsetting”
• biochimica dei suoli sommersi
• acidità e alcalinità
• suolo e qualità ambientale
• erosione idraulica ed eolica
• contaminazione
• funzionalità del suolo
“Databases”: cenni
• cartografia convenzionale e digitale
• sistemi di georeferenziazione
• dal modello bidimensionale al modello tridimensionale
• “databases” mondiali, europei, italiani
• pianificazione del territorio
Pedologie speciali (cenni su principi, scopi e funzioni)
• pedologia applicata
• pedologia forestale
• paleopedologia e archeopedologia
• pedotecnologie riabilitative e ricostruttive
Il corso prevede esercitazioni finalizzate a:
- studio di profili rappresentativi della pedovariabilità naturale;
- interpretazione di dati di laboratorio;
- identificazione e discriminazione dei caratteri diagnostici;
- utilizzo competente delle chiavi tassonomiche;
- classificazione del suolo.
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Testi consigliati:
Testi base di riferimento:
Sumner M.E. Handbook of Soil Science. CRC Press. Boca Raton. FL, USA
USDA-NRCS. Soil Survey Manual
USDA-NRCS. Soil Taxonomy
USDA-NRCS. Keys to Soil Taxonomy
IUSS-ISRIC-FAO. World Reference Base for Soil Resources
Selezione di argomenti da:
Carter MR, ed., Soil Sampling and Methods of Analysis. Lewis Pubs., London.
van Breemen N. and Buurman P. Soil Formation, Kluwer Academic Pub., The Netherlands,
Wilding L.P., Smeck N.E., and Hall G.F. Pedogenesis and Soil Taxonomy. Voll. I+II. Concepts and
Interactions + The Soil Orders, Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, The Netherlands.
Fanning D.S., Fanning M.C.B. Soil Morphology, Genesis and Classification. Wiley & Sons.
Fitz Patrick E.A. Soil microscopy and micromorphology. Wiley & Sons Ed., London.
Tate R.L. III Soil microbiology. J. Wiley and Sons, Inc., NY, USA.
Brady N.C., Weil R.R. The nature and properties of soils. Prentice Hall Int., Upper Side River, NJ.
Cremaschi M., Rodolfi G. Il suolo - Pedologia nella scienze della terra e nella valutazione del territorio. La
Nuova Italia Scientifica.
McRae S. Pedologia pratica. Come studiare i suoli sul campo. Zanichelli, Bologna.
Rasio R., Vianello G. Classificazione e Cartografia del Suolo. CLUEB ED., Bologna.
Wild A. Soils and the Environment. Cambridge University Press.
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Modalità di svolgimento della prova finale: esame orale, esame con quesiti preformulati, tesina
Orario di ricevimento del docente: per appuntamento tramite posta elettronica
([email protected])
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GEOCHIMICA E PROCESSI SEDIMENTARI (VO)
a.a. 2011-2012 – 6 CFU
Geochemistry and sedimentary processes
Obiettivi formativi
Il corso fornisce concetti, principi e metodologie propri della geochimica elementare ed isotopica per lo studio
sia dei processi geologici sia di problematiche ambientali. Esso inoltre tratta recenti sviluppi della Geochimica
ambientale intesa come strumento conoscitivo interdisciplinare necessario alla comprensione e la gestione dei
problemi relativi all’Ambiente.
Si ritengono indispensabili buone conoscenze di Chimica generale e Geologia generale
Docente responsabile: prof. Dario Tedesco ([email protected])
Programma
1.
Aria: composizione ed inquinanti.
Struttura dell’atmosfera. Composizione e tempi di residenza dei componenti in tracce. Sostanze
inquinanti dell’atmosfera: composti dello zolfo e dell’azoto. Dinamiche e problematiche legate
all’incremento dei composti del carbonio nell’atmosfera.
2.
Geochimica delle acque.
Parametri chimico-fisici fondamentali delle acque naturali. Piogge. Classificazione delle acque naturali.
Processi che influenzano la composizione chimica delle acque. Metodi di prospezione geochimica dei
sistemi idrici: studio dei rapporti caratteristici e metodi grafici.
3.
Isotopi come traccianti naturali.
Frazionamento isotopico. Processi di frazionamento nei cicli naturali: frazionamento degli isotopi
dell’ossigeno, idrogeno, carbonio, azoto, zolfo. Importanza geochimica degli isotopi degli elementi in
tracce. Dinamiche naturali che influenzano la composizione isotopica dei fluidi. Composizione dei gas
vulcanici.
4.
Elementi naturali radioattivi.
Il radon e problematiche connesse. Correlazioni tra quantità di radon rilevate e terremoti.
Testi consigliati:
Clark I., Fritz P. Environmental isotopes in Hydrogeology. Lewis Publishers, New York. 1997.
White W. Geochemistry. On line textbook. Jhon-Hopkins University Press 2007.
Deutsch W. Groundwater Geochemistry. Lewis Publishers, New York. 1997.
Elizabeth Kay Berner, Robert A. Berner. Global Environment. Water, Air and Geochemical Cycles. Prentice
Hall, New Jersey.1996
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Il corso sarà tenuto nel primo semestre del terzo anno. L’orario delle lezioni sarà reso visibile sul sito
Internet del Corso di laurea entro settembre 2011. Le lezioni frontali saranno basate sull’uso di
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presentazioni PowerPoint, oltre che dei mezzi tradizionali (lavagna). Gli studenti frequentanti potranno
ottenere copia della presentazione PowerPoint alla fine di ciascuna lezione.
Orario di ricevimento: per appuntamento tramite posta elettronica ([email protected] )
Modalità di svolgimento della prova finale: prova orale
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GEOLOGIA E CARTOGRAFIA GEOLOGICA (VO)
a.a. 2011-2012 – 10 CFU
Geology and geological cartography
Obiettivi formativi
Il corso di Geologia e cartografia geologica si propone di fornire la conoscenza degli elementi fondamentali
della struttura del sistema litosfera-astenosfera e dei processi tettonici, sedimentari, metamorfici e magmatici
che su di esso operano, e delle tecniche di rilevamento e rappresentazione cartografica dei dati geologici.
The course of Geology and geological cartography provides basic knowledge of (1) the structure of the
lythosphere-astenosphere system, (2) tectonic, sedimentary, metamorphic and magmatic processes operating on
this system, ,and (3) techniques of geological survey and cartography.
Il corso di Geologia e cartografia geologica prevede la propedeuticità di Fisica 1 e Chimica generale e
inorganica; esso, inoltre richiede la conoscenza di nozioni di base di Biologia sistematica
The course of Geology and geological cartography must be preceded by Physics 1 and General and
Inorganic Chemistry. The course also requires basic notion of Systematic Biology.
Docente responsabile: prof. Daniela Ruberti ([email protected])
Modulo 1: GEOLOGIA GENERALE (4 CFU – docente: prof. D. Ruberti)
General geology
1. La Terra nel Sistema solare
Origine del sistema planetario. La Terra come pianeta in evoluzione. I moti della Terra e della Luna. Zone
astronomiche e meteorologiche. Generalità sulle sfere geochimiche. La Terra solida: forma, dimensioni, massa e
densità media. Composizione e struttura sismica della Terra. Astenosfera e Litosfera. La Tettonica delle placche
come teoria unificante dei processi modificatori della litosfera. Durata e ritmi dei processi geologici. Cicli
geologici.
2. I materiali della litosfera terrestre.
I minerali: concetto di minerale. Stato cristallino e stato amorfo. I minerali come componenti delle rocce. Aspetti
strutturali dei minerali (struttura atomica, legami, vicarianza di elementi, polimorfismo e isomorfismo). Proprietà
fisiche dei minerali. Classificazione dei minerali silicatici su base strutturale. Minerali non silicatici più
importanti. Minerali fondamentali nella classificazione delle rocce.
3. Le rocce
Rocce magmatiche. Il magma: principali criteri classificativi chimico-fisici. Origine dei magmi. Cristallizzazione
magmatica in condizioni intrusive ed effusive. Processi differenziativi dei magmi. Cinetica di cristallizzazione e
strutture e tessiture di rocce magmatiche. Forme di intrusione dei magmi. Criteri e diagrammi di classificazione
di rocce magmatiche su base mineralogica e geochimica. Effusione dei magmi e vulcanismo. Natura dei magmi
e meccanismi effusivi. Tipi di eruzioni. Forma degli apparati vulcanici. Rocce effusive laviche e piroclastiche.
Distribuzione del vulcanismo, tettonica a zolle e processi geodinamici.
Rocce sedimentarie. Generalità sui processi sedimentari. Degradazione meteorica ed erosione come fonte di
sedimenti. Trasporto dei sedimenti. Ambienti di sedimentazione marina e continentale. Classificazione dei
sedimenti clastici e diagrammi classificativi di rocce silicoclastiche e carbonatiche. Tessiture e strutture.
Diagenesi e litificazione. Rocce sedimentarie clastiche. Rocce sedimentarie chimiche e biochimiche. Rocce
residuali. Rocce evaporitiche. Distribuzione delle rocce sedimentarie nella litosfera.
Rocce metamorfiche. Fattori fisici e chimici del metamorfismo. Ambienti metamorfici. Le facies metamorfiche e
minerali del metamorfismo. Caratteri strutturali e tessiturali delle rocce metamorfiche. Metamorfismo regionale
e locale. Rocce di contatto e areole metamorfiche.
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4. La tettonica, architettura della crosta terrestre.
Comportamento meccanico delle rocce della crosta terrestre. Deformazioni duttili e fragili durante i processi
geologici. Tettonica a zolle e orogenesi. Cicli orogenetici. Geometria e classificazione delle strutture fragili e
duttili. Diaclasi e faglie. Classificazione delle faglie. Sovrascorrimenti. Le pieghe: geometria e meccanismi di
formazione; classificazione delle pieghe. Associazione di pieghe e faglie. Stili tettonici.
Cenni di sismologia: sismicità e processi geodinamici. Sismicità, orogenesi e vulcanismo.
5. Principi di stratigrafia.
La geologia storica. L’attualismo e lo studio chimico-fisico dei processi. Principi di stratigrafia e geocronologia
relativa. L’importanza dei fossili e del fattore-tempo. Geocronologia assoluta (metodi principali). Cronologia
della Terra. Cicli geologici e loro durata. Il fattore-tempo e le rocce sedimentarie. Le unità stratigrafiche e
litostratigrafiche. Correlazioni stratigrafiche. Facies e ambienti di sedimentazione.
6. L'idrosfera.
Il bilancio idrico globale. L'infiltrazione e l'indice di permeabilità. Evaporazione e traspirazione. Deflussi
superficiali e deflussi sotterranei. Acque sotterranee: falde e sorgenti. Acque superficiali: fiumi, laghi. I mari:
composizione e struttura dell’acqua marina, il fondo marino, moti del mare.
7. Gli agenti del modellamento terrestre.
Roccia, suolo e regolite. La degradazione delle rocce e i movimenti di versante. Forme e processi di erosione
chimica. Forme e processi di erosione fisica. L'azione erosiva delle acque superficiali. Il ciclo d'erosione. Il
carsismo. Forme e paesaggi carsici. Le forme del rilievo prodotte dai ghiacciai. Morfologia costiera. Forme e
paesaggi eolici.
Metodi di insegnamento:
Lezioni frontali
Esercitazioni di laboratorio: riconoscimento macroscopico delle principali tipologie di rocce; tecniche di preparazione di
campioni di roccia per l’analisi al microscopio ottico; osservazioni di sezioni sottili al microscopio ottico.
Esercitazioni in campo
Modulo 2: RILEVAMENTO GEOLOGICO E CARTOGRAFIA
GEOLOGICA
(6 CFU – docente: dott. M. Sirna – [email protected])
Geological survey and cartography
1)
Cartografia topografica: carte geografiche, concetto di scala, classificazione delle carte, proiezioni
geografiche, simbolismo cartografico, Carta Topografica d’Italia; esercizi di cartografia (costruzione di un
profilo topografico, calcolo della pendenza di un versante, calcolo delle coordinate e della quota altimetrica di un
punto), lettura e interpretazione di carte topografiche.
2)
Elementi di rilevamento geologico: elementi di stratigrafia, sedimentologia e tettonica; basi
cartografiche; analisi e sintesi delle osservazioni sul terreno; elementi di stratimetria; costruzione di sezioni
geologiche e sezioni stratigrafiche; colonne stratigrafiche e correlazioni; rappresentazioni tridimensionali;
costruzione di una legenda; analisi delle strutture geologiche nelle tre dimensioni e nella relativa
rappresentazione planimetrica; cartografia geologica ufficiale;
3)
Elementi di aerofotointerpretazione: principi di telerilevamento e fotografia aerea; rilevamenti
aerofotografici; osservazione tridimensionale delle immagini fotografiche; le misure nei fotogrammi; analisi di
base nell’interpretazione delle immagini (dimensioni assolute e relative, forma, ombra, tono e colore, tessitura e
struttura, distribuzione spaziale, localizzazione, chiavi di interpretazione); fotogeologia (variazioni tonali e
cromatiche, analisi dei reticoli idrografici e delle linee di costa, risposta fotografica dei diversi litotipi,
individuazione di allineamenti e lineazioni, riconoscimento della giacitura degli strati e di strutture tettoniche
semplici, riconoscimento di forme dovute alla gravità, alle acque correnti, ai fenomeni carsici, ai processi
antropici); laboratorio di fotointerpretazione (calcolo della scala dei fotogrammi, trasferimento del campo
abbracciato su base topografica, misure stratimetriche, di dislivelli e di acclività dei versanti, analisi del reticolo
fluviale, esercizi di fotointerpretazione in aree geologicamente significative, studio di un piano di volo).
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4)
Cartografia tematica: carte idrologiche e idrogeologiche; carte geomorfologiche; carte geologicotecniche; carte dei rischi legati ad eventi naturali; cartografia ambientale.
5)
Elementi di cartografia informatizzata: principi di S.I.T.
Testi consigliati
Casati P. (1985). Scienze della Terra, CLUED Milano.
D’Argenio, Innocenti, Sassi - Introduzione allo studio delle rocce. UTET.
McKnight, Hess – Geografia Fisica, Ed. Piccin.
Ricci Lucchi F. (1980). Sedimentologia. CLUEB, Bologna.
Ricci Lucchi F. (1992). Sedimentografia. Atlante fotografico delle strutture dei sedimenti. 2a ed.. Zanichelli,
Bologna.
Reading H.G. (1996). Sedimentary environments: processes, facies and stratigraphy. 3rd ed. Blackwell
Science Ltd., Oxford.
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•
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Il corso sarà tenuto nel secondo semestre. L’orario delle lezioni sarà reso visibile sul sito Internet del
Corso di laurea entro febbraio 2011. Le lezioni frontali saranno basate sull’uso di presentazioni
PowerPoint, oltre che dei mezzi tradizionali (lavagna). Gli studenti frequentanti potranno ottenere copia
della presentazione PowerPoint alla fine di ciascuna lezione. Le esercitazioni prevedono
l’addestramento al riconoscimento di campioni delle principali famiglie di rocce, alla lettura ed
interpretazione della cartografia di base e geologica, al riconoscimento dei principali elementi geologici
ed al loro rilevamento in campo.
Orario di ricevimento del docente:
martedì e giovedì dalle 14:30 alle 16:30. Per stabilire un incontro in altri momenti è opportuno
contattare il docente tramite posta elettronica.
Il profitto sarà valutato attraverso la somministrazione di un questionario contenente 30 domande a
risposta multipla di cartografia con esecuzione di esercizi di topografia. Detta prova è propedeutica alla
prova orale che verterà su tutti gli argomenti del corso. Infine verrà richiesta l’analisi di carte
geologiche e immagini fotografiche da aereo e la realizzazione di un problema applicativo.
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IMPIANTI DI TRATTAMENTO DEGLI EFFLUENTI INQUINANTI
(VO)
a.a. 2011-2012 - 6 CFU
Industrial pollution control
Diploma supplement:
Il corso di Impianti di trattamento degli effluenti inquinanti è diretto a studenti del terzo anno della laurea
triennale in Scienze ambientali. Ha due principali obiettivi: fornire informazioni di base ed applicative sui
principali aspetti del controllo degli effluenti inquinanti e istruire gli studenti ai criteri di base per la
progettazione e gestione degli impianti maggiormente impiegati in questo settore.
Industrial pollution control is directed to third-year undergraduate students. The course has two main
objectives. The first is to present information about the main topics of air pollution and its control. The second is
to give basic criteria in the formal design of the main apparatus utilized in this field.
Il corso di Impianti di trattamento degli effluenti inquinanti richiede una consolidata conoscenza delle
nozioni fondamentali della Chimica e della Fisica.
Docente responsabile: prof. Umberto Arena ([email protected])
Obiettivi e articolazione del corso
Il trattamento degli effluenti da impianti industriali è materia complessa per una serie di motivi: il numero e la
tipologia degli inquinanti da abbattere, la varietà delle specifiche situazioni di processo e quindi delle
caratteristiche delle correnti da trattare, il continuo evolversi delle tecnologie e dei processi di abbattimento,
l’evoluzione della normativa verso limiti sempre più rigorosi. La problematica va quindi affrontata con
un’adeguata preparazione di base sugli aspetti fondamentali dei processi chimici, con particolare riferimento a
quelli di interesse per l’impiantistica ambientale, ed un’informazione, essenziale ma aggiornata, sulle tecnologie
di trattamento delle principali correnti di effluenti inquinanti.
Con questi obiettivi, il corso prevede inizialmente una serie di lezioni ed esercitazioni numeriche rivolte
all’implementazione ed alla soluzione di bilanci di materia e di energia su processi diversi, in presenza o meno di
reazione, in reattori continui, semicontinui o discontinui, in regime stazionario. L’allievo impara a calcolare, con
livelli diversi di approssimazione, cosa “entra” e cosa “esce” da un impianto e quanta energia occorre fornire o
prelevare perché ciò accada. Partendo dall’equazioni generali di bilancio vengono elaborati problemi calcolativi
che descrivono le principali condizioni di funzionamento dei processi di maggiore interesse, attraverso l’impiego
di parametri in uso nella pratica industriale (resa di processo, selettività, conversione frazionaria, ecc.).
Il corso prosegue fornendo un quadro d’assieme della problematica del trattamento degli effluenti inquinanti, con
particolare riferimento alle correnti gassose (poiché quelle liquide e solide sono oggetto di altri corsi obbligatori
della laurea specialistica). L’allievo è così informato sulle principali problematiche da considerare nella fase di
scelta e di dimensionamento del sistema di trattamento, in particolare sui principi di funzionamento, i campi di
utilizzo, le variabili chiave e le implicazioni economiche di ciascun sistema.
Il corso si completa con l’esame di casi studio, di interesse per le tecnologie di controllo degli impatti ambientali,
quali, ad es., bilanci di materia e di energia per post-combustori per il trattamento di correnti gassose inquinate,
per sistemi di assorbimento con reazione chimica, per sistemi di depolverazione.
Contenuti
PARTE I - FONDAMENTI DI IMPIANTISTICA AMBIENTALE
1. Introduzione ai calcoli di bilancio di materia e di energia
−
Conversioni di unità di misura. Omogeneità dimensionale e quantità adimensionali.
−
Variabili di processo: massa e volume; portata; composizione chimica; pressione; temperatura.
−
Classificazione dei processi: discontinui, continui e semicontinui.
41
2. Bilanci di materia per l’impiantistica ambientale
−
Aspetti fondamentali: l’equazione generale di bilancio; bilanci su processi continui in stato stazionario;
bilanci su processi discontinui; bilanci su processi semicontinui.
−
Calcoli di bilanci di materia per processi con singole unità: diagrammi di flusso; basi di calcolo; analisi dei
gradi di libertà; bilanciamento di un processo; procedura generale di calcolo.
−
Calcoli di bilanci di materia per processi con unità multiple: procedura generale; riciclo e bypass; spurgo.
−
Stechiometria delle reazioni chimiche: rapporto stechiometrico; reagenti limitanti ed in eccesso;
conversione frazionaria e estensione della reazione; equilibrio chimico; reazioni multiple, resa e selettività;
reazioni di combustione (aria teorica ed eccesso d’aria; combustione di combustibili di composizione
incognita).
−
Sistemi a singola fase: densità di solidi e liquidi; gas ideali (equazione di stato; miscele di gas ideali);
equazione di stato per gas non-ideali.
−
Cenni sui sistemi multifase. Sistemi liquido-gas con un componente condensabile (evaporazione,
essiccamento, umidificazione, condensazione e deumidificazione). Equilibrio tra due fasi liquide
(estrazione liquida). Adsorbimento su superfici solide.
3. Bilanci di energia per l’impiantistica ambientale
−
Aspetti fondamentali: forme di energia e prima legge della termodinamica; energia cinetica e potenziale;
bilanci di energia su sistemi chiusi; bilanci di energia su sistemi aperti in stato stazionario (lavoro
all’albero; proprietà specifiche ed entalpia); tabelle di dati termodinamici (stato di riferimento; proprietà di
stato; tabelle del vapore).
−
Procedure di bilancio di energia: bilancio di energia per processi a uno o più componenti; bilancio
dell’energia meccanica.
−
Bilanci di energia per processi non reattivi: cammini di processi ipotetici; cambi di pressione a temperatura
costante; cambi di temperatura (calore sensibile e calori specifici); operazioni con cambio di fase (calori
latenti).
−
Bilanci di energia per processi reattivi: calori di reazione; calori di formazione; calori di combustione;
procedura generale di calcolo; combustibili e combustione.
PARTE II - TRATTAMENTO DI EFFLUENTI GASSOSI INQUINANTI
4. Caratterizzazione degli inquinanti
−
Approccio al problema della pulizia di un gas.
−
Caratterizzazione degli inquinanti particolati (classificazione e relazioni generali per diametro medio,
densità, forma, distribuzioni granulometriche).
−
Caratterizzazione degli inquinanti gassosi (classificazione e relazioni generali)
−
Caratterizzazione degli inquinanti solidi (analisi immediata ed elementare; caratterizzazione delle ceneri).
5. Sistemi di controllo delle emissioni
−
Separatori meccanici (separatori ad impatto e a gravità; cicloni e multicicloni).
−
Filtri a manica.
−
Precipitatori elettrostatici.
−
Depolveratori ad umido.
−
Adsorbitori e Assorbitori.
−
Post-combustori termici e catalitici.
6. Casi studio
−
Lavaggio dell’anidride solforosa da gas al camino di impianti di produzione di energia.
−
Post-combustori per il trattamento di correnti gassose inquinate.
−
Filtri a manica per impianti di trattamento rifiuti.
Testi consigliati:
Dispense e appunti delle lezioni
R.M. Felder e R.W. Rousseau (2000). Elementary Principles of Chemical Processes, J. Wiley.
C.D. Cooper e F.C. Alley (2002). Air Pollution Control: a Design Approach, Waveland Press.
W.R. Niessen (1995). Combustion and Incineration Processes: Applications in Environmental Engineering.
Modalità di svolgimento della prova finale: scritta
42
IMPIANTI DI TRATTAMENTO DELLE ACQUE
(4 CFU - a.a. 2011-2012– docente: prof. ML. Mastellone
Wastewater treatment plants
Introduzione
Gli impianti di trattamento delle acque reflue sono impianti di enorme diffusione visto che si va dalla piccola
apparecchiatura di microfiltrazione da introdurre sotto il lavandino di casa al più complesso impianto di
depurazione e detossificazione dei reflui industriali. La conoscenza delle tipologie di impianti esistenti, delle loro
applicazioni e caratteristiche è oggi indispensabile per poter valutare il tipo di trattamento end-of-pipe delle
acque utilizzate in svariate circostanze. Tali impianti sono applicati nel trattamento di vari tipi di reflui liquidi
ovvero dalle acque di origine civile (immesse in fognature urbane) a quelle delle categorie di trasformazione di
alimenti (quali caseifici, pastai, industrie dolciarie, allevamenti) o a quelle industrie che utilizzano enormi
quantità di acqua per i loro processi ausiliari (cartiere, riciclo di rifiuti) o ne utilizzano di meno ma
contaminandola con sostanze estremamente tossiche (siderurgiche, petrolchimiche, farmaceutiche).
Il corso si propone di fornire informazioni descrittive senza entrare in dettagli di progettazione e/o costruzione,
che esulano dagli obiettivi del corso di studi, in modo da permettere al laureato in scienze ambientali di poter
riconoscere ma anche scegliere un idoneo impianto di trattamento delle acque nelle diverse situazioni prima
brevemente descritte. Si descrivono quindi il funzionamento dei principali tipi di impianti di trattamento delle
acque di scarico, sia civili che industriali, con particolare attenzione per i processi di tipo fisico-meccanico,
chimico e chimico-fisico, e biologico utilizzati per la rimozione degli inquinanti presenti nei reflui. Di tali
impianti sono illustrati il processo, la tecnologia e i parametri di esercizio che occorre controllare per poterne
gestire in maniera ottimale il funzionamento.
Programma
1.
Caratterizzazione delle acque reflue
Contaminanti presenti nelle acque e metodologia di analisi per determinarne il contenuto. Metodi fisici,
chimici e biologici per eliminare o rimuovere i contaminanti. Indici di qualità delle acque.
2. Principi di reattori biochimici
I reattori ideali – il reattore batch e il CSTR; i reattori con riciclo (applicazioni al trattamento dei reflui
liquidi); Bioreattori multifase (a letto fisso, in colonne a bolle, a letto fluido).
3.
Impianti per la depurazione delle acque
Processi primari, secondari e terziari. Pretrattamenti e processi chimici, fisici e biologici.
Configurazioni di tipici impianti di trattamento. Processi di trattamento biologico aerobico delle acque
reflue: l’impianto a fanghi attivati, le lagune aerate, i letti percolatori, i biodischi. La digestione
anaerobica, la nitrificazione/denitrificazione, i trattamenti di purificazione, la rimozione di fosfati.
Testi consigliati
Appunti dalle lezioni e dispense
Vismara R. (1988). Depurazione biologica. Hoepli.
Masotti L. (1996). Depurazione delle acque. Calderoni.
Woodard &Curran (2006). Industrial Waste Handbook. Elsevier
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Laboratorio di cartografia territoriale
a.a. 2011-2012
(4 CFU- corso opzionale – docente: prof. Daniela Ruberti)
Laboratory of territorial cartography
Nessuna informazione è stata fornita dal docente su questo corso
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Laboratorio di pedologia applicata e pedometria
(AGR-14– a.a. 2011-2012)
(4 CFU- corso opzionale – docente: prof. Andrea Buondonno)
Laboratory of applied soi science
Nessuna informazione è stata fornita dal docente su questo corso
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MATEMATICA (NO)
a.a. 2011-2012 – 12 CFU
Mathematics
Obiettivi formativi
L’insegnamento di Istituzioni di Matematiche ha lo scopo di fornire allo studente le nozioni fondamentali e gli
strumenti operativi della matematica di comune applicazione in campo scientifico.
The course of Institutions of Mathematics aims to provide the students with the basic notions and essential
mathematical tools of common application in science.
Il corso non prevede propedeuticità formali
Modulo 1: MATEMATICA 1 (6 CFU - MAT/05)
docente: prof.ssa Paola Bondi ([email protected])
Mathematics 1
1. I numeri – Elementi di teoria degli insiemi. Numeri naturali, interi e razionali. Numeri reali. Valore assoluto.
Massimo e minimo; estremo superiore ed estremo inferiore Potenze e radicali; esponenziali e logaritmi. Metodi
di risoluzione per equazioni e disequazioni.
2. Successioni - Definizione di successione. Definizione di limite (finito o infinito). Teorema di unicità del
limite. Limitatezza di una successione convergente. Teorema della permanenza del segno. Teoremi di
confronto. Operazioni con i limiti. Forme indeterminate. Limiti notevoli. Successioni monotone e relativo
teorema (s.d.). Il numero di Nepero (s.d.). Cenni sulle serie.
3. Funzioni, limiti e continuità – Funzioni reali di variabile reale. Grafico di una funzione. Funzioni limitate,
simmetriche, periodiche. Funzioni monotone. Funzioni composte. Funzioni invertibili, funzioni inverse.
Proprietà e grafici delle funzioni elementari (funzioni lineari, funzioni potenza, funzioni esponenziali e
logaritmiche, funzioni trigonometriche e funzioni trigonometriche inverse). Definizione di limite finito ed
infinito. Asintoti verticali, orizzontali e obliqui. Teoremi sui limiti (s.d.). Operazioni con i limiti. Forme
indeterminate. Limiti notevoli. Teorema sul limite di una funzione composta. Infiniti ed infinitesimi.
Continuità di una funzione in un punto e in un insieme. Punti di discontinuità. Teorema dell'esistenza degli zeri
(s.d.). Teorema dei valori intermedi. Teorema di Weierstrass (s.d.).
4. Calcolo differenziale - Definizione di derivata. Significato geometrico della derivata. Punti angolosi, cuspidi,
flessi a tangente verticale. Continuità delle funzioni derivabili. Derivata delle funzioni elementari. Derivata
della somma, del prodotto e del rapporto di due funzioni. Derivate delle funzioni composte e delle funzioni
inverse. Massimi e minimi relativi, teorema di Fermat. Teoremi di Rolle e di Lagrange. Funzioni monotone
derivabili: criterio di monotonia. Caratterizzazione delle funzioni a derivata nulla. Teorema di L'Hôpital (s.d.).
Derivate di ordine n. Funzioni convesse e concave. Flessi. Differenziale ed approssimazione lineare. Formula
di Taylor (s.d.). Studio del grafico di una funzione.
5. Calcolo integrale - Definizione e proprietà dell’integrale definito. Teorema della media. Funzione integrale.
Teorema fondamentale del calcolo integrale. Primitive. Formula fondamentale del calcolo integrale.
Definizione e proprietà degli integrali indefiniti. Integrali immediati. Integrazione per decomposizione in
somma, per parti, per sostituzione. Integrazione delle funzioni razionali fratte.
46
Modulo 2: MATEMATICA 2 (6 CFU – MAT/05)
docente: dott.ssa Giuseppina Di Blasio
Mathematics 1
1. Elementi di Topologia – Cenni sugli spazi vettoriali: spazio vettoriale Rn , definizione di prodotto scalare,
norma euclidea e distanza. Insiemi aperti e chiusi, intorni. Definizione di punto interno, esterno e di frontiera.
Definizione di punto di accumulazione ed isolato. Insiemi compatti. Teorema di Hein-Borel (s.d.). Funzioni
reali di più variabili. Funzioni di variabile reale a valori vettoriali. Funzioni di più variabili a valori vettoriali.
Campi vettoriali ed equazione parametrica di una superficie. Insiemi di definizione. Definizione di limite.
Proprietà topologiche delle funzioni continue: Teorema degli zeri (s.d.), Teorema di Weierstrass (s.d.). Cenni
sul campo dei numeri complessi: forma algebrica e forma trigonometrica.
2. Calcolo differenziale – Derivate parziali, vettore gradiente e funzioni derivabili. Derivate direzionali.
Differenziabilità e piano tangente. Esempi e contro-esempi. Continuità delle funzioni differenziabili. Teorema
del differenziale e formula del gradiente. Direzioni di massima e di minima pendenza. Condizione sufficiente
per la differenziabilità (s.d.). Cenni sulle matrici, calcolo del determinante di una matrice quadrata. Derivate
di ordine superiore: Teorema di Schwartz (s.d.). Regola di derivazione delle funzioni composte (s.d.).
Formula di Taylor di ordine 2. Cenni sulle forme quadratiche.Problemi di estremo libero: massimi e minimi
relativi. Condizioni necessarie del primo ordine. Condizioni necessarie e sufficienti del secondo ordine.
Ricerca dei massimi e minimi assoluti.
3. Equazioni differenziali – Definizioni ed esempi: il modello di Malthus. Il problema di Cauchy.
Formulazione integrale del problema di Cauchy. Teoremi di esistenza ed unicità locale e globale (s.d.).
Equazioni differenziali lineari del primo e secondo ordine. Teorema sulla struttura dell’integrale generale ed
integrale particolare. Metodo delle variazioni delle costanti. Determinante Wronskiano. Equazioni
differenziali lineari omogenee del secondo ordine a coefficienti costanti. Equazioni differenziali lineari del
secondo ordine complete: il caso in cui il termine noto è una funzione polinomiale, esponenziale o
trigonometrica. Metodo di Lagrange. Equazioni a variabili separabili. Equazioni di Bernulli. Equazioni del
tipo: y’ = g(y/x). Equazioni del tipo: y’ = g(ax+by).
4. Curve ed integrali curvilinei – Curve semplici e chiuse. Esempi. Curve regolari, versore tangente e normale.
Retta tangente. Curve regolari a tratti. Curve piane. Caratterizzazione locale delle curve come grafici di
funzione. Coordinate polari. Lunghezza di una curva. Teorema di rettificabilità. Curve orientate. Ascissa
curvilinea. Integrale curvilineo di una funzione: significato fisico. Baricentro e momento di inerzia di una
curva.
5. Forme differenziali – Forme differenziali lineari. Legame tra forme differenziali e campi vettoriali. Integrale
curvilineo di una forma differenziale. Forme differenziali esatte e campi conservativi. Forme differenziali
chiuse in aperti semplicemente connessi del piano.
6. Integrazione multipla – Domini normali nel piano. Integrali doppi. Integrabilità delle funzioni continue.
Formule di riduzione. Solidi di rotazione. Cambiamento di variabili negli integrali doppi. Cambiamento di
variabili a coordinate sferiche. Formule di Gauss - Green, teorema della divergenza e teorema di Stokes nel
piano. Interpretazione fisica. Formule dell’area di un dominio regolare.
Fanno parte integrante del programma esercizi relativi a tutti gli argomenti indicati.
N.B.: Gli argomenti seguiti dal simbolo (s.d.) sono da studiare senza dimostrazione.
Testi consigliati:
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Bramanti M., Pagani C.D., Salsa S., Matematica, calcolo infinitesimale e algebra lineare. Zanichelli
editore.
Fusco N., Marcellini P., Sbordone C., Elementi di Analisi Matematica 2. Liguori editore.
Bramanti M., Pagani C.D., Salsa S., Analisi Matematica 2. Zanichelli editore.
Marcellini P., Sbordone C., Esercitazioni di Matematica, volumi 1 e 2. Liguori editore.
Salsa S., Squillati A. Esercizi di matematica: calcolo infinitesimale e algebra lineare, volumi 1 e 2.
Zanichelli editore
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Alvino A., Carbone L., Trombetti G., Esercitazioni di Matematica. Volume 1. Liguori editore.
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Ore di attività di esercitazione numerica: 24
Il modulo 1 sarà impartito nel primo semestre, il modulo 2 nel primo e nel secondo semestre. L’attività
didattica si articolerà, per quanto riguarda il modulo di Matematica 1, in 48 ore di lezione frontale e 12
ore di esercitazione numerica e, per quanto riguarda il modulo di Matematica 2, in 48 ore di lezione
frontale e 12 ore di esercitazione numerica. Le lezioni frontali sono tenute con i mezzi tradizionali
(lavagna) e consistono in lezioni teoriche corredate da esercizi ed esempi. Al corso di Matematica 1 si
affianca nel I semestre un corso di Matematica di base il cui scopo è quello di richiamare nozioni di
matematica elementare.
Il profitto sarà valutato attraverso una prova scritta e una prova orale per ciascun modulo. La prove
scritte consistono in esercizi da svolgere sugli argomenti del programma. Il superamento delle prove
scritte è necessario per l’ammissione alla prova orale. Il tempo concesso per la prova scritta di ciascun
modulo sarà di 1 ora e 30 minuti ciascuna. Il modulo 1 è propedeutico al modulo 2. Il voto finale è la
media del risultato delle due verifiche
48
MICROBIOLOGIA GENERALE E AMBIENTALE (VO)
(a.a. 2011-2012 – 8 CFU)
General and environmental microbiology
Obiettivi formativi
Il corso di Microbiologia generale ed ambientale è una introduzione al mondo dei microrganismi
procariotici. Lo studente acquisirà conoscenze sulla struttura cellulare, il metabolismo e la genetica dei
microrganismi, nonchè sull’impatto che essi esercitano sulle dinamiche ambientali e le attività umane.
L’attività formativa in laboratorio, inoltre, fornirà allo studente le conoscenze essenziali su tecniche di
isolamento, coltivazione e trasformazione genetica.
The course of General and Environmental Microbiology, directed at second-year undergraduate students,
is an introduction to the world of prokaryotic microrganisms. It provides a general knowledge of the cell
structure, metabolic activity and genetics of bacteria, and of their impact on environmental dynamics and
human activities. Practical laboratory activities introduce the students to basic techniques of bacterial
isolation, cultivation and genetic modification.
Per sostenere l’esame di Microbiologia generale ed ambientale bisogna aver già sostenuto l’esame di
Fondamenti di biologia (primo anno). E’ consigliata inoltre la conoscenza delle nozioni fornite dal corso di
Biochimica e Genetica (secondo anno).
Docente responsabile: dott. Lidia Muscariello ([email protected])
Programma
Introduzione alla microbiologia. La diversità microbica: gli eucarioti unicellulari e i procarioti.
Caratteristiche strutturali e funzionali della cellula procariotica. Dimensioni e forma. La membrana
citoplasmatica. Sistemi di trasporto. La membrana esterna dei Gram-negativi. La parete cellulare nei
batteri Gram-positivi e Gram-negativi. Il peptidoglicano: struttura e biosintesi. Appendici cellulari.
Movimento cellulare: chemiotassi, aerotassi e fototassi. La matrice citoplasmatica. Nucleoide.
Inclusioni citoplasmatiche.
Nutrizione e crescita microbica. Esigenze nutrizionali comuni. Terreni di coltura e tecniche di
sterilizzazione. Misurazione della crescita microbica. I parametri ambientali che condizionano la
crescita. Crescita microbica in laboratorio e in natura.
Cenni sul metabolismo microbico. Respirazione aerobia ed anaerobia. Fermentazioni. Chemiolitotrofia.
Fotosintesi anossigenica.
Genetica batterica e cenni di virologia. Trasformazione. Coniugazione. Trasduzione generalizzata e
specializzata. Caratteristiche generali dei virus. Batteriofagi: ciclo litico. Batteriofagi temperati e
lisogenia.
Sostanze ad azione antimicrobica. Antisettici e disinfettanti. Antibiotici. Tossicità selettiva. Organismi
produttori. Identificazione e produzione di antibiotici. Meccanismo d'azione degli antibiotici.
Meccanismi biochimici e genetici della resistenza agli antibiotici.
I microrganismi e le tecnologie molecolari. Enzimi di restrizione. Vettori di clonaggio. Sonde molecolari.
Tecniche per l’analisi degli acidi nucleici: Southern e Northern blot. Amplificazione del DNA: PCR.
Adattamento ed evoluzione microbica. Adattamento fisiologico: la repressione da catabolita; la risposta
agli stress ambientali; la risposta allo shock termico. Adattamento genetico: mutagenesi e
trasferimento genico orizzontale. Relazioni evolutive tra i microrganismi. Cenni di tassonomia
microbica.
I microrganismi e l'ambiente. I microrganismi nei diversi comparti ambientali: atmosfera, idrosfera, suolo,
ambienti estremi. I biofilm microbici: formazione, caratteristiche strutturali e problematiche in campo
medico ed industriale. Metodi in microbiologia ambientale: arricchimento ed isolamento; la colonna
di Winogradskji; misurazione dell'attività microbica in natura; identificazione molecolare.
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Interazioni tra microrganismi e altri organismi. Interazioni positive e negative tra popolazioni. Interazioni
tra microrganismi e piante. Ruolo ecologico di agrobatteri e rizobi. La fissazione biologica dell’azoto.
Interazioni tra microrganismi e animali. La microbiologia del rumine.
Testi consigliati:
Madigan, Martinko, Parker, Brock, Biologia dei microrganismi. 1° e 2° volume, Casa editrice Ambrosiana,
Milano.
Barbieri P., Bestetti G., Galli E., Zannoni D. (2008). Microbiologia ambientale ed elementi di ecologia
microbica, Casa editrice Ambrosiana, Milano.
Polsinelli et al. Microbiologia. Ed. Bollati Boringhieri, Torino.
Dispense fornite dal docente.
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Il corso è impartito nel II semestre. L’attività didattica si articolerà in 4 ore settimanali di lezione
frontale e 16 ore per studente di esercitazioni in laboratorio. Le lezioni frontali sono basate sull’uso di
presentazioni PowerPoint, oltre che dei mezzi tradizionali (lavagna). Gli studenti frequentanti potranno
ottenere copia delle presentazioni PowerPoint delle lezioni. Le esercitazioni prevedono l’acquisizione di
tecniche di base per la coltivazione dei microrganismi, trasformazione genetica, test di sensibilità agli
antibiotici e analisi microbiologica di campioni d’acqua.
Orario di ricevimento: per appuntamento tramite posta elettronica
Il profitto sarà valutato attraverso una prova orale. L’attività di laboratorio prevede la stesura di un
elaborato scritto da consegnare al docente una settimana prima della data di esame.
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Ethan Frome - Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali

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