Paniere completo Chimica Ambientale

Lezione 21

Scienza del ciclo dell'acqua

La scienza che studia il ciclo dell'acqua è: l'idrologia.

Cicli biogeochimici

Il ciclo dell’acqua, il ciclo del carbonio ed il ciclo dell’azoto sono detti cicli: biogeochimici.

Condizioni ISO

Le condizioni ISO considerano l’aria a: 1 atm e 288,15 K ed un’umidità relativa del 60%.

Ciclo dell'azoto

Il ciclo dell'azoto è un ciclo biogeochimico con il quale l'azoto si muove principalmente tra: l'atmosfera, il terreno e gli esseri viventi.

Ciclo del carbonio

Il ciclo del carbonio è un ciclo: biogeochimico

Chimica ambientale

Gli effetti dell'inquinamento nel suolo, nei fiumi e nei laghi, gli effetti delle emissioni in atmosfera dei motori a scoppio, delle attività industriali o degli inceneritori sono fenomeni studiati dalla: chimica ambientale.

“Lo studio scientifico dei fenomeni chimici e biologici che avvengono nell'ambiente naturale” è compito della disciplina: chimica ambientale.

Lezione 38

Atmosfera idrostatica

Quando si assume un’atmosfera orizzontalmente omogenea e l’esistenza dell’equilibrio idrostatico (equilibrio tra la forza peso e la forza di pressione) lungo la direzione z perpendicolare alla superficie terrestre: dP = -ρgdz allora l’atmosfera viene detta: idrostatica.

Composizione dell'aria

L’insieme dei gas che circondano la superficie terrestre, con una composizione circa costante vicino al suolo, costituita prevalentemente da azoto, ossigeno, anidride carbonica e gas inerti si denomina: aria secca in quanto si trascura la presenza di vapor d’acqua.

Strati dell'atmosfera

La parte più esterna dell'atmosfera terrestre è denominata: esosfera.

La parte superiore della TERMOSFERA è denominata: ionosfera.

Lo strato dell’atmosfera in cui si sviluppano quasi tutti i fenomeni meteorologici è chiamato: troposfera.

La fascia di atmosfera più vicina alla superficie terrestre che si estende per uno spessore di circa 11 km alle medie latitudini (8 km al polo e 16 km all’equatore) e contiene circa l’80% della massa totale dell’atmosfera e il 99% del vapor acqueo si chiama: troposfera.

Costituzione dell'atmosfera

Quali sono gli strati che costituiscono l’atmosfera? L’atmosfera si estende fino a circa 600 km dalla superficie terrestre e può essere suddivisa in diversi strati che in ordine di altezza crescente sono: Troposfera, Stratosfera, Mesosfera, Termosfera, Esosfera.

Come si definisce l’atmosfera idrostatica? L’atmosfera idrostatica è una particolare condizione atmosferica in cui il fluido è fermo, cioè quando non si hanno delle variazioni orizzontali di grandezze fisiche ma solo variazioni verticali, come nel caso di temporali.

Quali strati compongono l’atmosfera? L’atmosfera terrestre è composta da: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera, esosfera.

Composizione dell'atmosfera

Quali sono i gas che costituiscono l’atmosfera? L’atmosfera terrestre è composta principalmente da azoto (N) con una percentuale del 78% circa, dall’ossigeno (O2) per il 21% circa e da altri gas quali il vapore acqueo (H2O), l’anidride carbonica (CO2), l’elio (He), il metano (CH4), l’ozono (O3), monossido di carbonio (CO) ed altri gas presenti in piccole concentrazioni.

Atmosfera standard

Descrivere le condizioni di riferimento per l’atmosfera standard. L’atmosfera standard è un’atmosfera di riferimento (ISO) che si basa su un modello ideale dell’atmosfera media reale considerata ad una latitudine di 45°, la quale ha determinate caratteristiche quali aria secca, pressione atmosferica, temperatura, densità e gradiente barico verticale e termico verticale.

Lezione 4

Equazione di stato dell'aria

Qual è l’equazione di stato dell’aria secca? L’equazione di stato dei gas perfetti: PV = nRT.

Lezione 5

Forze nel sistema non inerziale

Per studiare un moto in un sistema di riferimento non inerziale è necessario introdurre le forze apparenti che, nel caso di un sistema di riferimento in rotazione, la Terra, sono: 2: forza centrifuga e forza di Coriolis.

Forze fondamentali nei moti atmosferici

Le forze fondamentali per i moti atmosferici sono: 3: forza di pressione, forza gravitazionale e forza d'attrito.

Strati dell'atmosfera e loro caratteristiche

Quali sono gli strati che costituiscono l’atmosfera e le loro caratteristiche? L’atmosfera è costituita da: esosfera, parte più esterna con temperatura fino a 2700°C e che si estende oltre i 500km di altitudine; termosfera, si estende tra i 90km ed i 500km di altitudine e nella parte più alta può raggiungere i 1500°C, in questa zona si ha la formazione delle aurore boreali; mesosfera, si estende tra i 50km ed i 80 km circa di altitudine, è caratterizzata da una temperatura che scende fino a 100°C sotto lo zero; stratosfera, si estende tra i 10km ed i 50km di altitudine all’interno di questa fascia troviamo l’ozono; troposfera, è lo strato più vicino alla superficie terrestre e contiene circa il 75% della massa totale di aria, all’interno di questo strato si verificano i fenomeni metereologici.

Equazione di stato dell'aria umida

Qual è l’equazione di stato dell’aria secca e dell’aria umida? L’aria secca è un miscuglio di gas perfetti presenti in una percentuale costante rispetto al suo volume e l’equazione di stato per un gas ideale è PV=nR*T, dove R* indica la costante universale dei gas dal valore di 8,314 J/mol K, in alternativa, l’equazione di stato, si può anche scrivere PV=mRT, dove m è il peso molecolare del gas. L’equazione di stato dell’area umida invece è P=roRT, dove ro è la densità dell’aria umida ed R è la costante specifica.

Trasformazione adiabatica

Scrivere l’equazione della trasformazione adiabatica per aria secca, per aria umida e per aria umida non satura. Per il primo principio della termodinamica, che esprime la conservazione dell’energia, abbiamo che: dU+deltaL=deltaQ, per le trasformazioni adiabatiche deltaQ=0.

Caratteristiche dell'aria umida

Elencare le grandezze caratteristiche dell’aria umida. Le principali grandezze termodinamiche che caratterizzano l’aria umida sono: l’entalpia, che esprime la quantità di energia interna che un sistema termodinamico può scambiare con l'ambiente; la temperatura di bulbo secco e bulbo umido; la temperatura di rugiada, in cui si ha che oltre il questo punto si è in presenza di solo vapore mentre al di sotto il sistema è costituito da un liquido in equilibrio con il suo vapore; titolo, che è la frazione di massa di vapore in una miscela liquido-vapore; umidità relativa; umidità specifica; volume specifico.

Lezione 6

Fenomeno della fumigazione

Il fenomeno della FUMIGAZIONE si determina una situazione in cui vicino al suolo il gradiente di temperatura è negativo, sormontato da strati d’aria in cui la temperatura cresce ancora con l’altezza. Tale è la condizione: più critica per la diffusione degli inquinanti atmosferici.

Inversione termica

L’inversione termica può essere al suolo o in quota. L’inversione termica in quota è particolarmente: sfavorevole per la diffusione degli inquinanti.

Lezione 7

Misurazione del vento

Lo strumento utilizzato per misurare la velocità del vento si chiama: anemometro.

Particelle di interesse per l'inquinamento

Ai fini delle problematiche relative all’inquinamento atmosferico sono interessanti le particelle di diametro compreso tra: 0,10 e 100 μm.

Moto dell'aria

Il moto dell’aria sul piano orizzontale misurato rispetto alla superficie terrestre è detto: vento.

Classificazione dei venti

I venti si classificano in: costanti, periodici, locali e ciclonici.

Venti costanti

Gli alisei, venti che si generano nelle zone anticicloniche tropicali e convergono verso quelle equatoriali, sono venti: costanti.

Lezione 8

Formazione della pioggia

La pioggia è un insieme di gocce d’acqua che si formano per condensazione del vapor d’acqua dell’aria intorno a nuclei di condensazione (aerosol sospesi in atmosfera). La dimensione dei nuclei di condensazione varia tra: 0.01÷0.10 μm. Il raggio tipico di riferimento è 0.03 μm.

Lezione 9

Fonti di energia rinnovabile

Come si definisce una fonte di energia rinnovabile? Le fonti “rinnovabili” di energia sono quelle fonti che possono essere considerate inesauribili, perché si rinnovano con un ciclo più rapido rispetto a quello del loro utilizzo a differenza: dei combustibili fossili e nucleari destinati ad esaurirsi in un tempo definito.

Life Cycle Assessment

Il Life Cycle Assessment (LCA) o Valutazione del Ciclo di Vita è divenuto un criterio fondamentale nella valutazione dell’impatto ambientale di un bene o servizio. Quanti e quali sono le fasi (macromomenti) che lo compongono? Quattro: 1) concepimento; 2) progettazione; 3) realizzazione o produzione; 4) utilizzo e servizi associati.

Stoccaggio della CO2

Quante e quali sono le possibilità di stoccaggio della CO2? Attualmente si prevede la possibilità di contenere la sostanza in: tre modalità: 1) all’interno di formazioni geologiche terrestri profonde; 2) tramite il confinamento nelle profondità degli oceani; 3) attraverso la fissazione industriale della CO2 in carbonati inorganici.

Comportamento dell'ozono rispetto all'effetto serra

Come si comporta l'ozono (O3) rispetto all'effetto serra? L’ozono è un gas naturale presente in atmosfera, capace di assorbire la radiazione IR nella regione finestra quindi contribuisce all'effetto serra. L’ozono è un gas naturale capace di assorbire la radiazione IR nella regione finestra ma, non essendo presente in atmosfera in quantità apprezzabile, non contribuisce all'effetto serra.

Composti dell'azoto

I composti dell'azoto di interesse ai fini della valutazione dell'inquinamento atmosferico sono: L’ossido di azoto NO ed il biossido di azoto NO2 (NOx).

Effetto serra

Alcuni gas presenti nell’atmosfera possono assorbire parte della radiazione infrarossa (IR) emessa dalla Terra e poi questa radiazione viene riemessa e in parte torna verso la superficie terrestre, riscaldandola di nuovo. Questo fenomeno prende il nome di: effetto serra.

Inquinanti atmosferici primari

Particolato, ossidi di azoto, piombo, composti organici aromatici (COV) sono: inquinanti atmosferici primari.

Libro Bianco e politica energetica

Il Libro Bianco “Una Politica Energetica per l’Unione Europea” (gennaio 1996) quanti e quali obiettivi chiave del settore energetico identifica? Tre: 1) la competitività, 2) la sicurezza dell’approvvigionamento, 3) la protezione dell’ambiente.

Definizione di inquinamento atmosferico

“Ogni modificazione della normale composizione o stato fisico dell’aria atmosferica, dovuta alla presenza nella stessa di una o più sostanze in quantità e con caratteristiche tali da: - alterare le normali condizioni ambientali e di salubrità dell’aria; - costituire pericolo ovvero pregiudizio diretto o indiretto per la salute dell’uomo; - compromettere le attività ricreative e gli altri usi legittimi dell’ambiente; - alterare le risorse biologiche, gli ecosistemi ed i beni materiali pubblici e privati”. Questa è la definizione di inquinamento atmosferico data dalla legislazione italiana.

Origini dell'inquinamento atmosferico

L’inquinamento atmosferico può avere origine da cause: naturali ed antropiche.

Particolato come inquinante

Qualsiasi sostanza solida o liquida dispersa nell’atmosfera i cui aggregati individuali hanno dimensioni maggiori delle singole molecole (0,0002μm, ma inferiori a 500 mm, dimensione della sabbia fine) è un inquinante detto: particolato.

Definizione di aerosol

Il termine generale per indicare qualsiasi particella solida o liquida dispersa in atmosfera è: aerosol.

Polveri e fumi

Le particelle derivanti da operazioni di macinazione e frantumazione (dust) sono dette: polveri.

Le particelle solide derivanti da processi di condensazione dei vapori sono dette: fumi.

Nebbie

Le particelle liquide sospese in atmosfera sono dette: nebbie.

Smog

La miscela di fumo (smoke) e nebbia (fog) sebbene prima indicasse solo inquinamento da particolato oggi indica frequentemente l’inquinamento in generale e viene detta: smog.

Particolato di origine naturale

Il particolato di origine naturale: non contribuisce alla formazione di preoccupanti fenomeni di inquinamento.

Emissioni antropiche

Le emissioni antropiche determinano seri problemi ambientali. I valori massimi di concentrazioni medie giornaliere sono dell’ordine: 100 mg/m³.

Fonti di energia rinnovabile in Italia

Qual è la fonte di energia rinnovabile che ad oggi contribuisce maggiormente al fabbisogno energetico dell'Italia? Idroelettrica.

Elettricità da fonti rinnovabili in Italia

Nel 2011 l'Italia ha prodotto circa 82,9 TWh di elettricità da fonti rinnovabili che rappresenta il: il 24,7% del prodotto nazionale lordo.

Proprietà del particolato

Quali sono le proprietà del particolato di interesse ai fini dell’inquinamento atmosferico? Dimensioni, Distribuzione dimensionale e Composizione.

Definizione di lapse rate adiabatico

Definizione di lapse rate adiabatico. Quanto vale il lapse rate per una trasformazione adiabatica secca e per una trasformazione adiabatica satura? Il lapse rate adiabatico o gradiente adiabatico è la velocità con cui una particella di aria secca, che si muove verticalmente, si scalda o si raffredda.

Parametri di stabilità atmosferica

Quali sono i parametri da considerare per individuare la classe di stabilità atmosferica? Per individuare la classe di stabilità atmosferica su una classe da A a F (la G nella realtà non viene utilizzata), vengono considerati i seguenti parametri: velocità del vento, gradiente di temperatura, radiazione solare e copertura nuvolosa.

Sistema frontale caldo

Descrivere un sistema frontale caldo. Un sistema frontale caldo o fronte caldo è un sistema che determina l’invasione di aria più calda su una superficie che già di per sé è occupata da aria più fredda.

Esempi di inquinanti primari

Definizione di inquinamento atmosferico. Alcuni esempi di inquinanti primari. Per inquinamento atmosferico si intende ogni modificazione della normale composizione dell’aria atmosferica. Questo si scaturisce a causa dell’alterazione delle normali condizioni ambientali, delle risorse biologiche, degli ecosistemi e di beni materiali pubblici e privati. Nell’atmosfera gli inquinanti possono essere suddivisi in primari e secondari. Tra gli inquinanti primari si ha il particolato, l’ossido di azoto, il piombo ed i composti organici aromatici.

Proprietà del particolato

Quali sono le proprietà del particolato di interesse ai fini dell’inquinamento atmosferico? Per particolato si intende qualsiasi sostanza solida o liquida dispersa nell’atmosfera che ha determinate caratteristiche come dimensione, composizione chimica, forma, fase e provenienza. Per non arrecare problemi all’atmosfera i valori massimi di concentrazione giornaliera non dovrebbero superare i 100 μg/m³, valori che in Cina o India raggiungono i 400 μg/m³.

PM10

Perché si parla di PM10? Per PM10 si intendono le particelle di dimensione inferiore ai 10 micrometri che generano problemi di tossicità per l’uomo poiché non possono essere trattenute dai naturali meccanismi di difesa.

Lezione 10

Principali inquinanti atmosferici

Nell’inquinamento atmosferico i principali inquinanti sono: ossidi di zolfo, ossidi di azoto e monossido di carbonio.

Composti dello zolfo

I composti dello zolfo di interesse ai fini della valutazione dell’inquinamento: ossidi di zolfo (SO2; SO3), acidi (H2S, H2SO3, H2SO4) e sali (solfati CaSO4 e solfiti CaSO3).

Composti dell'azoto

I composti dell’azoto di interesse ai fini della valutazione dell’inquinamento sono: Gli ossidi NOx (NO e NO2).

Inquinamento causato dallo zolfo

Composti dello zolfo di interesse ai fini della valutazione dell’inquinamento. Per la valutazione dell’inquinamento causato dallo zolfo è di fondamentale importanza, per la deposizione secca, l’anidride solforosa (SOx) che si convertono in solfati e, per la deposizione umida, dalle piogge acide in cui si valuta il biossido di zolfo (SO2).