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Oggetto:
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CHIMICA AGRARIA

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AGRICULTURAL CHEMISTRY

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Anno accademico 2019/2020

Codice attività didattica
CHI0062
Docente
Prof. Luisella Roberta Celi (Titolare del corso)
Anno
1° anno, 2° anno
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
AGR/13 - chimica agraria
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto più orale obbligatorio
Prerequisiti
Conoscenza delle principali tecniche analitiche e spettroscopiche
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

L'insegnamento fornisce agli studenti gli strumenti per la conoscenza  del suolo come fonte di nutrizione per il vegetale e come risorsa non rinnovabile nell’ecosistema terrestre. L'insegnamento inoltre si propone di presentare i principali processi che regolano reazioni biotiche ed abiotiche all'interfaccia solido-soluzione. L’obiettivo è quello di acquisire una conoscenza di base dei costituenti del suolo, delle sue proprietà chimico-fisiche e dei processi che regolano i cicli biogeochimici degli elementi nutritivi.  Lo studente acquisirà così le conoscenze necessarie per comprendere le relazioni che esistono tra il suolo e i vegetali ed il ruolo del suolo nell’ecosistema agro-forestale. Avrà altresì la possibilità di comprendere le problematiche relative all’applicazione di tecniche analitiche e spettroscopiche per lo studio di un sistema naturale complesso quale il suolo.

The course provides students with the tools for the knowledge of soil as a source of nutrients for the plant and as a non-renewable resource in the terrestrial ecosystem.

The course also aims to present the main processes regulating biotic and abiotic reactions at the solid-solution interface

The goal is to acquire a deep knowledge of the soil constituents and of chemical and physical processes governing the biogeochemical cycling of nutrients. The student will then acquire the necessary knowledge to understand the relationships that exist between soil and plant and the role of soil in the agroforest ecosystem. He/she will also have the opportunity to understand the issues relating to the implementation of analytical and spectroscopic techniques for the study of a complex matrix such as soil.

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Risultati dell'apprendimento attesi

I principali risultati attesi sono la capacità di valutare quali sono le reazioni chimiche e biochimiche che avvengono in sistemi naturali, la capacità di individuare tutti i fattori che possono controllare una reazione chimica in una matrice complessa e l'applicazione di tecniche analitiche e spettroscopiche per la speciazione di nutritivi e contaminanti in ecosistemi naturali o antropizzati

The main expected results are the ability to assess what are the chemical and biochemical reactions that occur in natural systems, the ability to identify all the factors that can control a chemical reaction in a complex matrix and apply analytical and spectroscopic techniques for speciation of nutrients and contaminants in natural and anthropogenic ecosystems.

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Programma

Introduzione: il suolo come comparto ambientale all’interfaccia con l’atmosfera, l’idrosfera e la biosfera

Fattori di formazione del suolo, il profilo e gli orizzonti. Gli elementi costituenti la crosta terrestre

Le matrici complesse

Le fasi solide del suolo: i componenti minerali e la sostanza organica

Le rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie. I minerali delle rocce

I minerali argillosi: proprietà di superficie e tecniche di analisi della SSA, densità di carica e potenziale elettrico.

La sostanza organica: origine, composizione biochimica dei residui vegetali e processi di decomposizione biotica e abiotica. Tecniche di separazione chimico-fisica e caratterizzazione spettroscopica

Interazione della sostanza organica con la fase minerale: processi di stabilizzazione fisica e fisico-chimica

La soluzione del suolo: composizione e speciazione dei principali elementi

Processi che regolano la speciazione di nutrienti e contaminanti all’interfaccia solido-soluzione

Adsorbimento, desorbimento: isoterme di adsorbimento, modelli, meccanismi di adsorbimento, tecniche analitiche e spettroscopiche per la determinazione del meccanismo di adsorbimento, fattori che controllano l’adsorbimento

Dissoluzione, precipitazione, coprecipitazione di specie nutritive e contaminanti

Dinamiche degli elementi nutritivi:

Ciclo dell’N: processi biologici e chimico fisici che regolano la speciazione dell’N. Tecniche di separazione chimico-fisica e caratterizzazione spettroscopica

Ciclo del P: processi biologici e chimico fisici che regolano la speciazione dell’N. Tecniche di separazione chimico-fisica e caratterizzazione spettroscopica

Il suolo come risorsa non rinnovabile: aspetti ambientali

Destino degli xenobiotici nell’ambiente: reazioni biotiche e abiotiche. Tecniche di separazione chimico-fisica e caratterizzazione spettroscopica

Caso studio:  Valutazione di un caso studio, con visita al sito sperimentale, presentazione di strumenti chimici da campo, descrizione dei profili di suolo e discussione sulle principali proprietà chimico-fisiche  del suolo

Introduction: the soil  as the environmental compartment at the interface with the atmosphere, hydrosphere and biosphere
Factors of soil formation, the profile and horizons. The elements in the earth's crust
The complex matrices
The soil solid phases: mineral phase and organic matter
Igneous, metamorphic and sedimentary rocks. The minerals of the rocks
The clay minerals: surface properties and analysis techniques for the determination of SSA, charge density and electrical potential.
Organic matter: origin, biochemical composition of plant residues and biotic and abiotic decomposition processes. Chemical-physical separation techniques and spectroscopic characterization
Interaction of organic matter with the mineral phase: physical and physico-chemical stabilization processes

The soil solution: composition and speciation of the main elements

Processes controlling the speciation of nutrients and contaminants at the solid-solution
Adsorption, desorption: adsorption isotherms, models, mechanisms of adsorption, analytical and spectroscopic techniques for the determination of the adsorption mechanisms, factors controlling adsorption
Dissolution, precipitation, co-precipitation of species nutrients and contaminants
Nutrients dynamics:
N cycle: physical and biological processes that regulate the chemical speciation of N. Chemical-physical separation techniques and spectroscopic characterization
P cycle: chemical and biological processes controlling P speciation. Chemical-physical separation techniques and spectroscopic characterization
The soil as a non-renewable resource: environmental aspects
Fate of xenobiotics in the environment: biotic and abiotic reactions. Separation techniques and spectroscopic characterization
Case study: Evaluation of a case study, with a visit to an experimental site, presentation of field chemical equipment, description of soil profiles and discussion on physical and chemical soil properties.

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali. Esercitazioni in aula con l'ausilio di PC. Escursioni con visita a siti sperimentali

Lectures. Exercises in the classroom with the help of PC. Excursions with visits to experimental sites.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Alla fine di ogni argomento si svolgeranno esercitazioni con correzione e discussione in aula. Alla fine del corso sarà effettuata una simulazione d'esame. Tutte le verifiche svolte durante il corso hanno puramente valore di autovalutazione.

L'esame finale consta di una prova scritta su un particolare caso studio in cui si dovranno interpretare dati quantitativi o spettri e formulare ipotesi sui possibili processi/meccanismi in atto. A questo seguirà un orale dove si deve dimostrare l'apprendimento delle conoscenze teoriche e la capacità di elaborazione dei dati numerici e dei meccanismi che guidano i processi negli ecosistemi. Il superamento dello scritto è vincolante per l'orale.  Il voto sarà espresso in trentesimi e deriverà dalla media della prova scritta e orale

At the end of each topic  I will do exercises with correction and discussion. At the end of the course I will do an exam simulation. All audits carried out during the course have value of purely self-assessment .

The final exam consists of a written part where students  have to data and spectra of a particula case study and find hypothesis on potential processes/mechanisms which drive the system. This will be followed by an oral examination, where students must answer to questions of theoretical knowledge and demonstrate their capacity to interprete data and mechanims involved in the processes controlling ecosystems. Passing the written part is mandatory for the final oral. The mark will be in /30 and will be calculated as the mean of the written and oral result.

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Testi consigliati e bibliografia

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso:

L. Celi, DISAFA; Chimica Agraria e Pedologia, appunti delle lezioni.

 I testi base consigliati per il corso sono:

Paolo Sequi  Chimica del suolo Patron editore

L. Celi, DISAFA; Chimica Agraria e Pedologia, slides.

Paolo Sequi  Chimica del suolo Patron editore

 

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    Ultimo aggiornamento: 20/07/2017 17:59
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