Corso di laurea magistrale in Chimica

L'insegnamento fornisce allo studente 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.

I principali risultati attesi dall'insegnamento sono:

1. Conoscenze e capacità di comprensione: Lo/la studente/studentessa dovrà acquisire una
comprensione approfondita delle reazioni chimiche e biochimiche che avvengono in sistemi
naturali, inclusa la capacità di riconoscere i diversi fattori che influenzano tali reazioni in
matrici complesse.
2. Capacità di applicare conoscenze e comprensione: Sarà in grado di applicare le tecniche
analitiche e spettroscopiche per identificare e quantificare la speciazione di nutrienti e
contaminanti all'interno di ecosistemi naturali o antropizzati, dimostrando competenze
pratiche nel campo.
3. Autonomia di giudizio: Lo/la studente/studentessa svilupperà la capacità di valutare
criticamente i processi chimici e biochimici che regolano l’equilibrio di un ecosistema,
considerando anche le influenze esterne e antropiche.
4. Abilità comunicative: Sarà in grado di presentare in modo chiaro e strutturato i risultati
ottenuti dall'analisi di reazioni chimiche in contesti ambientali complessi, utilizzando un
linguaggio tecnico appropriato.
5. Capacità di apprendimento: Lo/la studente/studentessa dovrà sviluppare l’abilità di
continuare ad apprendere in modo autonomo le tecniche e i concetti necessari per
comprendere e analizzare nuove problematiche ambientali.

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

L'insegnamento prevede 44 h di lezioni frontali e 12 h di esercitazioni suddivise 4 in aula con l'ausilio di PC e 8 di escursione scientifica con visita a siti sperimentali dotati di strumentazioni e infrastrutture da campo.

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 relazione con presentazione orale, 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 della relazione è vincolante per l'orale.  Il voto sarà espresso in trentesimi e deriverà dalla somma della relazione  (finoa 10/30) e dell'orale (fino a 20/30)

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 1989