37377 - PROCESSI DI TRASPORTO E DISPERSIONE DEGLI INQUINANTI IN ATMOSFERA

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha conoscenza dei principi fondamentali per effettuare bilanci di materia e di energia coinvolti nei processi di trasporto, delle nozioni fondamentali di fisica dei bassi strati dell'atmosfera e dei meccanismi di dispersione degli inquinanti nella bassa atmosfera. E' in grado di utilizzare i modelli più diffusi di simulazione delle concentrazioni in aria e delle deposizione al suolo degli inquinanti e di confrontare i risultati con i valori di riferimento della qualità dell'aria.

Programma/Contenuti

Processi di trasporto. Bilanci di massa. Portata in entrata, uscita e termine reazionale. Comuni equazioni cinetiche. Bilancio differenziale per un componente. Sedimentazione; legge di Stokes. Viscosità dinamica e cinematica; numero di Reynolds. Conduttanza e conduttività; salinità.

Diffusione molecolare e turbolenta; leggi di Fick; fattori che influenzano la diffusività. Stabilità dell'aria; modello di Pasquill per pennacchio di fumo di ciminiera; valutazione di concentrazione di inquinante al suolo in funzione della distanza e di diversi parametri; simulazioni al computer per valutare l'effetto di vari parametri sulle concentrazioni al suolo.

Bilanci di energia. Equazione di Bernoulli per fluidi incomprimibili e per gas. Diminuzione della  pressione atmosferica e della temperatura con l'altitudine. Spinta di Archimede. Variazione della distribuzione dei componenti volatili nell'atmosfera con l'altitudine. Problema dell'ozono e ciclo di reazioni rilevanti. Energia termica; trasporto per conduzione, convezione, irraggiamento termico(leggi di Stefan-Boltzmann e di Wien); effetto serra. Inquinamento dell'aria da processi di combustione; rendimento del ciclo Otto (motori a benzina) e ciclo Diesel (motori a gasolio).

Richiami di fisica dei bassi strati dell'atmosfera: lo strato convettivo e lo strato diffusivo. Il vento geostrofico e la spirale di Eckman. Fondamenti teorici dei modelli gaussiani. L'altezza efficace del pennacchio e le formule semi-empiriche per stimarla. I modelli per le deposizioni secche e umide. Richiami sulla legislazione e sulla normativa di riferimento per la qualità dell'aria. Tecniche di calcolo per il confronto fra i risultati dei modelli ed i valori di riferimento della normativa ambientale.  I modelli a “puff”, modelli per emissioni a tempi finiti, modelli a particelle.

Esercitazioni al computer sui diversi tipi di modelli per la stima della qualità dell'aria e delle deposizioni al suolo.

Testi/Bibliografia

Diapositive usate per le lezioni (reperibili in rete), prese dai testi elencati sotto.

- R. Francesconi, Appunti di Chimica Fisica Ambientale , CLUEB, Bologna, 2002.

- G. Finzi (a cura di): ”Gestione della qualità dell'aria”, MCGraw-Hill, 2001.

- S.R. Hanna, G.A. Briggs, R.P.Hosker Jr.: “Handbook on Atmospheric Diffusion”, U.S: Dept. Of Energy, NTIS, 1982.

Metodi didattici

Lezioni frontali; esercitazioni numeriche; simulazioni al computer.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale e unico per le due parti (chimica fisica ambientale e fisica dell'atmosfera). L'esame è volto alla verifica dell'apprendimento dei contenuti dell'insegnamento. Spesso uno degli argomenti trattati è scelto dal candidato.

Strumenti a supporto della didattica

Proiezione di diapositive; simulazioni al computer.  E' prevista una visita al centro di controllo ARPA e alla centralina di Rocca Brancaleone (Ravenna).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alberto Modelli

Consulta il sito web di Massimo Andretta