PROGRAMMI DEGLI INSEGNAMENTI DEL CORSO DI LAUREA IN VALUTAZIONE E CONTROLLO AMBIENTALE BASI DI DATI E SISTEMI INFORMATIVI Prof. Gennaro Petraglia 6 CFU Programma del corso: Il corso, partendo dai concetti elementari per l’organizzazione di base di un calcolatore e la strutturazione dei dati, affronta gli aspetti di definizione e costruzione di un sistema informativo. Viene poi dedicata particolare enfasi alle tecniche di modellazione e progettazione di basi di dati, con tematiche affrontate a vari livelli di astrazione. L’attività di laboratorio è rivolta all’utilizzo di un sistema di gestione di basi di dati per la sperimentazione della modellazione e progettazione di basi di dati rivolte a specifici domini di interesse. Il risultato di questa attività è l’analisi e la realizzazione di una base di dati che rappresenta il caso di studio da integrare con il corso di Laboratorio di Informatica GIS. Obiettivi Il corso intende fornire gli elementi per • la comprensione della struttura e delle funzioni di un sistema di elaborazione; • la conoscenza dell’organizzazione dei sistemi informativi; • la conoscenza dei modelli e dei linguaggi utilizzati per la realizzazione di basi di dati. 1 BIOLOGIA I Prof.sse Carla Esposito – Anna Alfani 8 CFU Programma del corso: Introduzione: concetti fondamentali della biologia; evoluzione; selezione. Struttura e funzione delle principali macromolecole biologiche. Le proteine: cenni sulla relazione struttura-funzione. Enzimi. Struttura e funzioni della cellula: cellule procariotiche; cellule eucariotiche; cellula vegetale. Membrane cellulari: composizione e struttura; processi di trasporto; le giunzioni cellulari. Fondamenti di bioenergetica e metabolismo ossidativo. Catena respiratoria. Fotosintesi. La genetica mendeliana. Il DNA e l’informazione genetica: struttura; replicazione del DNA. I cromosomi. Il ciclo cellulare: mitosi; citodieresi; meiosi; morte cellulare. RNA e sintesi proteica. La classificazione degli organismi: nomenclatura; sistematica filogenetica; sistematica molecolare. Biologia generale dei procarioti; i batteri. I Protisti: origine degli eucarioti. I virus. Biologia vegetale Procarioti autotrofi. Batteri fotoautotrofi e batteri chemioautotrofi. Cianobatteri. Organizzazione coloniale. Cenni sulla ecologia e la distribuzione di batteri e cianobatteri. Protisti autotrofi. Dinoflagellati. Diatomee. Alghe brune. Alghe rosse. Alghe verdi. Organizzazione cellulare e coloniale. Ciclo vitale delle alghe. Cenni sulla ecologia e la distribuzione delle alghe. Briofite (non tracheofite) . Antocerote, Epatiche e Muschi. Ciclo riproduttivo. Organizzazione strutturale del gametofito e dello sporofito. Cenni sulla ecologia e la distribuzione delle briofite. Tracheofite non a seme. Licopodi, Equiseti e Felci. Organizzazione strutturale. Ciclo vitale. Isosporia ed Eterosporia. Organizzazione del gametofito e dello sporofito. Cenni sulla ecologia e la distribuzione delle felci. Gimnosperme (tracheofite a seme nudo) . Organizzazione anatomica: radice, fusto, foglie. Ciclo vitale. I coni. Cenni sulla ecologia e la distribuzione delle gimnosperme Angiosperme (tracheofite a seme protetto). Monocotiledoni e dicotiledoni. Struttura della radice del fusto e della foglia. Tessuti vegetali. 2 Differenziamento delle cellule meristematiche. Parenchimi. Sistema tegumentale, sistema vascolare, sistema fondamentale. Trasporto xilematico e floematico nelle piante. Stomi. Traspirazione. Nutrizione delle piante. Elementi essenziali macro e micronutrienti. Fissazione dell’azoto atmosferico. Il fiore. Ciclo vitale della angiosperme. Impollinazione. Cenni sulla ecologia e la distribuzione delle angiosperme. Funghi saprotrofi, simbionti, parassiti. Ife fungine. Micelio. Micorrize. Licheni. Esercitazioni. Osservazione allo stereomicroscopio di strutture vegetali. Preparazione di vetrini da materiale vegetale ed osservazione al microscopio ottico: cellula vegetale tipica, ciclosi, plasmolisi, cellule algali, sezioni di tallo lichenico, micorrize, meristemi e parenchimi vegetali, tubi cribrosi, vasi anulati e spiralati, epidermide fogliare con stomi e tricomi, sezioni di foglie, radici e fusti di monocotiledoni e dicotiledoni, tubercoli radicali. BIOLOGIA II Dr. Gabriele De Filippo 5 CFU Programma del corso: Il corso tratta i fondamenti di anatomia, fisiologia e biologia degli animali, nonché elementi di zoologia sistematica rilevanti per le scienze ambientali, secondo un approccio di analisi evolutivo ed adattativo. In particolare vengono trattati i seguenti argomenti: Le basi dell’evoluzione La variabilità genetica nelle popolazioni. Meccanismi dei cambiamenti della struttura genetica nelle popolazioni. Mantenimento della variabilità genetica. L'origine della specie Meccanismi di speciazione. Meccanismi di isolamento riproduttivo. Variazione dei tassi di speciazione. Radiazione evolutiva. 3 La regolazione fisiologica; l’omeostasi e il controllo della temperatura corporea Confronto tra esigenze delle cellule con quelle dei sistemi pluricellulari. Organi e sistemi di organi. Controllo , regolazione e omeostasi. Adattamenti per la regolazione della temperatura corporea. Termoregolazione negli endodermi. Gli ormoni Gli effetti ormonali. Esempi di regolazione ormonale negli insetti e nei vertebrati. Meccanismi di azione ormonale. La riproduzione animale e il sistema riproduttivo La riproduzione asessuata. La riproduzione sessuata, gametogenesi, ermafroditismo, partenogenesi, adattamenti che farosicono l’unione dello spermatozoo con l’uovo, oviparia, viviparia, fecondazione interna ed esterna, con e senza amplesso. Schema generale di apparato riproduttivo complesso. Controllo ormonale delle funzioni riproduttivi e sessuali. Ciclo ovarico nei mammiferi. Lo sviluppo La fecondazione. Generalità sulla segmentazione e la gastrulazione. I neuroni e il sistema nervoso Le basi cellulari e funzionali del sistema nervoso. Generazione e conduzione degli impulsi nervosi. Sinapsi e comunicazione intercellulare. Circuiti neuronali. Sistemi sensoriali Recettori, organi sensoriali e traduzione. Chemiorecettori. Meccanorecettori. Fotorecettori. Altri tipi di recettori. Sistemi effettori Ciglia, flagelli e movimenti cellulari. Muscoli: tipi, struttura microscopica e meccanismi chimici di funzionamento. Sistemi scheletrici, idroscheletro, esoscheletro, endoscheletro. Sistemi respiratori Problematiche e vincoli fisici allo scambio dei gas respiratori. Adattamenti per favorire lo scambio di gas. Tipi di organi respiratori. Sistema circolatorio Tipi di sistema circolatorio. Sistema digerente Esigenze alimentari degli animali, vitamine. Adattamenti morfologici e degli organi digerenti. Controllo ormonale della digestione. Composti tossici nel cibo: meccanismi ed esempi di bioaccumulazione e tossine sintetiche non metabolizzabili. 4 Sistema escretorio Liquidi extracellulari e equilibrio idrico. Escrezione di cataboliti azotati, tipi. Sistemi escretori: tipi, struttura e funzionalità. Comportamento Basi genetiche del comportamento. Tipi di comportamento. Controllo ormonale. Modalità di comunicazione. Ritmi biologici. Orientamento e migrazione. Sistematica degli animali più semplici e dei protostomi Origine dei protostomi. Esigenze alimentari e stli di vita. Metodi di coorelazioni filogenetiche. Poriferi. Placozoi e Metazoi. Cnidari. Ctenofori. Protostomi: separazione con i deuterostomi, piani strutturali. Sistematica dei protostomi: fondamenti sulle strutture anatomiche e siginificato evolutivo dal punto di vista adattativo di: rotiferi, acantocefali, nematodi, nematomorfi, platelminti, anelllidi, molluschi e artropodi. Sistematica dei deuterostomi Differenze generali con i protostomi. Fondamenti sulle strutture anatomiche e siginificato evolutivo dal punto di vista adattativo di: brachiopodi, briozoi, pterobranchi, chetognati, echinodermi, cordati (cefalocordati, tunicati e vertebrati). Testi consigliati: Autori: Purves, Orians, Heller, Sadava. BIOLOGIA: Vol. 3 – I processi evolutivi Vol. 4 – L’evoluzione della diversità Vol. 6 – La biologia degli animali Vol. 7 – L’ecologia e la biogeografia Editore: Zanichelli BIOLOGIA III Prof.ssa Carla Esposito 7 CFU Programma del corso: 5 Il corso fornisce le conoscenze fondamentali per la comprensione delle relazioni struttura-funzione delle principali macromolecole biologiche ed un quadro generale del metabolismo energetico. Fornisce inoltre le basi per la comprensione del ruolo dei microrganismi nell’ambiente. Contenuti: Le unità monomeriche delle proteine. Livelli di organizzazione strutturale delle proteine. Enzimi. Carboidrati. Lipidi. Nucleotidi ed acidi nucleici. DNA. RNA. Concetti generali di bioenergetica. Metabolismo dei carboidrati. Metabolismo dei lipidi: Metabolismo terminale. Ossidoriduzioni biologiche. Metabolismo degli amminoacidi e delle proteine. Ormoni ambientali. Metabolismo microbico. Ruolo dei microorganismi nel ciclo della materia. Fissazione dell'azoto. Trattamento microbico dei rifiuti. Biodegradazione e bioconversione. Principi di diagnostica ambientale; impiego di PCR, anticorpi monoclonali, biosensori. Diffusione di organismi geneticamente modificati (OGM) nell’ambiente. CHIMICA ANALITICA AMBIENTALE Dr. Daniele Naviglio 8 CFU Programma del corso: Introduzione al lavoro di laboratorio: norme di buon comportamento, simboli di pericolo ed estinzione degli incendi. Descrizione della vetreria e suo impiego. Bilancia tecnica e bilancia analitica. Soluzione vera e soluzione colloidale. Unità di misura e simbologia più utilizzate in chimica analitica. Riconoscimento delle soluzioni colloidali mediante ultracentrifugazione, nefelometria, microscopia elettronica; aggiunta di elettroliti per l’eliminazione dei colloidi. Procedura analitica: sequenze di operazioni, risultato e trattamento statistico dei risultati sperimentali. Attendibilità dei risultati delle analisi. Sensibilità, specificità, accuratezza e precisione. Analisi statistica dei dati sperimentali. Media aritmetica, quale risultato vero; deviazione standard come indice di errore sulla misura. Curva di Gauss. Errori determinati e errori indeterminati. Cifre significative, errore assoluto e errore relativo. 6 Interpolazione dei risultati sperimentali mediante funzioni: metodo dei minimi quadrati. Materiali impiegati nel laboratorio di chimica analitica: vetro, plastica porcellana, gomma, platino. Pulizia della vetreria: preparazione del misto cromico. Nozioni di analisi gravimetrica. Procedura di titolazione, peso equivalente e condizione di equivalenza. Indicatori di fine titolazione. Classificazione delle titolazioni in base al tipo di reazione: acido-base, precipitazione, complessazione e ossidoriduzione. Individuazione dell’indicatore di viraggio. Titolazioni acido-base: acidimetria e alcalimetria. Determinazione dell’alcalinità dell’acqua in termini di carbonato, bicarbonato e idrossido Titolazioni per precipitazione: metodo di Mohr per la determinazione dei cloruri e dei bromuri in acque potabili. Titolazioni complessometriche impiegando EDTA come titolante: determinazione della durezza dell’acqua. Titolazioni di ossidoriduzione: permanganometria, iodimetria e iodometria. Standard primari: caratteristiche e proprietà. Preparazione di una soluzione a titolo noto e a titolo approssimato. Diluizione delle soluzioni concentrate. Stato dell’arte dell’estrazione solido-liquido; macerazione, percolazione, Soxhlet, fluidi supercritici, distillazione in corrente di vapore, estrazione con solvente pressurizzato, Naviglio Estrattore. Panel test e consumer test come strumenti di analisi per la valutazione della qualità degli alimenti e delle bevande. Curve di titolazione acido-base. Intervallo di viraggio degli indicatori. Condizioni di titolabilità per acidi e basi forti e deboli. Testo consigliato: A. Crea, L. Falchet. Chimica Analitica. Editore: Zanichelli. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO 1) INTRODUZIONE AL LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA 2) MISURA DELLA DENSITA’ DELL’ACQUA A TEMPERATURA AMBIENTE 3) ANALISI GRAVIMETRICA 4) ANALISI VOLUMETRICA TITOLAZIONI ACIDO-BASE 5) ANALISI VOLUMETRICA TITOLAZIONI ACIDO-BASE (Acidimetria) 6) ANALISI VOLUMETRICA TITOLAZIONI ACIDO-BASE (Acidimetria) 7 7) ANALISI VOLUMETRICA TITOLAZIONI PER PRECIPITAZIONE (Precipitimetria) ARGENTOMETRIA (Metodo di Mohr) 8) ANALISI VOLUMETRICA TITOLAZIONI PER PRECIPITAZIONE (Precipitimetria) ARGENTOMETRIA (Metodo di Mohr) 9) ANALISI VOLUMETRICA TITOLAZIONI PER COMPLESSAZIONE (Complessometria) 10) ANALISI VOLUMETRICA TITOLAZIONI REDOX (Permanganometria) 11) ANALISI VOLUMETRICA TITOLAZIONI REDOX (Iodimetria) 12)ESTRAZIONE SOLIDO-LIQUIDO ESTRAZIONE DELLE BUCCE DI LIMONE E PREPARAZIONE DEL LIMONCELLO 13) ANALISI VOLUMETRICA DETERMINAZIONE DELLA ACIDITA’ E DEI PEROSSIDI NEGLI OLI CHIMICA DELL'AMBIENTE 8 CFU Mutuato dai corsi di Chimica dell'ambiente (4 CFU) e Chimica dell'inquinamento (4 CFU) del corso di laurea in Chimica (i programmi sono riportati nella sezione relativa al predetto corso di laurea) CHIMICA GENERALE ED INORGANICA Prof. Claudio Pellecchia 8 CFU 8 Programma del corso: Composizione della materia e stechiometria. Cenni storici sulle origini della chimica moderna. Leggi di Lavoisier, Proust, Dalton e ipotesi di Avogadro. Gli elementi. Masse atomiche. Isotopi. La mole.* Composti. Formule chimiche.* Massa molecolare. Determinazione della formula minima.* Nomenclatura dei composti inorganici: ossidi, idruri, sali, acidi, idrossidi. Reazioni chimiche ed equazioni di reazione. Classi di reazioni chimiche: acido-base; di scambio, di ossidoriduzione. Numero di ossidazione. Bilanciamento di reazioni di ossidoriduzione.* Bilanci di massa nelle reazioni chimiche irreversibili.* La struttura atomica e la tavola periodica. Esperimenti di Thomson, Millikan, Rutheford. Interazioni atomo -radiazione elettromagnetica. La spettroscopia. Il modello di Bohr per l'atomo di idrogeno. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Dualismo onda-particella. Funzioni d'onda. Numeri quantici. Orbitali per l'atomo di idrogeno: proprietà di simmetria. L'esperimento di Stern e Gerlach: lo spin elettronico. Configurazione elettronica degli atomi a più elettroni. Principio di Pauli. Regola di Hund. La tavola periodica. Periodi e gruppi. Periodicità delle proprietà fisiche degli elementi: raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, stabilità degli stati di ossidazione, proprietà degli ossidi. Proprietà generali degli elementi. Il legame chimico. Il legame ionico. Il legame covalente. Teoria di Lewis. Regola dell'ottetto. Formule di Lewis. Legami multipli. Energia di legame. Espansione dell'ottetto. Elettroni delocalizzati e risonanza. Geometria molecolare: teoria VSEPR. Legame covalente polare. Formule di struttura: isomeria di costituzione, geometrica, di configurazione, di conformazione. Teoria del legame di valenza. Orbitali ibridi e geometria molecolare. Cenni sulla teoria degli orbitali molecolari. I composti di coordinazione. Lo stato gassoso. Legge di Boyle, legge di Gay-Lussac e Charles.* Equazione di stato dei gas ideali.* Legge di Dalton delle pressioni parziali.* Applicazioni dell'equazione di stato.* Cenni sulla teoria cinetica. Distribuzione della velocità molecolari in un gas. Legge di Graham della diffusione. Gas reali: equazione di Van der Waals. Gli stati condensati. Lo stato solido: reticoli cristallini e celle elementari. Tipi di solidi: solidi ionici, solidi covalenti, solidi molecolari, solidi metallici. Forze di attrazione intermolecolare: interazioni dipolo-dipolo; di Van der Waals; legame a idrogeno. Lo stato liquido. Liquefazione dei gas e 9 fenomeni critici. Tensione di vapore. Equilibri solido-gas e liquido-gas. Diagrammi di stato. Passaggi di stato e curve di riscaldamento. Le soluzioni. Modi di esprimere la concentrazione: molarità, molalità, frazione molare.* Effetti di temperatura e pressione sulla solubilità. La legge di Henry. Proprietà colligative: legge di Raoult;* innalzamento ebullioscopico;* abbassamento crioscopico;* pressione osmotica.* Determinazione del peso molecolare.* Dissociazione elettrolitica: effetto sulle proprietà colligative. Elettroliti deboli: grado di dissociazione e indice di Van 't Hoff.* Miscele liquide binarie: diagrammi tensione di vaporecomposizione e temperatura-composizione per soluzioni ideali. Distillazione. Termochimica ed elementi di termodinamica. Energia cinetica, energia potenziale. Funzioni di stato di un sistema. Energia interna. Primo principio della termodinamica. Entalpia. Calorimetria e entalpia di reazione. Legge di Hess. Processi reversibili ed irreversibili. Entropia e trasformazioni spontanee. Secondo principio della termodinamica. Energia libera ed equilibrio. Variazioni di energia libera nei passaggi di fase. Equilibrio nelle reazioni chimiche. Legge di azione di massa.* Costante di equilibrio. Equilibri in fase gassosa: calcolo delle concentrazioni di equilibrio.* Equilibri eterogenei solido-gas.* Effetto della variazione delle condizioni di reazione sulla posizione dell'equilibrio. Principio di Le Chatelier. Equilibri in soluzione acquosa. Acidi e basi. Teoria di Arrhenius e di Broensted-Lowry. Autroprotolisi dell'acqua. pH. Calcolo del pH in soluzioni acquose di acidi e basi forti e deboli.* Acidi poliprotici. Soluzioni tampone.* Reazioni di idrolisi.* Titolazione acido-base. Acidi e basi secondo Lewis. Formazione di complessi. Equilibri di solubilità e precipitazione.* Elementi di cinetica chimica. Definizione di velocità di reazione. Determinazione sperimentale di velocità di reazione. Ordine di reazione. Effetto della temperatura: equazione di Arrhenius. Energia di attivazione. Teoria del complesso attivato. Catalizzatori. Meccanismi di reazione (cenni). Elementi di elettrochimica. Celle galvaniche. Pila Daniell. Forza elettromotrice delle pile. Potenziali standard di elettrodo. Serie elettrochimica e spontaneità di reazioni redox. Equazione di Nerst. Pile di interesse pratico: pila Leclanché, accumulatore a piombo. Elettrolisi. Leggi di Faraday. 10 N. B. Gli argomenti contrassegnati da (*) sono oggetto di esercitazioni numeriche e saranno oggetto della prova scritta di esame. Esercitazioni di laboratorio 1) Preparazione degli ossidi di ferro FeO e Fe2O3 2) Preparazione della soda con il metodo Solvay 3) Stati di ossidazione del manganese 4) Distillazione frazionata di una miscela acqua-metanolo Testi consigliati: G. Bandoli, A. Dolmella, G. Natile, Chimica di base, 2a ediz., EdiSES (Napoli) oppure P. W. Atkins, L. Jones, Chimica Generale, Ed. Zanichelli (Bologna) CHIMICA ORGANICA Dr.ssa Irene Izzo 8 CFU Programma del corso: Legami covalenti e forma delle molecole. Struttura elettronica degli atomi, modello di Lewis. Gli angoli di legame e la forma delle molecole. I gruppi funzionali. Gli isomeri strutturali. La risonanza. Alcani e cicloalcani. Struttura, isomeria e nomenclatura degli alcani e dei cicloalcani. Conformazioni degli alcani e dei cicloalcani. Isomeria cis-trans nei cicloalcani. Proprietà fisiche e reattività degli alcani e dei cicloalcani. Alcheni ed alchini. Nomenclatura. Isomeria cis-trans. Proprietà fisiche. Reazioni degli alcheni. Addizione elettrofila. Ossidazione e riduzione. Polimerizzazione. 11 Stereochimica. Classificazione degli enantiomeri: il sistema (R-S). Formule di proiezione di Fisher. Molecole cicliche ed acicliche con due o più stereocentri. Proprietà degli stereoisomeri. Acidi e basi. Acidi e basi secondo Bronsted-Lowry. Acidi e basi secondo Lewis. Misura quantitativa della forza di acidi e basi. Alcooli, eteri e tioli. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Reattività chimica. Alogenuri alchilici. Nomenclatura. Proprietà fisiche. La sostituzione nucleofila. Reazioni di β-eliminazione. Benzene e suoi derivati. Il concetto di aromaticità. Fenoli. Sostituzione elettrofila aromatica. Ammine. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Basicità. Aldeidi e chetoni. Proprietà fisiche. Le reazioni del gruppo carbonilico. Tautomeria cheto-enolica. Ossidazioni e riduzioni. Reazione di condensazione aldolica Carboidrati. Monosaccaridi. Struttura ciclica. Mutarotazione. Disaccaridi ed oligosaccaridi. Polisaccaridi. Acidi carbossilici. Proprietà fisiche. Acidità. Riduzione. Esterificazione. Derivati funzionali degli acidi carbossilici. Nomenclatura. Reattività. Idrolisi. Lipidi. Acidi grassi, Triacilgliceroli. Saponi e detergenti sintetici. Uso dei fosfati come emulsionanti. Amminoacidi e proteine. Proprietà acido-base degli amminoacidi. Polipeptidi e proteine Acidi nucleici. Nucleosidi e nucleotidi. Cenni sulla struttura del DNA e del RNA. Testi consigliati: Mc Murry, Fondamenti di Chimica Organica, Zanichelli (Bologna). W.H. Brown, Introduzione alla Chimica Organica, Edises (Napoli). Molecole organiche dannose per l’ambiente: Idrocarburi policiclici aromatici: inquinamento e tossicità. Detergenti e tensioattivi: struttura, classificazione e problematiche ambientali. Pesticidi: Classificazione e cenni storici. Insetticidi, Erbicidi, Fungicidi: Struttura chimica, modo di azione, problemi ambientali. Testo consigliato: C. Baird, Chimica Ambientale, Zanichelli (capitolo 6: pp.118-154). Laboratorio 12 Tecniche di purificazione e separazione dei composti organici. Cristallizzazione, Estrazione, Cromatografia di adsorbimento, H.P.L.C, gas cromatografia. Cenni sui metodi fisici in chimica organica. Spettroscopia NMR, infrarossa ed ultravioletta. Esercitazioni di Laboratorio: Cristallizzazione e misura del punto di fusione dell'acido salicilico. Estrazione e cromatografia su strato sottile (TLC) dei pigmenti fotosintetici da spinaci. Separazione cromatografica su colonna del carotene dagli altri pigmenti fotosintetici di foglie di spinaci. Determinazione dei detergenti anionici (mbas) nelle acque. Testo consigliato: D. L. Pavia, G. M. Lampman, G. S. Kriz, Il laboratorio di Chimica Organica, Sorbona, Milano. DIRITTO E LEGISLAZIONE AMBIENTALE Dr. Avv. Giuseppe Vetrano 5 CFU Programma del corso: Introduzione al diritto ambientale. Ambiente ed inquinamento: concetti giuridici e relazioni ordinamentali. I confini della materia ambientale. L’ambiente e la Costituzione Italiana. Cenni storici sulla legislazione ambientale. Il diritto dell’ambiente in Italia. I soggetti operanti nel settore ambi entale La Comunità Internazionale. Il diritto ambientale internazionale. La Commissione mondiale per l’ambiente. L’inquinamento transfontaliero. I trattati internazionali. La Comunità Europea. L’ambiente e i trattati istitutivi. Principi ed obiettivi ispiratori della politica comunitaria. L’Agenzia per l’ambiente. Lo Stato ed il sistema delle autonomie. Ripartizione delle competenze tra Stato, Regioni, Province e Comuni. Il Ministero dell’Ambiente. Le competenze regionali. Rapporti tra legislazione regionale e statale. Gli 13 strumenti di raccordo tra Stato e Regioni: i poteri sostitutivi. Il sistema locale. Le Province ed i Comuni. L’A.N.P.A. e l’A.R.P.A.. Le funzioni. Funzioni-obiettivo: il governo dell’ambiente; funzioni autoritative; funzioni tecniche; compiti gestionali: i servizi pubblici locali. Gli strumenti ordinamentali. Piani e programmi; procedimenti di controllo; procedimenti ablatori; Valutazione di compatibilità ambientale; Parchi e riserve naturali; attività metrologiche e registratorie; ordinanze di necessità; vincoli e zonizzazioni; classificazione delle attività inquinanti; dichiarazione di area ad elevato rischio ambientale; accordi di programma; strumenti economici; controlli di qualità; l’Ecolabel; l’Eco-Audit; la carbon tax; le garanzie finanziarie ed assicurative. Le materie L’inquinamento atmosferico. Le leggi antismog. Le competenze nel nuovo regime di tutela. Il regime delle attività pericolose. L’inquinamento idrico. La legge Merli. Gli obiettivi della legge e i piani di risanamento. La disciplina degli scarichi. Gli altri strumenti in materia di acque. L’inquinamento da rifiuti. Definizione e classificazione del rifiuto. Il ciclo di smaltimento. La direttiva CEE. La legislazione italiana di attuazione delle direttive. I principi fondamentali dello smaltimento dei rifiuti . La ripartizione delle competenze. L’identificazione delle diverse categorie di rifiuto. La difesa del suolo. La legge 183 del 1989. La ripartizione delle competenze. Il Bacino idrografico. I piani di bacino. L’inquinamento acustico ed elettromagnetico. La disciplina comunitaria. La tutela in Italia. Gli strumenti di tutela. Gli strumenti. La leva fiscale. La legislazione “premiale”. La protezione preventiva. L’informazione dei cittadini. La tutela giuridica. Il danno ambientale. Il sistema sanzionatorio. La tutela amministrativa. Le associazioni ambientaliste. La legge 349/86. I rapporti tra Istituzioni e cittadini. Il referendum locale. Testi consigliati: Dell’Anno, Manuale di diritto ambientale, Cedam, ed. 1998 Per una più completa preparazione si consiglia l’uso di una raccolta aggiornata delle leggi sull’ambiente. 14 ECOLOGIA Prof.ssa Anna Alfani 6 CFU Programma del corso: -Ecologia: definizione e contenuti. Ambiente abiotico e ambiente biotico. -Il concetto di sistema ecologico. Sistemi terrestri e sistemi acquatici. La biosfera. Omeostasi dei sistemi ecologici. Stabilità di resistenza e di resilienza. -Fattori ecologici. Luce, Temperatura, Acqua, pH, Nutrienti, Fuoco. Limiti di tolleranza e condizioni ottimali. Valenza ecologica, indicatori ecologici. -Il clima: fattori ed elementi del clima. Microclima. Diagrammi climatici. Fasce latitudinali ed altitudinali. Fasce di vegetazione. -Il suolo. Pedogenesi. Fasi del suolo. Profilo. Sostanza organica ed attività biologica. -Livelli dell’organizzazione biologica: individui, popolazioni, comunità. Classificazione trofica degli organismi: produttori, consumatori, decompositori. -Dinamica di popolazioni. Accrescimento, regolazione. Strategie r e K. Interazioni tra organismi. Competizione, Predazione, Parassitismo, Mutualismo. -Comunità biotiche. Diversità. Dominanza. Variazioni spaziali. Ecotono ed effetto margine. Variazioni temporali. Successione: stadi serali e climax. Successioni autotrofe ed eterotrofe. Successioni primarie e secondarie. -Relazioni trofiche e analisi funzionali delle comunità - La nicchia ecologica. Sistema dei pascolatori e dei decompositori. Flusso di energia nelle comunità. Efficienza di trasferimento dell’energia. Produttività primaria. Fattori limitanti la produttività primaria. Piramidi ecologiche. Bioaccumulo e magnificazione ecologica. -Ciclo della materia. Cicli biogeochimici del carbonio, dell’azoto, dello zolfo e del fosforo. Organicazione, immobilizzazione e mineralizzazione degli elementi. -Inquinamento dell’aria, dell’acqua e del suolo. Effetto serra. Eutrofizzazione culturale. Esercitazioni di laboratorio: Analisi fisico-chimiche del terreno. Misure di temperatura, umidità, radiazione fotosinteticamente attiva (PAR). Alcune esercitazioni interdisciplinari, svolte in collaborazione con il 15 laboratorio di chimica analitica, riguardano: La respirazione del terreno, la determinazione del contenuto di sostanza organica, del pH e della capacità di scambio cationico. L’estrazione, la determinazione del contenuto e lo spettro di assorbimento di pigmenti fotosintetici. Testi consigliati: Bullini L., Pignatti S., Virzo De Santo A. - ECOLOGIA GENERALE UTET, 1998 Ricklefs R.E. - L’ECONOMIA DELLA NATURA - Zanichelli, 1999 ECOLOGIA APPLICATA Docente da definire 6 CFU Programma del corso: I sistemi ecologici. Ambiente naturale, ambiente antropizzato, ambiente costruito. L’impatto delle società a tecnologia avanzata sulle risorse ambientali ed il degrado della biosfera. Concetto di sostenibilità. Atmosfera. Caratteristiche fisiche e chimiche dell’atmosfera. Fonti naturali ed antropiche dei gas atmosferici. Cambiamenti climatici in atto su scala globale. Effetto frigorifero ed effetto serra. I principali inquinanti atmosferici (primari e secondari), sorgenti di emissione, meccanismi di diffusione, trasporto e deposizione. Piogge acide. Riduzione dello strato di ozono. Ozono troposferico e smog fotochimico. Particolato atmosferico, elementi in traccia, idrocarburi policiclici aromatici. Effetti sulle biocenosi. Il ruolo degli organismi nei sistemi integrati di rilevamento dell’inquinamento atmosferico; concetti di biodisponibilità, bioindicazione, bioaccumulo e biomagnificazione. Monitoraggio chimico e biologico della qualità dell’aria. Limiti di accettabilità. Idrosfera. Acque interne (lotiche e lentiche) ed acque marine. Ambienti umidi. Caratteristiche idrologiche, fisiche e chimiche delle acque. Funzioni delle comunità acquatiche. Produzione e decomposizione. Eutrofizzazione delle acque. Inquinamento delle acque: cause e conseguenze. Bioaccumulo degli inquinanti persistenti e trasferimento nelle reti trofiche. Criteri di qualità: immissioni, capacità di autodepurazione e carico ammissibile. 16 Indicatori biologici della qualità delle acque. Depurazione delle acque reflue e ruolo della fitodepurazione. Suolo. La formazione del suolo. Caratteristiche fisiche e chimiche del suolo. Funzioni delle comunità terrestri. Produzione e decomposizione. Inquinamento del suolo. Processi di trasformazione dei contaminanti nel suolo, capacità autodepurativa del suolo, trattamento e recupero dei suoli inquinati. Il ruolo degli organismi come bioindicatori e bioaccumulatori degli inquinanti persistenti e nel recupero dei suoli contaminati. Agricoltura. L’agricoltura tradizionale. Struttura e funzionamento degli agroecosistemi. Alterazione del ciclo della materia. Fertilizzazione chimica ed organica. L’agricoltura nei paesi industrializzati e l’impatto sull’atmosfera, sull’acqua, sul suolo e sul paesaggio. Erosione e desertificazione. Criteri per la costruzione di agroecosistemi a compatibilità ambientale. Biodiversità. Teoria della biogeografia delle isole. Cause e conseguenze della perdita di biodiversità. Livelli ed indici. Conservazione della biodiversità. Aree protette: parchi e riserve. Testo consigliato: Ecologia applicata. A cura di A. Provini, S. Galassi e R. Marchetti. CittàStudiEdizioni Torino, 1998. Letture consigliate Ecotossicologia. A cura di M. Vighi e E. Bacci. UTET Torino, 1998. Ecologia urbana. A cura di K. Hruska. CUEN Napoli, 2000. ECONOMIA DELL'AMBIENTE Prof. Massimo Salzano 5 CFU L’obiettivo del corso è fornire un quadro teorico di riferimento riguardante l’analisi economica dei problemi ambientali analizzando sia dal punto di 17 vista normativo sia da quello positivo il processo decisionale dell’operatore pubblico per fare fronte ai problemi ambientali derivanti dalle attività economiche. L'attività didattica realizzata attraverso lezioni ed esercitazioni, si propone di fornire allo studente gli strumenti, teorici ed operativi, per comprendere e governare le interazioni tra il sistema economico e l'ambiente naturale. Contenuti Più in particolare, il corso analizza: l'interazione fra economia e ambiente; le implicazioni derivanti dal rapporto fra sistema economico e ambiente all'interno di un sistema aperto oppure chiuso (rilevanza della prima e della seconda legge della termodinamica); le decisioni di consumo e di produzione; le modalità dell'intervento pubblico nei casi di fallimento del mercato; i criteri normativi fondamentali per la scelta del livello ottimo di utilizzazione delle risorse sia in un contesto statico che dinamico; le politiche di controllo per la ricerca di un pseduo-equilibrio fra uso e conservazione delle ris orse ambientali. Programma: Elementi introduttivi di microeconomia e di macroeconomia. Interazioni fra sistema economico e sistemi naturali. Modelli input-output estesi all'ambiente. Analisi sistemica. Cenni sui fondamenti dell'approccio economico ai problemi ambientali. Elementi di economia del benessere (efficienza, ottimalità, benessere sociale; scarsità e scelte; allocazione efficiente delle risorse; fallimenti del mercato e politiche pubbliche). Le esternalità. Cenni sulle nuove metodologie per la valutazione economica dei beni ambientali. Sviluppo sostenibile: indicatori e regole per la sostenibilità. Il livello ottimale di inquinamento: Il raggiungimento attraverso il mercato del livello ottimale di inquinamento; tasse e livello ottimale di inquinamento; standard ambientali, tasse e sussidi; I permessi di inquinamento negoziabili.Cenni sulla misurazione dei danni ambientali. Nuovi tools: simulazioni ad equazioni ed ad agenti. Testi: Pireddu G., Economia dell’ambiente, Apogeo, 2002. Alternative saranno concordate in aula sulla base degli interessi degli studenti. ELABORAZIONE DI IMMAGINI Dr. Michele Nappi 6 CFU 18 Programma del corso: 1 Il Sistema Percettivo Umano (HVS: Human Visual System) 1.2 Teoria della percezione (Cenni) 2 Acquisizione di Immagini 2.2 Risoluzione di un immagine digitale: Il campionamento (Sampling) 2.3 Quantizzazione 2.4 Definizione di istogramma 2.5 I modelli del Colore: RGB, YIQ, CMY, Scala di Grigio. 3 Conversione Analogico /Digitale 3.2 Segnali Analogici 3.3 Segnali Discreti 3.4 Trasformata di un segnale discreto: La trasformata di Fourier 3.5 Teorema del Campionamento 3.6 La trasformata discreta di Fourier (DFT) 4 Segmentazione di Immagini 4.2 Operatori Locali 4.3 Operatori Gloabali 4.4 Estrazione di caratteristiche (Low Level Feature Detection) 4.5 Estrazione del contorno (Edge Detection) 4.6 Individuazione di forme (shape matching) 5 Filtri per immagini (Image Enhancement) 5.2 Teoria dei filtri 5.3 Filtri spaziali e filtri in frequenza 5.4 Smoothing 5.5 Sharpening 6 Compressione di Immagini 6.2 JPEG: La trasformata Coseno (DCT) 6.3 JPEG 2000: Le Wavelet 6.4 I Frattali 6.4.1 Spazi Metrici e funzioni contrattive 6.4.2 I sistemi di funzioni iterate 6.4.3 Teorema del punto fisso per funzioni contrattive 6.4.4 Teorema del Collage 19 6.4.5 Compressione di Immagini mediante sistemi di funzioni iterate 6.5 Introduzione alla compressione video: MPEG 7 Database Multimediali 7.2 Definizione di indici per immagini 7.3 Indici basati su caratteristiche: colori, relazioni spaziali, forme, tessiture 7.4 Metodi di accesso spaziale per immagini (SAM) 7.5 Sistemi Biometrici (cenni): riconoscimento di volti, impronte digitali, iride, retina. 7.6 Applicazioni di Computer Grafica e Realtà Virtuale (cenni) Organizzazione del corso Il corso prevederà una parte teorica ed una pratica, in cui gli studenti potranno familiarizzare in laboratorio con le tecniche di elaborazione e compressione di immagini. Modalità della prova d’esame L’esame consiste di due parti, rispettivamente di carattere pratico e teorico. La prima parte si baserà sulla realizzazione di un progetto (realizzabile anche da gruppi di studenti) di elaborazione di immagini in linguaggio C o Java. Nella seconda parte, oltre alla discussione del progetto realizzato, si verificherà la conoscenza degli aspetti teorici trattati nel corso. Testi consigliati: Digital Image Processing, Rafael C. Gonzalez and Paul Wintz, Addison Wesley 1987 Digital Pictures - Representation, Compression and Standards 2nd Ed, Arun N. Netravali and Barry G. Haskell Plenum Press, 1995 Fractals Everywhere, Michael Barnsley, Academic Press, 1989 Fractal Image Compression: Theory and Application, Yuval Fisher Ed., Springer Verlag, 1994 Dispense del corso (a cura del docente) FISICA I Prof. Carmine Attanasio 20 5 CFU Programma del corso: Meccanica: Cinematica del punto materiale I principi della dinamica del punto materiale Il II principio della dinamica e sue conseguenze Le leggi delle forze La dinamica dei sistemi di punti materiali Cenni ai corpi rigidi Oscillazioni Testo consigliato: C. Mencuccini e V. Silvestrini, Fisica I, Liguori Editore. FISICA II Prof. Salvatore De Martino 5 CFU Programma del corso: ELETTROSTATICA Fenomenologia ed esperimenti introduttivi:isolanti, conduttori, dispositivi di misura e di produzione dell'elettrizzazione, carica elettrica, conservazione della carica. Legge di Coulomb e campo elettrico, proprieta' del campo, teorema di Gauss. Operatori differenziali vettoriali, forma locale delle equazioni di campo. Campi e potenziali generati da distribuzioni di carica notevoli. Conduttori e teorema di Coulomb. I dielettrici, condensatori ed energia 21 elettrostatica. Dipolo, espansione in multipoli. Problema generale dell'elettrostatica, equazioni di Laplace e Poisson. CORRENTI STAZIONARIE FENOMENI MAGNETICI STAZIONARI Corrente elettrica,equazione di continuita' per la carica, resistenza elettrica e leggi di ohm, forza elettromotrice e generatori, circuiti in corrente continua, forza di Lorentz e vettore di induzione magnetica,campi generati da correnti stazionarie, potenziale vettore, teorema di Ampere, interazione tra circuiti. FENOMENI MAGNETICI NELLA MATERIA:Cenni LE EQUAZIONI DI MAXWELL E LA PROPAGAZIONE DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE Testo consigliato: C. Mencuccini, V. Silvestrini Fisica II, capp. 1-9 . FISICA DELL’AMBIENTE E DELL’ATMOSFERA Prof. Cataldo Godano 5 CFU Termodinamica tecnica Termodinamica e sua metodologia. Parametri di stato, processo termodinamico, gas perfetti e miscele. Primo principio della termodinamica ed Entalpia, equazioni per un fluido in moto. Secondo principio della termodinamica, cicli, reversibilità e irreversibilità, Entropia e probabilita' termodinamica, equazioni generali del primo e del secondo principio. Metodi matematici fondamentali ed equazioni di Maxwell, calori specifici. Equilibrio dei sistemi termodinamici e cambiamento di fase. Radiazioni ionizzanti Sorgenti di radiazioni e interazioni con la materia; unità, definizioni, sorgenti di radiazione e modi di interazione. 22 Statistica del conteggio e valutazione delle incertezze Proprietà generali dei rivelatori di radiazioni, rivelatori a stato solido. Spettrometria α e γ caratteristiche peculiari delle radiazioni γ e dei rivelatori al Germanio. Laboratorio: analisi degli spettri Fisica dei Fluidi Idrostatica. Equazioni del moto di un fluido. Flusso stazionario e teorema di Bernoulli. La circolazione;linee di vortice. Appicazioni semplici del teorema di Bernoulli. Elementi di Fisica dell'atmosfera L'atmosfera: composizione e struttura. L'effetto serra. Il buco dell'ozono. Gli aerosol;Lo strato limite planetario. La spirale di Ekmann. Il vento geostrofico. Il vento e la forza di Coriolis. La circolazione globale. La cella di Hadley. La dispersione degli inquinanti su scala globale. La diffusione degli inquinanti su scala locale:emissione dei fumi dagli impianti industriali. Metodologie classiche di monitoraggio atmosferico. Tecniche di monitoraggio remote sensing:DOAS, RASS,l a spettrometria FTIR. Il funzionamento del LIDAR. Misure di contenuto atmosferico aerosolico e di vapor d'acqua con tecniche LIDAR. Le differenti tecniche LIDAR: configurazione elastica, Raman e ad assorbimento differenziale (DIAL) Testi consigliati: V.A.Kirillin, V.V.Sycev, A.E.Sejndlin: TERMODINAMICA TECNICA G. Knoll (2000). Radiation detection and measurement. John Wiley and Sons. R.P. Feynmann Vol II. G.Visconti.Fondamenti di fisica e chimica dell'atmosfera. CUEN appunti dati a lezione FONDAMENTI DI DIRITTO Dr. Avv. Giuseppe Vetrano 3 CFU Programma del corso: 23 Questo modulo è finalizzato ad assicurare una base conoscitiva comune delle principali nozioni del diritto che sono indispensabili per orientarsi nello studio della legislazione ambientale. Si affronteranno, senza la pretesa di approfondirli, temi di teoria generale del diritto. Si elencano di seguito gli argomenti che saranno trattati nel corso. Norma e ordinamento giuridico. Diritto e norma giuridica. Funzione della norma giuridica. Caratteristiche delle norme giuridiche. Struttura delle norme: precetto e sanzione. Ordinamento giuridico. Certezza del diritto. Unità del sistema. Diritto privato e Diritto pubblico. Funzione legislativa, esecutiva e giurisdizionale. I giudici e le sentenze. Le fonti del diritto. Fonti di produzione e fonti di cognizione. Gerarchia delle fonti. La Costituzione e le altre fonti di rango costituzionale. Le fonti comunitarie. Fonti primarie, secondarie e terziarie. L’applicazione della legge. L’efficacia della legge nel tempo e nello spazio. L’interpretazione delle norme. La soluzione dei conflitti tra le norme giuridiche. Testi consigliati: Cassese-Perez, Manuale di diritto pubblico, NIS, Roma, ult. Ed. GEOLOGIA I Prof. Roberto Scarpa 8 CFU Programma del corso: Obiettivo del corso è offrire una trattazione breve ma rigorosa dei fondamenti metodologici della Geologia. Il corso si articola nei seguenti capitoli: - L’Universo, il sistema solare, il pianeta Terra, la Luna, L’orientamento e la misura del tempo - La rappresentazione della superficie terrestre - I materiali della crosta terrestre: le rocce - La dinamica della litosfera - I fenomeni vulcanici 24 - I fenomeni sismici - La giacitura e le deformazioni delle rocce - La storia della Terra - L’atmosfera ed il clima - Le acque - Il modellamento del rilievo terrestre Le esercitazioni che accompagneranno le lezioni teoriche saranno effettuate con l’ausilio di sistemi multimediali che prevedono escursioni virtuali, simulazioni dei principali processi geologici, ricerche in Internet. Testi consigliati: LUPIA PALMIERI Elvidio , PAROTTO Maurizio IL GLOBO TERRESTRE E LA SUA EVOLUZIONE Quinta edizione Libro per l'allievo, p.608 [ISBN 8808-24068-1] Guida per l'insegnante con attività, p.320 [ISBN 8808-02659-0] 2000, 2000 PRESS Frank , SIEVER Raymond , LUPIA PALMIERI Elvidio, PAROTTO Maurizio CAPIRE LA TERRA Edizione italiana a cura di Elvidio Lupia Palmieri e Maurizio Parotto p.664 [ISBN 8808-09224-0] Trad. di A. Suvero, revisione di E. Lupia Palmieri e M. Parotto, 1997. PRESS Frank , SIEVER Raymond , LUPIA PALMIERI Elvidio , PAROTTO Maurizio INTRODUZIONE ALLE SCIENZE DELLA TERRA Edizione italiana a cura di Elvidio Lupia Palmieri e Maurizio Parotto p.598 [ISBN 8808-02830-5] Trad. di C. Caputo e P. Fredi, revisione di E. Lupia Palmieri e M. Parotto, 622i., 1985. 25 INFORMATICA GENERALE Prof.ssa Genoveffa Tortora 8 CFU Il corso ha l’obiettivo di avviare lo studente all’uso delle più diffuse tecnologie informatiche e di introdurlo allo studio dei fondamenti teorici e della codifica dell'informazione, delle architetture dei calcolatori e dei sistemi di calcolo, dei sistemi operativi e della programmazione. Esso getta le basi per tutte le discipline informatiche del corso di laurea. Gli argomenti trattati possono essere inquadrati in una parte teorica ed in una parte di laboratorio. La parte teorica include i fondamenti di architettura dei calcolatori, dei sistemi di calcolo, delle reti di calcolatori e dei sistemi operativi, e di programmazione. La parte di laboratorio include l’uso di personal computer, strumenti di produttività, servizi di rete e ambienti di programmazione. Programma del corso: Introduzione all’Architettura del Calcolatore Concetto di informazione: tipo, attributo, valore. Elaborazione delle informazioni. Algoritmi e programmi. Codifica delle informazioni. Sistemi di numerazione posizionali. Rappresentazione dei numeri. Codici per il calcolatore. Algebra delle proposizioni. Algebra di Boole. Porte logiche, flip-flop, registri. Schema di von Neumann. Unità aritmetico-logica. Unità di memoria. Unità di controllo. Istruzioni. Memoria di massa e dispositivi periferici. Architettura generale del personal computer. Introduzione all’Architettura dei Sistemi di Calcolo e delle Reti di Calcolatori Classi di elaboratori. Architetture centralizzate e distribuite. Reti di calcolatori. Sistemi client-server. Protocolli; il protocollo TCP/IP. Internet. Sevizi internet: posta elettronica, trasferimento file, terminale remoto, World Wide Web. Cenni su ipertesti e HTML. Introduzione ai Sistemi Operativi Funzioni del sistema operativo. Tipologie di sistemi operativi. Gestione dei processi. File system. Gestione delle risorse. Meccanismi di sicurezza. Interfacce utenti e JCL. Principali comandi del sistema operativo MS-DOS. Introduzione alla Programmazione (Linguaggio di riferimento C) Algoritmi e linguaggi di programmazione. Compilatori e interpreti. Tipi semplici e strutturati; tipo logico, carattere, intero, reale; tipo array. 26 Istruzione di assegnazione e calcolo. Istruzione di I/O. Il controllo della sequenza. Strutture di controllo: sequenza, strutture di selezione, strutture di ciclo. Algoritmi iterativi. Introduzione ai sottoprogrammi e ai meccanismi di scambio di parametri. Laboratorio Utilizzo di sistemi operativi per personal computer. Utilizzo di strumenti di produttività personale. Utilizzo di sevizi internet. Creazione di semplici pagine HTML mediante editor per ipertesti. Realizzazione, testing e debugging di semplici programmi C. Testi consigliati: - S. Ceri, D. Mandrioli, L. Sbattella, Informatica Istituzioni - linguaggio di riferimento ANSI C, Ed. Mc-Graw Hill, Italia - Appunti del corso e manuali di laboratorio. LABORATORIO DI CHIMICA DELL’AMBIENTE Prof. Ermanno Vasca - Dr. Maurizio Carotenuto 6 CFU Programma del corso: Introduzione alle tecniche analitiche strumentali. Classificazione dei metodi analitici strumentali. Valutazione dei dati analitici. Campionamento e pretrattamento di campioni ambientali per l’analisi di elementi e composti organici e inorganici in tracce. Metodi elettroanalitici: principi, strumentazione e applicazioni analitiche di conduttimetria, potenziometria e voltammetria. Metodi spettroanalitici: principi, strumentazione e applicazioni analitiche di spettroscopia elettronica molecolare di assorbimento e di emissione (fluorescenza, fosforescenza, chemiluminescenza) nel visibile e nell’ultravioletto; spettroscopia di assorbimento e di emissione atomica. Metodi strumentali di separazione: principi, strumentazione e applicazioni analitiche di gascromatografia, GCMS, cromatografia liquida, HPLC, HPLC-MS, cromatografia ionica, cromatografia in fase supercritica. Metodi di elaborazione dati. Esercitazioni di laboratorio Determinazione della costante di cella di un conduttimetro. Determinazione della conducibilità specifica di campioni acquosi. Titolazioni 27 conduttimetriche. Misura del pH. Titolazioni potenziometriche. Determinazione della quantità di ioni fluoruro nelle acque mediante elettrodo ionoselettivo. Determinazione polarografica di metalli in traccia nelle acque. Determinazione spettrofotometrica dello ione nitrato nelle acque. Mineralizzazione di campioni ambientali. Determinazione di metalli in terreni e nelle acque mediante spettroscopia di assorbimento atomico. Determinazione di anioni nelle acque mediante cromatografia ionica. Prelievo di campioni gassosi. Analisi gascromatografica di campioni ambientali. Metodi di valutazione: prova orale, relazioni delle esercitazioni di laboratorio. Testi consigliati: R. Cozzi, P. Protti, T. Ruaro, Analisi chimica strumentale, Zanichelli, Bologna (1997). LABORATORIO DI FISICA Prof. Carmine Attanasio 4 CFU Programma del corso: Grandezze fisiche fondamentali e derivate. Errori di misura. Trattazione e tabulazione dei dati sperimentali. Grafici dei dati sperimentali. Cenni al metodo dei minimi quadrati. L’attività di laboratorio prevede la realizzazione di 5-6 esperimenti a scelta tra i seguenti: Meccanica e Termodinamica: Misura della densità di un solido Misura della costante elastica di una molla Verifica del II principio della dinamica Misura dell’accelerazione di gravità Misura del calore specifico di un solido Circuiti elettrici: 28 Misura della resistenza interna di un oscilloscopio Misura della costante di tempo del circuito RC Studio del circuito RLC Testo consigliato: M. Severi, Introduzione alla esperimentazione fisica, Zanichelli LABORATORIO DI FISICA DELL’AMBIENTE Prof. Vito Fedullo 6 CFU Programma del corso: ONDE MECCANICHE Tipi di onde: Onde trasversali - Onde longitudinali - Onde di superficie – Trasporto di energia. Parametri caratteristici di un’onda: Creste – Ampiezza – Lunghezza d’onda Periodo – Frequenza. Proprietà delle onde: Relazione tra Ampiezza ed Energia – Velocità di propagazione – Relazione tra velocità, frequenza e lunghezza d’onda. Propagazione delle onde: Riflessione – Rifrazione – Interferenza – Effetto Doppler - Onde stazionarie - Nodi e Ventri. Onde sonore: Onde di pressione – Altezza e Frequenza – Intensità e scala in Decibel – Velocità del suono – L’orecchio umano. ONDE ELETTROMAGNETICHE Spettro (dalle ELF ai raggi Gamma) – Unità di misura del campo elettrico e del campo magnetico di un’onda – Radiazioni non ionizzanti e ionizzanti. Principali sorgenti di radiazioni non ionizzanti: Macchine per trattamenti termici industriali e domestici – Apparati per telecomunicazioni – Radar e radioaiuti alla navigazione – Apparati biomedicali. Strumenti e metodi di rilevazione dei campi elettromagnetici ad alta frequenza: Struttura degli strumenti di misura – Campi reattivi o di induzione – 29 Campi radiativi – Polarizzazione. Sensori di campi elettrici: A condensatore – A dipolo corto. Sensori di campo magnetico: A spira piccola Sensori di campi radiativi: Zona di radiazione – Impedenza intrinseca del mezzo – Densità di potenza – Antenne, guadagno e diagramma di radiazione. Principio di funzionamento di un analizzatore di spettro a radio frequenza. Cenni sugli effetti biologici dei campi elettromagnetici. Cenni sugli effetti sulla salute umana dei campi elettromagnetici ad alta frequenza. CENNI DI FISICA NUCLEARE E RADIOATTIVITA’ Struttura del nucleo atomico – Simbologia nucleare – Isotopi - Radioattività – Decadimento Alfa – Decadimento Beta – Decadimento Gamma – Fusione – Fissione – Raggi Cosmici – Tempo di dimezzamento – Catene di decadimento. Unità di misura della radioattività: Curie e Becquerel – Roentgen e R/h – Rad e Gray – Rem e Sievert. Esposizione alle radiazioni – Dose di radiazione annua naturale suddivisa nei suoi componenti (Raggi cosmici, radiazioni emesse dall’abitazione, dal terreno, dai cibi e bevande, dall’aria, dai televisori, radiazioni assorbite nei voli aerei, in occasione di radiografie, ecc. – Contaminazione radioattiva. Interazione degli Alfa con la materia: Collisioni multiple con ionizzazione ed eccitazione. Interazione dei Beta con la materia: Collisioni anelastiche – Irraggiamento di frenamento. Interazione dei Gamma con la materia: Effetto fotoelettrico – Effetto Compton – Creazione di coppie. Schermatura: Degli Alfa – Dei Beta – Dei Gamma. Rivelatori: Camera di ionizzazione – Contatore proporzionale – Contatore Geiger Muller – Scintillatori – Semiconduttori – Deviazione standard dei conteggi. Spettrografi: Multicanale con rivelatore a scintillazione od a semiconduttore. Dosimetri. Datazione col metodo del Carbonio 14 Esperienze di laboratorio: Uso del fonometro – Uso del misuratore di campo elettrico e magnetico ad alta frequenza – Misura del campo elettrico in un sito ad alta concentrazione di antenne trasmittenti – Misura del campo elettrico al variare della distanza da una sorgente di microonde con antenna a tromba – Uso dell’analizzatore 30 di spettro – Misure di radioattività con contatori Geiger Muller – Misure di radioattività con rivelatore a scintillazione – Misure di sorgenti radioattive Beta e Gamma – Verifica dell’estinzione dei Beta in spessori variabili di alluminio – Analisi spettrale qualitativa con rivelatore a scintillazione ed oscilloscopio – Spettro Gamma del Cesio 137 – Confronto con gli spettri di altre sorgenti. Testi consigliati: Appunti di onde ed acustica (messi a disposizione su internet). - Appunti di principi di fisica nucleare e radioattività (messi a disposizione su internet). “Inquinamento elettromagnetico ad alta frequenza” a cura di Paolo Bevitori – Maggioli Editore. - William J. Price, “Nuclear radiation detection”, McGraw Hill. - G. F. Knoll, “Radiation Detection and Measurements”, John Wiley & Sons. - “Manuale di Protezione dalle Radiazioni Nucleari”, Comitato Nazionale Energia Nucleare. LABORATORIO DI SISTEMI INFORMATIVI GEOGRAFICI (G.I.S.) Dr.ssa Monica Sebillo 4 CFU Programma del corso: Il corso si propone di fornire delle basi teoriche ed applicative nell’ambito della modellazione dei dati spaziali e dei sistemi informativi geografici (GIS). A tale scopo la prima parte del corso prevede delle lezioni teoriche che illustrano i concetti di base relativi al dato geografico, seguite da una intensa attività di laboratorio che mira alla conoscenza degli strumenti di base per l’acquisizione e la gestione dei dati geografici. 31 Obiettivi Il corso intende fornire gli elementi per • la comprensione della struttura e delle funzioni di un sistema informativo geografico; • la conoscenza dei modelli e dei linguaggi utilizzati per la realizzazione di basi di dati geografiche; • la produzione di mappe Argomenti I Sistemi Informativi Geografici: il dato geografico, le mappe, la geocodifica, le applicazioni. La definizione dei modelli di dati: la georeferenziazione, le proiezioni, i sistemi di riferimento, le scale, la grafica raster e vettoriale, la topologia, gli attributi e le basi di dati. I dati: la classificazione, le fonti, l’integrazione raster/vettoriale, la qualità. Le funzioni e gli operatori GIS: l’overlay topologico, l’analisi di rete, il buffering, gli operatori raster e tridimensionali, le interfaccia utente e la programmabilità. L’attività di laboratorio prevede l’utilizzo di un software per la definizione e la gestione di sistemi informativi territoriali, insieme a strumenti per l’acquisizione di dati in formato raster e digitale, e per la produzione mappe. MATEMATICA I Prof. Antonio Vitolo 6 CFU Programma del corso: 1. Il concetto di funzione numerica – I numeri reali. Sistemi di riferimento cartesiani sulla retta e nel piano. Equazione della retta nel piano, coefficiente angolare. Equazione della parabola. Equazioni e disequazioni lineari e quadratiche. 2. Principali funzioni numeriche – Grafici. Monotonia. Convessità e concavità. Funzioni potenza n-ma e radice n-ma. Funzioni esponenziale e logaritmo. Funzione potenza con esponente reale. Funzioni 32 trigonometriche. Funzioni inverse delle funzioni trigonometriche. Funzioni monotone. Equazioni e disequazioni. 3. Calcolo differenziale – Il problema delle tangenti. Derivate. Limiti. Continuità. Teoremi dei valori estremi (Weierstrass) e dei valori intermedi (Bolzano). Teorema del valor medio (Lagrange). Coefficienti binomiali. Calcolo delle derivate delle principali funzioni numeriche. Regole di calcolo. Derivate di ordine superiore. Formula di Taylor. 4. Applicazioni del calcolo differenziale – Funzioni definite implicitamente ed esponenti frazionari. Calcolo di limiti: Teoremi di L’Hôpital. Asintoti Funzioni crescenti e decrescenti. Massimi e minimi. Funzioni concave e convesse. Punti di flesso. Soluzione numerica delle equazioni con il metodo di Newton. 6. Calcolo integrale – Integrali indefiniti. Calcolo delle derivate delle principali funzioni numeriche. Regole di calcolo. Metodi di integrazione per parti, per sostituzione. Principio di identità dei polinomi. Integrali di funzioni razionali. Razionalizzazione. Il problema delle aree. Integrale definito (di Riemann). Teorema fondamentale del calcolo integrale. Metodi di integrazione definita per parti per sostituzione. 7. Applicazioni del calcolo integrale – Area della regione fra due curve. Volume dei solidi di rotazione. Lunghezza di un arco. Area di una superficie di rotazione. Forza idrostatica. Testi consigliati: [AT] A.Alvino – G.Trombetti, “Elementi di Matematica I”, LIGUORI [MS1] P.Marcellini – C.Sbordone, “Esercitazioni di Matematica”, 1° Volume parte prima, LIGUORI; [MS2] P.Marcellini – C.Sbordone, “Esercitazioni di Matematica”, 1° Volume parte seconda, LIGUORI [SA] G.F.Simmons – M.Abate, “Calcolo differenziale e integrale – con elementi di algebra lineare”, McGraw-Hill MATEMATICA II Prof. Antonio Vitolo 6 CFU Programma del corso: 33 1. Serie numeriche – Successioni convergenti. Serie convergenti. Serie geometrica. Criteri di convergenza per le serie numeriche a termini non negativi: confronto, integrale, rapporto, radice. Convergenza assoluta. Criterio di Leibniz per serie alternanti. 2. Numeri complessi – Il campo dei numeri complessi. Forma algebrica e trigonometrica di un numero complesso, operazioni, radici n-esime. 3. Algebra lineare – Sistemi di equazioni lineari. Metodo di eliminazione di Gauss. Teorema di Cramer. Rango di una matrice. Teorema di Rouché Capelli. Soluzione generale di un sistema. Determinanti. Matrici inverse. Regola di Cramer. Vettori numerici. Matrici e applicazioni lineari. Basi ortonormali di Rn. Forme bilineari su Rn. Autovalori e autovettori di una matrice simmetrica reale. 4. Geometria analitica del piano – Segmenti orientati, vettori. Rappresentazione parametrica della retta nel piano; parallelismo e perpendicolarità. Equazione della retta in forma implicita. Luoghi del piano: circonferenza, ellisse, iperbole, parabola. Roto-traslazioni. Coniche nel piano: classificazione, studio e riduzione a forma canonica. 5. Geometria analitica nello spazio - Segmenti orientati, vettori. Equazione del piano in forma implicita e parametrica: vettori tangenti e vettori normali. Equazioni della retta nel piano. Parallelismo e perpendicolarità. 6. Funzioni di due variabili - Insiemi di definizione. Grafici 3D. Curve di livello. Continuità. Derivate parziali e Gradiente. Differenziabilità. Piano tangente. Derivata delle funzioni composte. Massimi e minimi relativi interni. Massimi e minimi relativi sulla frontiera. Matrice Hessiana. Formula di Taylor per funzioni di una e due variabili (fino al secondo ordine). Condizioni di definita positività e definita negatività nei punti stazionari di mimino e massimo relativo. 7. Equazioni differenziali – Equazioni differenziali del primo ordine. Problema di Cauchy: teorema di esistenza e unicità. Equazioni del primo ordine a variabili separabili. Equazioni del secondo ordine a coefficienti costanti. Testi consigliati: [AT] A.Alvino – G.Trombetti, “Elementi di Matematica I”, LIGUORI [MS1] P.Marcellini – C.Sbordone, “Esercitazioni di Matematica”, 1° Volume parte prima, LIGUORI; [MS2] P.Marcellini – C.Sbordone, “Esercitazioni di Matematica”, 1° Volume parte seconda, LIGUORI [MS3] P.Marcellini – C.Sbordone, “Esercitazioni di Matematica”, 2° Volume parte prima, LIGUORI; 34 [MS4] P.Marcellini – C.Sbordone, “Esercitazioni di Matematica”, 2° Volume parte seconda, LIGUORI [SA] G.F.Simmons – M.Abate, “Calcolo differenziale e integrale – con elementi di algebra lineare”, McGraw-Hill METODI MATEMATICI E STATISTICI Prof. Fabrizio Barbieri 6 CFU Programma del corso: Classificazione e valutazione degli errori: round-off, di algoritmo. Elementi di algebra lineare. Matrici, operazioni matriciali, autovalori e autovettori. Sistemi di equazioni algebriche lineari. Calcolo di radici di equazioni non lineari. Metodi iterativi per sole radici reali, metodi di applicabilità generale. Interpolazione numerica. Integrazione numerica. Formule di quadratura generalizzate,valutazione dell’errore. Regolarizzazione di dati sperimentali. Minimi quadrati, smooothing. Elementi di probabilità e statistica: dati sperimentali e simulati, frequenze assolute e relative; probabilità, regole di calcolo, probabilità condizionata; variabili aleatorie finite, frequenze attese ed osservate, legge dei grandi numeri. Testi consigliati: Fabrizio Barbieri, Elementi di calcolo numerico e programmazione, E.S.A. Invernizzi, Rinaldi, Sgarro, Moduli di matematica e statistica, Zanichelli. SISTEMI INFORMATIVI TERRITORIALI Docente da definire 8 CFU 35 Programma del corso: Il corso si propone di fornire delle basi teoriche ed applicative per l’analisi e la progettazione di sistemi informativi territoriali. Obiettivi Il corso intende fornire gli elementi per • la definizione degli schemi concettuali e logici dei database geografici • l’utilizzo di uno strumento operativo e di una metodologia progettuale per analizzare, progettare e consultare basi di dati • la realizzazione di interfacce avanzate per la consultazione dei dati Argomenti L’analisi dei requisiti La struttura dei dati georeferenziati, metodi di input e di interrogazione dei dati La progettazione delle basi di dati geografiche: modello ER esteso, modelli logici La progettazione concettuale del SIT: funzioni e operatori I dati disponibili: la cartografia di base per i SIT La valutazione dell’hardware e del software L’integrazione del sistema SIT L’analisi di Sistemi Informativi Territoriali a varie scale Attività di laboratorio: progettazione di un sistema informativo territoriale con funzionalità e interfaccia personalizzate. TELERILEVAMENTO DELLE RISORSE AMBIENTALI Docente da definire 6 CFU Programma del corso: Rappresentazione del territorio: la cartografia di base e tematica e le Geotecnologie. Cartografia di base. Costruzione delle carte. Sistemi di 36 proiezioni. Sistemi di coordinate in cartografia. Lettura delle carte IGM ed altri tipi. Cartografia tradizionale. Cartografia numerica. Sistemi GIS, CAD, Sistemi Informativi e Sistemi Gestione Database. Modello raster e modello vettoriale. Topologia. Principi di analisi spaziale. Esercitazione su funzioni di analisi. Modellazione spaziale. Metodologie di analisi dei dati spaziali. Aspetti di relazione fra descrizione toponomastica e morfologia ambientale. Le basi della cartografia tematica e gli strumenti per la realizzazione della stessa. Cartografia tematica elementare (altimetria, clivometria, idrografia, esposizione dei versanti) e complessa da fotointerpretazione e telerilevamento (uso del suolo, geomorfologia). Modelli dinamici nelle trasformazioni dell'uso del suolo. Modelli di costruzione di carte della vulnerabilità dei sistemi ambientali. Progettazione e costruzione di cartografie. Il Telerilevamento Aerospaziale per al rappresentazione ed il controllo dell’ambiente Introduzione al telerilevamento aereo e da satellite. Sistemi satellitari. Sistemi di sensori. Sistemi di ricezione. Elaborazione di sistema dei dati. Distribuzione dei dati. Reti di satelliti. Telerilevamento: aspetti generali dell'analisi territoriale con l'uso di dati da satellite; potenzialità e limiti dei metodi e delle tecnologie disponibili. Immagini telerilevate digitali: Risoluzione dell'immagine, problemi di correlazione, teoria del colore e composione di immagini multispettrali. Digital image processing per Telerilevamento: generalità, vantaggi e svantaggi. Procedure del DIP. Approcci metodologici. Errori geometrici e radiometrici nei dati; tecniche e metodi di correzione radiometrica. Cosmesi spettrale e spaziale dell'immagine. Sistemi radar: principi fisici e tecnologici; geometria di ripresa; fattori di variazione del segnale radar; interferometria. Strumenti statistici di analisi dell'immagine. Istogrammi e filtri. Classificazioni: concetti fondamentali, principali metodi ed algoritmi di classificazione utilizzati in telerilevamento. Indagine multibanda. Bande sintetiche. NDVI. Trasformazione lineare. Metodologie di preclassificazione. Fondamenti teorici e metodologie classificative. Metodologia unsupervised. Metodologia di scelta dei target e metodi di preclassificazione. Metodologie supervised. Dati ancillari. Sintesi multisensore. DTM e DEM. Teoria. Creazione di un DTM. Acquisizione dati. Analisi ed elaborazioni possibili. Esercitazione sui DEM. Creazione ed analisi per ricavare carte derivate (fasce altimetriche, pendenze, esposizione dei 37 versanti, drenaggio, ecc.) Introduzione alla Geostatistica. Interpolazione semplice. Sistemi di supporto alle decisioni spaziali: progettazione di un database da geotecnologie; gestione di scenari Bibliografia e testi consigliati: Cartografia e Fotointerpretazione (Gilmo Vianello, 1989) Cooperativa Libraria Universitaria Editrice Bologna Segni convenzionali e Norme sul loro Uso (Istituto Geografico Militare Italiano; Firenze 1963) Durante il corso verranno distribuite dispense e altro materiale bibliografico di approfondimento VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE Dr. Antonio Di Gennaro 6 CFU Programma del corso Alcune definizioni di base: impatti e ris chi ambientali, valutazione di impatto ambientale (VIA), analisi e studio di impatto. La VIA come tecnica e come componente del processo decisionale. Prima introduzione della VIA: il National Environmental Protection Act (NEPA). La VIA nella Direttiva CEE 85/337. Le procedure di VIA nella legislazione italiana. Definizione dell’ambiente. Componenti e fattori dell’ambiente: aria, acque superficiali e sotterranee, suolo e sottosuolo, flora e vegetazione, fauna, popolazione, opere dell’uomo. Habitat. Ecosistema. Paesaggio. Territorio. Paesaggio. Sistema sanitario e sociale. Sistema economico. Verso una definizione integrata di ambiente. Componenti della qualità ambientale. Rarità. Diversità e complessità. Struttura e funzioni. Stabilità. Inquinamento e degrado. Pericolosità, pressione antropica. Sensibilità, fragilità. Resilienza, vulnerabilità. Criticità ambientale. Valore culturale ed estetico. Valore ecologico e naturalità. Valore come risorsa. Qualità ambientale complessiva. 38 La procedura analitica e valutativa: le fasi della VIA. Operazioni preliminari: screening, scoping. Analisi del progetto ed individuazione delle azioni. Metodi per l’individuazione delle componenti da considerare e dei possibili impatti: check list, matrici semplici e coassiali, network, mapoverlay. L’utilizzo di modelli di simulazione. Indicatori ambientali. Misurazione e valutazione degli impatti. Scale e funzioni di qualità. Criteri di ponderazione degli impatti. Bilancio di impatto ambientale e valutazione della compatibilità degli interventi. Standard di emissione. Migliori tecnologie disponibili. Ricettività ambientale. Peggioramento significativo. Riequilibrio ambientale compensativo. Partecipazione del pubblico ed accettazione sociale. Uso integrato dei criteri di compatibilità. VIA: problemi aperti e prospettive di evoluzione futura. La VIA strategica. Nell’ambito del corso saranno svolte attività esercitative e seminari di approfondimento concernenti: analisi e simulazione di casi studio; analisi di qualità dei principali amb ienti dell’Italia meridionale; rilevamento di campagna; alcune tecniche e strumenti di rilevante interesse: telerilevamento e fotointepretazione, cartografia tematica, modelli di simulazione, sistemi informativi territoriali. Testi consigliati: Malcevschi S. (1991). Qualità ed impatto ambientale. Teoria e strumenti della valutazione di impatto. ETAS Libri Zeppetella A., Bresso M. e Gamba G. (1992) Valutazione ambientale e processi di decisione. Metodi e tecniche di valutazione di impatto ambientale. La Nuova Italia Scientifica Regione Lombardia, Direz. Urbanistica, Serv. Sviluppo sostenibile del territorio (1993). Manuale per la compilazione di studi di impatto ambientale. A cura di... Vismara R. (XX). Ecologia applicata. Hoepli 39