Laboratorio di fisica dell'ambiente

A.A. 2020/2021
6
Crediti massimi
62
Ore totali
SSD
FIS/07
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento intende introdurre gli studenti allo studio di problematiche relative alla qualità dell'aria (con particolare riferimento al particolato atmosferico e alle sue proprietà). Il laboratorio ha l'obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze relative alle metodologie sperimentali avanzate in uso per lo studio delle proprietà del particolato atmosferico oltre che di tecniche di analisi dati necessarie per l'interpretazione dei fenomeni osservati.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente al termine del laboratorio:
1. avrà una conoscenza di base sulle proprietà fisico-chimiche del particolato atmosferico e la capacità di contestualizzare questa componente atmosferica nei problemi di qualità dell'aria a scala locale;
2. saprà come effettuare un campionamento di particolato atmosferico e saprà descrivere il principio di separazione dimensionale basato sulla teoria dell'impatto inerziale;
3. saprà descrivere catene di misura per spettrometria alfa e ED-XRF;
4. Imparerà ad utilizzare software di deconvoluzione spettrale dedicato;
5. saprà effettuare un'analisi elementale di un campione sottile mediante spettrometria ED-XRF effettuando sia l'identificazione degli elementi presenti sia l'analisi quantitiva delle concentrazioni.
6. saprà effettuare misure dei prodotti di decadimento a vita breve del Radon mediante spettrometria alfa on-line. Saprà effettuare l'analisi dei dati ottenuti interpretandoli in relazione alle condizioni di rimescolamento atmosferico;
7. Saprà realizzare una curva range-energia utilizzando una catena per spettrometria alfa.
8. Saprà effettuare misure di prodotti di decadimento a vita lunga del Radon in campioni di particolato atmosferico mediante spettrometria alfa off-line. Saprà effettuare l'analisi dei dati ottenuti interpretandoli in relazione ai tempi di residenza delle particelle atmosferiche;
9. saprà utilizzare in autonomia un fonometro di classe A e programmare una campagna di misura indoor/outdoor finalizzate alla determinazione dei livelli di intensità sonora.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Nel secondo semestre l'attività di laboratorio si prevede in presenza. Se si verificasse una fase emergenziale il laboratorio sarà tenuto in forma telematica su piattaforma Zoom e le esperienze riguarderanno un training su tecniche di analisi dati e di modellistica ambientale su dataset relativi di inquinanti atmosferici e variabili meteorologiche.
Programma
Elenco delle esperienze di laboratorio (la cui attivazione può variare di anno in anno. Le esperienze attivate verranno illustrate nella riunione generale di presentazione dei laboratori del terzo anno che si tiene ogni anno):
- "Aerosol atmosferico". Misure di concentrazione in massa e distribuzioni dimensionali dell'aerosol atmosferico: preparazione dei filtri, campionamenti con impattori a stadio singolo e/o multistadio, misure gravimetriche di PM10/PM2.5/PM1, distribuzioni in numero con classificazione dimensionale mediante Optical Particle Counter.
- "Fonometria". Misure di fonometria in laboratorio (calibrazione di un fonometro, somma di livelli, decadimento spaziale, curve di ponderazione). Misure di rumore in ambienti di diversa tipologia (valutazione del Leq, analisi di frequenza in bande di terze d'ottava, distribuzione di frequenza).
- "Spettrometria XRF". Determinazione della concentrazione elementare in campioni di aerosol atmosferico con Energy Dispersive X-Ray Fluorescence (calibrazione del sistema per analisi quantitative e caratterizzazione elementare dei campioni).
- "Spettrometria alfa". Determinazione della concentrazione di prodotti di decadimento del radon attaccati all'aerosol atmosferico per la valutazione dei tempi di residenza degli aerosol in atmosfera e delle condizioni di stabilità atmosferica (set-up della strumentazione e misure).
- "Parametri meteorologici". Analisi di dataset di parametri meteorologici convenzionali per la caratterizzazione di episodi di particolare interesse o di serie storiche.
- "Inquinanti". Analisi di dataset di inquinanti gassosi e di particolato atmosferico disponibili presso le centraline di monitoraggio di ARPA Lombardia. Caratterizzazione di episodi di particolare interesse o di serie storiche.
Prerequisiti
Conoscenza della fisica classica e delle basi di fisica moderna
Metodi didattici
Lezioni teoriche introduttive sugli argomenti trattati e sulla strumentazione. Descrizione delle esperienze di laboratorio.
Materiale di riferimento
- Slides delle lezioni e materiale per approfondimenti (es. articoli scientifici o report scientifici) a disposizione nel sito dell'insegnamento presente nella piattaforma Ariel d'Ateneo.
- P. Brimblecombe: "Air Composition and Chemistry", Cambridge Environmental Chemistry series
- J.H. Seinfeld, S.N. Pandis: "Atmospheric Chemistry and Physics", John Wiley & sons
- J. H. Wallace, P.V. Hobbs: "Atmospheric Science", Academic Press
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Presentazione sulle esperienze svolte (inquadramento teorico, metodologie sperimentali e discussione dei dati) nell'ambito di un workshop tenuto dagli studenti. Gli studenti, alla fine del laboratorio, dovranno condividere i risultati ottenuti durante alcune sessioni di analisi dati appositamente organizzate e coordinate dal docente. A ciascuno studente verrà assegnato dal docente l'argomento da trattare al workshop, durante il quale verranno poste domande per verificare la comprensione degli argomenti trattati nel laboratorio. Concorrerà al voto finale la valutazione dello studente durante lo svolgimento delle esperienze di laboratorio, la sua preparazione sulle singole esperienze, il grado di approfondimento durante l'analisi dati e la valutazione sulla presentazione orale.
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) - CFU: 6
Laboratori: 48 ore
Lezioni: 14 ore
Docente: Vecchi Roberta
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
studio, Dip. Fisica (via Celoria 16), edificio E, piano rialzato, stanza R007