CI TOSSICOLOGIA E CHIMICA AMBIENTALE
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2021/2022
- Docente
- STEFANIA MERIGHI
- Crediti formativi
- 12
- Percorso
- BIOTECNOLOGIE PER L'AMBIENTE
- Periodo didattico
- Primo Semestre
Obiettivi formativi
- FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA AMBIENTALE
Obiettivo formativo del Corso di Farmacologia e Tossicologia Ambientale è fornire agli studenti le conoscenze di base necessarie per comprendere e valutare il rischio tossicologico dei contaminanti ambientali su organismi, popolazioni, comunità ed ecosistema. A tal fine sarà dedicata particolare attenzione agli indicatori ambientali e biologici che permettono di analizzare gli effetti acuti e cronici che inquinanti e xenobiotici, presenti nelle diverse matrici ambientali (acque, suolo, aria, sedimenti), negli alimenti e nei prodotti industriali, possono provocare sulla biosfera. Verrà studiato il profilo tossicologico ed il meccanismo d’azione di quelle sostanze di origine antropica e biotica che non essendo facilmente trasformabili mediante processi naturali (ossidazioni fotochimiche, processi biologici) in sostanze prive di tossicità, sono responsabili dell’inquinamento ambientale.
Il corso si propone di offrire allo studente una visione la più completa possibile di come danni ambientali spesso irreversibili, modifiche dell’equilibrio vitale esistente tra specie vegetali ed esseri viventi possano essere le cause di un deterioramento della qualità della vita e dell’insorgenza di condizioni patologiche. Quindi, gli studenti avranno acquisito quelle nozioni necessarie per poter recepire e rispettare con ragionevolezza scientifica i dati, le opinioni e i punti di vista di alcuni dei loro eventuali interlocutori. Inoltre, dovrebbero essere in grado di effettuare valutazioni su basi razionali delle problematiche specifiche e/o transdisciplinari relative all’impatto che alcune sostanze tossiche hanno sull’ambiente e sugli esseri viventi incluso l’uomo.
CHIMICA AMBIENTALE
L’obiettivo formativo del corso è descrivere i principali processi chimico-fisici che caratterizzano le diverse sfere ambientali (idrosfera, geosfera, atmosfera, biosfera), la loro reciproca interconnessione e l’effetto della antroposfera sugli altri comparti ambientali. Nello specifico, il corso di prefigge di fornire agli studenti le seguenti conoscenze:
- le principali specie chimiche che caratterizzano ciascuna sfera ambientale e quali sono le reazioni in cui esse sono coinvolte
- i cicli naturali delle principali specie chimiche all’interno delle diverse sfere ambientali e tra di esse
- le principali categorie di inquinanti, l’origine, i fenomeni di trasporto, l’impatto sull’ambiente e il destino finale.
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:
- interpretare i principali parametri ambientali
- discutere dei principali fenomeni ambientali, cause e conseguenze, specie chimiche coinvolte, possibili azioni di intervento
- interpretare la distribuzione delle specie chimiche, tra cui gli inquinanti, tra le diverse sfere ambientali sulla base delle loro caratteristiche chimico-fisiche. Prerequisiti
- FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA AMBIENTALE
E’ necessario avere acquisito conoscenze di:
- chimica generale, inorgancica e organica
- biochimica.
- fondamenti di Ecologia generale ed applicata
CHIMICA AMBIENTALE
E’ necessario avere le conoscenze di base della chimica generale, chimica inorganica e chimica organica, in particolare:
- fondamenti di nomenclatura in chimica inorganica (es. sali, ossidi, …) e organica (es. alcani, benzene, …)
- principi e grandezze coinvolte nelle reazioni acido/base, di ossido-riduzione, di complessazione (es. pH, potenziale di cella, ecc..)
- conoscenza di base delle formule di struttura delle molecole organiche (ad es. l’anello benzenico) e dei principali gruppi funzionali (ad es. acido carbossilico, ammina, …).
E’ necessario, inoltre, possedere nozioni matematiche di base
Non ci sono esami propedeutici a questo insegnamento. Contenuti del corso
- FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA AMBIENTALE
Il corso prevede 48 ore di didattica.
Parte generale (circa 28 ore)
-Introduzione al corso
-Storia ed obbiettivi della farmacologia e della tossicologia
-Ricerca e sviluppo dei farmaci
-Classificazione degli effetti tossici
-Fonti e vie di esposizione ad un agente tossico
-Farmaco-Tossicocinetica di un farmaco/xenobiotico negli organismi: assorbimento, distribuzione, metabolismo, eliminazione delle sostanze tossiche
-Diffusione, distribuzione e conseguenze degli inquinanti nell'ambiente e negli organismi: Persistenza, Bioaccumulo, Bioconcentrazione, Fattore di Bioconcentrazione, Catena alimentare, Biomagnificazione.
-Tossicità dei policlorobifenili. Biomarkers e ruolo dei biomarkers nel biomonitoraggio.
-Presentazione di alcuni saggi acuti e cronici di tossicità acquatica (alghe, Daphnia magna, pesci e batteri bioluminescenti). Saggi di tossicità terrestre. Saggi di tossicità acuta, sub-acuta, sub-cronica, cronica: parametri per la quantificazione e la valutazione del danno acuto e cronico da inquinanti.
-Effetto soglia, effetto non-soglia, DL50, EC50, IC50, NOAEL, LOAEL, ADI. Curve concentrazione/risposta. Cenni di tossicologia normativa.
Parte speciale: (circa 20 ore)
I farmaci biotecnologici
I farmaci generici
Esempi di meccanismi di tossicità a carico di vari tessuti, organi ed apparati:
-Teratogenesi
-Tossicità dermatologica
Tossicità indotta da:
-Pesticidi
-Metalli
CHIMICA AMBIENTALE
Gli argomenti affrontati durante il corso saranno indicativamente così ripartiti.
Introduzione (2 ore):
Principi introduttivi della chimica ambientale. Interazioni tra sfere ambientali ed antroposfera. Principali definizioni. Conferenze internazionali e summit inerenti la salvaguardia ambientale.
Idrosfera (14 ore):
Il ciclo idrologico. Tipologie, proprietà e componenti chimiche dei corpi idrici (acque dolci, oceani, acque sotterranee). Ruolo dell’acqua nell'ambiente. Interazione dei componenti disciolti con le fasi solide (sedimenti di fondo e materiale particolato sospeso): calcolo delle concentrazioni di specie disciolte. Fenomeni di inquinamento di corpi idrici: il caso dell'eutrofizzazione e delle microplastiche. Reazioni di precipitazione, complessazione e ossido-riduzione: aspetti teorici, reazioni tra specie coinvolte e calcolo delle loro concentrazioni.
Geosfera (4 ore):
Caratteristiche fisiche e strutturali del suolo (struttura, porosità, permeabilità). Composizione chimica e ruolo delle principali componenti (acqua, aria, argille, sostanze umiche) nel determinare le proprietà di un suolo (es. capacità di scambio cationico, ritenzione idrica, fertilità).
Trattamento delle acque (4 ore):
Tipologie di acque reflue, trattamenti di depurazione di acque reflue e di potabilizzazione, altre possibili tecnologie per applicazioni particolari.
Atmosfera (12 ore):
Caratteristiche chimico-fisiche dell'atmosfera. La radiazione elettromagnetica: energia solare e bilancio energetico. Effetto serra, ciclo dell’ozono stratosferico, smog fotochimico, deposizioni acide: descrizione di questi fenomeni, cause ed effetti, reazioni tra le diverse specie coinvolte (naturali e/o antropiche). Il particolato atmosferico: meccanismi di formazione, permanenza in atmosfera, principali componenti chimiche, effetti sull'ambiente
Cicli biogeochimici (2 ore):
Reazioni di interscambio di specie chimiche tra le diverse sfere ambientali, inclusa l’antroposfera. Ad esempio: ciclo del carbonio, dell’ossigeno, del fosforo, dell’azoto, dello zolfo.
Inquinanti (9 ore):
Le principali classi di inquinanti (metalli, contaminanti emergenti, idrocarburi, pesticidi, diossine e furani, policlorobifenili, idrocarburi policiclici aromatici), loro caratteristiche chimico-fisiche, sorgenti, dinamica ambientale
Tecnologie di risanamento di suoli e acque sotterranee (1 ora):
descrizione, vantaggi/svantaggi, applicazioni. Metodi didattici
- FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA AMBIENTALE
- Lezioni con utilizzo di risorse multimediali e lezioni videoregistrate che saranno rese disponibili per gli studenti
CHIMICA AMBIENTALE
- Esposizione degli argomenti mediante presentazioni Powerpoint e risorse multimediali
- Svolgimento di alcuni esempi applicativi, che richiedono alcuni passaggi matematici Modalità di verifica dell'apprendimento
- FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA AMBIENTALE
La prova d'esame consiste nel verificare l'apprendimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. La verifica viene svolta con una prova finale scritta della durata di 20 minuti. Vengono formulate 16 domande con risposta a scelta multipla. La valutazione della prova scritta è in trentesimi. Ogni domanda vale 2 punti se corretta; risposta sbagliata o non risposta 0 punti; a titolo esemplificativo 16 risposte esatte corrispondono alla votazione di 30/30 e lode; 9 risposte esatte corrispondono alla votazione di 18/30. Per superare l'esame è necessario acquisire un punteggio minimo di 18 su 30.
CHIMICA AMBIENTALE
L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.
Qualora sia consentito lo svolgimento di esami in presenza, l’esame consiste in una prova scritta solitamente contenente:
- 2 domande a risposta aperta lunga, a cui viene assegnato il valore massimo di 7 punti ciascuna
- 19 punti sono assegnati tramite diverse domande a risposta multipla (indicativamente 10-13 domande del valore 1-2 punti ciascuna) e a risposta aperta brevi (indicativamente 2-4 domande del valore 2-2.5 punti ciascuna).
Il punteggio totale è 33 punti. Il voto finale è dato dalla somma dei punteggi di tutte le domande a cui è stato risposto correttamente. In caso di risposta errata, non saranno applicate penalizzazioni. Per superare l’esame è necessario acquisire il punteggio minimo di 18. Il voto massimo 30/30 e Lode viene assegnato se lo studente supera il punteggio di 31.
Il tempo previsto per la prova è di 2.5 ore. Non è consentito consultare testi o utilizzare PC, cellulari, ecc….
Nel caso in cui non dovesse essere consentito lo svolgimento di esami in presenza, l'esame consisterà di una prova orale svolta in modalità telematica (ad esempio, tramite Google Meet) durante il quale allo studente saranno poste 3-5 domande su diversi argomenti affrontati durante il corso. Testi di riferimento
- FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA AMBIENTALE
Appunti forniti dal docente.
Argomenti specifici possono essere approfonditi sui seguenti testi:
Casarett & Doull. Elementi di tossicologia di John B. III Watkins, Curtis D. Klaassen (2013) CEA
Marzano - Medana. Chimica Tossicologica (2018) Piccin.
ALLEGRUCCI M., DI PAOLO A., FANTOZZI R., GOVONI S., MAFFEI F.Tossicologia. Principi e applicazione all'uso dei farmaci e dei prodotti della salute First edition (2009) GHI P.
Galli - Corsini - Marinovich - Tossicologia (2016) Piccin
CHIMICA AMBIENTALE
- Il testo di riferimento del corso è:
CHIMICA AMBIENTALE; C. Baird, M. Cann; Zanichelli, 2013.
- Un altro testo comunque adatto è:
CHIMICA DELL’AMBIENTE; S. E. Manahan; Piccin, 2000.
- Verranno fornite le diapositive mostrate a lezione
