Insegnamento ENVIRONMENTAL GEOCHEMISTRY
| Nome del corso di laurea | Scienze della terra per la gestione dei rischi e dell'ambiente |
|---|---|
| Codice insegnamento | A002125 |
| Sede | PERUGIA |
| Curriculum | Geosciences for environmental sustainability |
| Docente responsabile | Giuseppe Saldi |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2023/24 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | GEO/08 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Inglese |
| Contenuti | Introduzione - Concetti di base della geochimica, unità di concentrazione, stechiometria. Composizione del sistema e dei sottosistemi terrestri (0,5 ETCS) - Modello di riferimento geochimico della Terra. Composizione della Terra solida (crosta, mantello, nucleo) e del suo involucro fluido. Principali cicli geochimici (tettonici) e cicli esogeni. Concetti chiave di chimica fisica in geochimica (0,5 ETCS) - (3.1) Termodinamica dei sistemi multicomponente (e multifase). Termochimica. (3.2) Cinetica chimica. Acque superficiali e sotterranee, agenti atmosferici e suoli (1,5 ETCS) - (4.1) Interazioni acqua-gas-roccia ad alta e bassa temperatura. (4.2) Intemperie e formazione del suolo. (4.3) Processi chimici che influenzano la mobilità degli elementi maggiori, minori e in traccia nell'ambiente acquoso: potenziale ionico, pH, condizioni redox, speciazione acquosa. Meccanismi di trasporto chimico, avvezione, diffusione e trasporto reattivo. (4.4) Contaminanti nell'acqua e nel suolo: inquinamento diffuso da agricoltura, impianti di depurazione, scarichi industriali e isotopi radioattivi. (4.5) Eutrofizzazione dei sistemi di acqua dolce. (4.6) Salinizzazione e ambienti salini. (4.7) Acidificazione: effetti delle AMD sulle acque superficiali; interazione delle acque sotterranee e superficiali con fluidi magmatici e geotermici acidi; piogge acide. Il sistema oceano-atmosfera (1 ETCS) - (5.1) Composizione chimica dell'atmosfera. (5.2) Composizione chimica e isotopica dell'acqua marina. Stato stazionario, stato transitorio e tempi di residenza degli elementi nei sistemi oceano-atmosfera. (5.3) Sistema carbonatico e acidificazione degli oceani. (5.4) Ozono troposferico e smog fotochimico. Cicli biogeochimici globali (1.5 ETCS) - (6.1) Ciclo del carbonio: ciclo geologico del carbonio a lungo termine; ciclo del carbonio a breve termine; perturbazione umana del ciclo del carbonio; sequestro e stoccaggio del carbonio da parte del CSS. (6.2) Ciclo globale di N, P, S, Hg. (6.3) Ciclo globale dell'acqua. Geochimica isotopica ambientale (1ETC) - Applicazione degli isotopi per tracciare la fonte, la contaminazione e il trasporto di sostanze chimiche nell'ambiente. |
| Testi di riferimento | K.K. Turekian, H.D. Holland. Treatise on Geochemistry, Elsevier. 1st Edition (2003); 2nd Edition (2013). W.M. White (2020). Geochemistry. Wiley Blackwell. S. Lower (2020). Geochemistry - libretexts.org Donald Langmuir (1997). Aqueous Environmental Geochemistry. Prentice Hall Inc., eds. |
| Obiettivi formativi | Al termine del corso, lo studente dovrebbe raggiungere i seguenti risultati di apprendimento, definiti in termini di conoscenze, abilità e competenze generali. CONOSCENZE - Lo studente è in grado di: descrivere come gli agenti atmosferici chimici di minerali e rocce controllano la composizione di sedimenti/suolo e acque naturali descrivere i processi che influenzano la mobilità dei contaminanti nell'ambiente descrivere i processi più importanti che controllano il ciclo globale del carbonio descrivere il ciclo globale di acqua, N, P, S e Hg descrivere come le firme isotopiche possono essere utilizzate per rintracciare la fonte di minerali, rocce, fluidi e contaminanti; spiegare come il frazionamento degli isotopi stabili possa essere utilizzato per comprendere vari processi geochimici e geobiologici. COMPETENZE - Lo studente è in grado di: utilizzare le costanti di equilibrio per calcolare la solubilità dei minerali esaminare e valutare i dati geochimici grezzi utilizzare i diagrammi di attività e il diagramma Eh-pH per illustrare la stabilità dei minerali in ambienti diversi utilizzare gli elementi in traccia per ricostruire eventi di contaminazione nelle acque e nei suoli calcolare i valori delta per vari isotopi stabili e utilizzarli per descrivere il frazionamento calcolare l'età di rocce e minerali e i tassi di sedimentazione con metodi geocronologici. COMPETENZA - Lo studente è in grado di: utilizzare un linguaggio scientifico preciso per descrivere e discutere i processi geochimici e le problematiche ambientali ha competenze in materia di etica scientifica ha la capacità di lavorare in modo indipendente e come parte di un team, sia sul campo che in laboratorio. |
| Prerequisiti | Inglese B2 Fondamenti di Mineralogia, Geologia e principi base di statistica e chimica inorganica, termodinamica e geochimica di bassa temperatura |
| Metodi didattici | Lezioni frontali, laboratorio, escursioni didattiche |
| Altre informazioni | Verranno organizzate escursioni in collaborazione con altri corsi del curriculum. Il materiale didattico viene distribuito attraverso la piattaforma on line, unistudium (http://unistudium.unipg.it) |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | I voti si baseranno su un test scritto (domande a scelta multipla) alla fine del corso e su una presentazione orale riguardante un aspetto della geochimica ambientale. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | DESCRIZIONE La geochimica ambientale si occupa delle fonti, della distribuzione e delle interazioni degli elementi chimici nel sistema roccia-suolo-acqua-aria-vita. Nella prima parte del corso vengono discussi brevemente alcuni concetti fondamentali della geochimica e le interazioni dei processi terrestri profondi con i sistemi di superficie. La seconda parte è il cuore del corso e tratta la mobilità, la speciazione e il trasporto degli elementi chimici (compresi i contaminanti) e i processi che collegano i sistemi geochimici, biologici e geologici alla superficie della Terra (cicli biogeochimici). La terza parte del corso utilizza gli isotopi per tracciare la fonte e il trasporto di sostanze chimiche nell'ambiente. Verrà fornito un addestramento all'uso di software di modellazione geochimica con applicazioni ai sistemi naturali, compresi gli agenti atmosferici chimici e il trasporto reattivo dei contaminanti. PROGRAMMA Introduzione Concetti di base della geochimica, unità di concentrazione, stechiometria. Composizione del sistema e dei sottosistemi terrestri (0,5 CFU). Modello di riferimento geochimico della Terra. Composizione della Terra solida (crosta, mantello) e del suo involucro fluido. Principali cicli geochimici (tettonici) e cicli esogeni. Concetti chiave di chimica fisica in geochimica (0,5 CFU) Termodinamica dei sistemi multicomponente (e multifase). Termochimica. Cinetica chimica. Acque superficiali e sotterranee, agenti atmosferici e suoli (1,5 CFU) Interazioni acqua-gas-roccia ad alta e bassa temperatura. Intemperie e formazione del suolo. Processi chimici che influenzano la mobilità degli elementi maggiori, minori e in traccia nell'ambiente acquoso: potenziale ionico, pH, condizioni redox, speciazione acquosa. Meccanismi di trasporto chimico, avvezione, diffusione e trasporto reattivo. Contaminanti nell'acqua e nel suolo: inquinamento diffuso da agricoltura, impianti di depurazione, scarichi industriali e isotopi radioattivi. Eutrofizzazione dei sistemi di acqua dolce. Salinizzazione e ambienti salini. Acidificazione: effetti delle AMD sulle acque superficiali; interazione delle acque sotterranee e superficiali con fluidi magmatici e geotermici acidi; piogge acide. Il sistema oceano-atmosfera (1 CFU) Composizione chimica dell'atmosfera, composizione chimica e isotopica dell'acqua marina. Stato stazionario, stato transitorio e tempi di residenza degli elementi nei sistemi oceano-atmosfera. Sistema carbonatico e acidificazione degli oceani. Ozono troposferico e smog fotochimico. Cicli biogeochimici globali (1,5 CFU) Ciclo del carbonio - il ciclo geologico del carbonio a lungo termine; - il ciclo del carbonio a breve termine; - la perturbazione umana del ciclo del carbonio; - il sequestro e lo stoccaggio del carbonio nel CSS. Ciclo globale di N, P, S, Hg. Ciclo globale dell'acqua. Geochimica isotopica ambientale (1CFU) Applicazione degli isotopi per rintracciare la fonte, la contaminazione e il trasporto di sostanze chimiche nell'ambiente. |