Insegnamento ENVIRONMENTAL GEOCHEMISTRY
- Corso
- Scienze della terra per la gestione dei rischi e dell'ambiente
- Codice insegnamento
- A002125
- Sede
- PERUGIA
- Curriculum
- Geologia applicata alla salvaguardia e alla pianificazione del territorio
- Docente
- Giuseppe Saldi
- Docenti
-
- Giuseppe Saldi
- Ore
- 57 ore - Giuseppe Saldi
- CFU
- 6
- Regolamento
- Coorte 2023
- Erogato
- 2023/24
- Attività
- Affine/integrativa
- Ambito
- Attività formative affini o integrative
- Settore
- GEO/08
- Tipo insegnamento
- Opzionale (Optional)
- 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.