Studio dei processi geochimici alla base dei differenti meccanismi di mobilità degli elementi e/o specie chimiche con particolare riferimento all’ambiente superficiale. Acquisizione di competenze per un corretto trattamento dei dati, per la loro validazione dal punto di vista analitico e per impostare modelli concettuali al fine di descrivere i fenomeni analizzati in modo critico. Descrizione quantitativa di un sistema geochimico e valutazione delle perturbazioni antropiche.
1) Principles of Environmental Geochemistry, G. Nelson Eby, Yhompson Brooks/Cole, ISBN 0-122-29061-5.
2) Geochemical and Biogeochemical reaction modelling, 2008, Craig B. Bethke, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-87554-7
3) Environmental applications of geochemical modeling, 2002, C. Zhu & G. Anderson, Cambridge University Press, isbn: 0-521-00577-9.
4) Metodi matematici e statistici per le scienze della Terra, 2006, Vol. III, Tecniche statistiche, A. Buccianti, F. Vlacci, F. Rosso, Liguori editore.
Obiettivi Formativi
Obiettivo del corso è la comprensione del funzionamento dei sistemi geochimici con particolare riferimento all’ambiente superficiale, ai meccanismi di trasferimento degli elementi e/o specie chimiche, alle modalità di quantificazione dei processi naturali utilizzando criticamente metodi grafici e numerici.
Prerequisiti
Conoscenze acquisiti nei corsi di Chimica, Fisica, Matematica, Geochimica, Mineralogia e Petrografia
Metodi Didattici
Lezioni frontali con utilizzo in aula di lavagna semplice, videoproiettore per computer, lavagna luminosa. Utilizzo della piattaforma Moodle per scambio materiale con gli studenti. Possono essere proposti seminari e lezioni di studiosi esperti su particolari tematiche.
Altre Informazioni
6CFU, la frequenza alle lezioni ed esercitazioni anche se non obbligatoria è raccomandata.
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale con discussione di un articolo scientifico fornito dal docente. Domande sul programma svolto nel corso.
Programma del corso
Tipo di dati utilizzati in geochimica. Metodi grafici e numerici per la loro analisi. L’errore sperimentale e la sua propagazione nei calcoli. Lo studio dei dati geochimici a scala spaziale e temporale. Metodi deterministici e orientati su base statistica.
Valutazione del rischio geochimico, metodi per la determinazione dei valori di fondo, caratterizzazione delle anomalie su base spaziale e/o temporale. Il ruolo delle mappe tematiche.
Descrizione termodinamica dell’equilibrio chimico, ruolo della cinetica. Box models, reazioni chimiche, cicli geochimici. Esempi.
Modellizzazione termodinamica dei processi naturali. Reazioni chimiche e legge di azione di massa. Energia di Gibbs. Entalpia, Entropia. Attività e fugacità, calcolo dei coefficienti. Concetto di potenziale chimico. Determinazione diretta e indiretta della costante di equilibrio di una reazione.
Modellizzazione delle reazioni di weathering, ossidazione-riduzione, adsorbimento e scambio ionico, complessazione superficiale, di speciazione e solubilità.
Diagrammi di attività, diagrammi Eh-pH. Costruzione, analisi ed interpretazione.
Preparazione e costruzione di un modello geochimico.
Equazioni necessarie per la modellizzazione multi-componente, incertezza. Valutazione degli algoritmi per la modellizzazione dei sistemi geochimici.
Inquinamento della risorsa idrica, problemi locali e di scala planetaria. Analisi di reports internazionali. Identificazione e quantificazione dei limiti planetari, concetto di impronta ecologica.
Isotopi radioattivi e stabili come traccianti dei processi naturali ed antropici in ambiente superficiale. Casi studio.