Il Corso affronterà i Fondamenti teorici della Geochimica Ambientale, dando particolare evidenza ai principali processi geochimici alla base della composizione delle matrici ambientali, delle diverse caratteristiche di mobilità degli elementi chimici e dei principali metodi di elaborazione statistica e geostatistica dei dati ambientali. Particolare attenzione sarà posta allo studio delle caratteristiche e dell’evoluzione geochimica delle acque naturali.
Il materiale proiettato nel corso delle lezioni frontali ed eventuale materiale integrativo a cura dei docenti verrà messo a disposizione degli studenti tramite la piattaforma Moodle.
Ulteriori testi consigliati per approfondimenti:
Fondamenti di Geochimica Ambientale e Geochimica delle acque naturali: (1) Brown et al., 2022. Chemistry: The Central Science. Pearson Prentice-Hall. (2) Anderson, 2005. Thermodynamics of Natural Systems. Cambridge University Press. (3) Faure, 1997. Principles and Applications of Geochemistry. Pearson. (4) Langmuir, 1997. Aqueous Environmental Geochemistry. Prentice-Hall. (5) Appelo and Postma, 2005. Geochemistry, Groundwater and Pollution. Balkema Publishers. (6) Clark, 2015. Groundwater Geochemistry and Isotopes. CRC Press. (7) Ryan, 2014. Environmental and Low Temperature Geochemistry. Wiley Blackwell. (8) White, 2013. Geochemistry. Wiley Blackwell. (9) Stumm and Morgan, 1996. Aquatic Chemistry: Chemical Equilibria and Rates in Natural Waters. Wiley-Interscience Publication. (10) Drever J.I., 1997. The geochemistry of natural waters : surface and groundwater environments. Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
Elaborazione statistica di dati ambientali: (1) Webster R., Oliver M.A., Geostatistics for Environmental Scientists. John Wiley & Sons Ltd, 2007, II edition. (2) Davis J.C. 2002. Statistics and Data Analysis in Geology, 3rd Edition, Wiley. (3) Bivand R.S., Pebesma E., Gomez-Rubio V., Applied Spatial Data Analysis with R. Springer, II edition. (4) Noti V., 2021. GIS open source per geologia e ambiente. Analisi e gestione di dati territoriali e ambientali con QGIS. Italia: Flaccovio Dario, 2021.
Obiettivi Formativi
Gli obiettivi formativi dell’insegnamento e i relativi risultati di apprendimento attesi sono di seguito dettagliati.
Conoscenza e comprensione:
L’insegnamento si propone di:
• introdurre gli studenti allo studio della Geochimica Ambientale;
• favorire la consapevolezza dell’applicazione dei fondamenti della disciplina alle esigenze professionali e di ricerca nel settore delle Scienze della Terra e delle Scienze Ambientali;
• rendere gli studenti autonomi nell’avvicinare la letteratura scientifica di settore;
• trasmettere agli studenti e futuri laureati le capacità di comprensione e rielaborazione di dati sperimentali finalizzate ad analisi degli ecosistemi e valutazione dei rischi ambientali.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
L’insegnamento mira a maturare le competenze degli studenti nell’ambito delle tematiche e applicazioni della Geochimica Ambientale. In particolare, l’insegnamento intende fornire agli studenti strumenti teorici e pratici atti a:
• Connettere i principi teorici progressivamente analizzati con le esperienze pratiche presentate e discusse nel corso delle lezioni favorendo la capacità di progettazione e svolgimento di indagini scientifiche su tematiche e dinamiche ambientali;
• Favorire l’autonomia di giudizio e la capacità di apprendimento e di ricerca di fonti scientifiche per potenziare il proprio grado di conoscenza delle tematiche affrontate;
• Padroneggiare gli strumenti teorici e pratici (compresi software specifici) e sviluppare abilità comunicative mediante occasioni di discussione guidata ed esercizi pratici in aula;
• Individuare e valutare problemi connessi ai processi geologici e ai rischi ambientali, delineando impatti effettivi e potenziali e proponendo possibili soluzioni.
Prerequisiti
Nessun prerequisito specifico differente da quelli richiesti per l’accesso al corso di laurea.
Metodi Didattici
Il raggiungimento degli obiettivi formativi e il perseguimento dei risultati dell’apprendimento attesi saranno conseguiti attraverso la fruizione da parte degli studenti di forme di didattica tradizionali.
In particolare, la modalità di erogazione principale dell’insegnamento avverrà tramite lezioni frontali interattive supportate da materiale proiettato. Tale modalità garantirà il perseguimento degli obiettivi formativi relativi a “Conoscenza e Comprensione”.
Gli studenti saranno chiamati a partecipare attivamente alle lezioni; la discussione e il confronto sui temi trattati verranno stimolati con domande e brevi esercitazioni (in parte con utilizzo di software specifici) a supporto delle lezioni frontali. Tale modalità garantirà il perseguimento degli obiettivi formativi relativi a “Capacità di applicare conoscenza e comprensione”.
A ciascuno studente sarà assegnato al termine del corso un caso studio, ovvero un lavoro scientifico su un tema a scelta, la cui presentazione ed analisi critica da parte dello studente sarà oggetto di verifica in sede d’esame.
La frequenza dell’insegnamento è fortemente consigliata.
Altre Informazioni
Frequenza altamente consigliata.
Modalità di verifica apprendimento
L’esame si svolgerà in forma orale e sarà strutturato in due parti:
Parte 1: discussione di un articolo scientifico fornito dal docente su tematica a scelta. Lo studente sarà tenuto a riassumere e organizzare i contenuti dell’articolo in una breve presentazione orale supportata da diapositive. Verrà valutata la conoscenza e capacità di comprensione della letteratura scientifica, la capacità di trasferimento delle conoscenze teoriche in contesti empirici, le abilità comunicative, di organizzazione progettuale e di sintesi, l’autonomia di giudizio attraverso un’analisi critica dei contenuti dell’articolo scientifico assegnato.
Parte 2: domande sul programma svolto. Allo studente verranno sottoposte minimo 3 domande sui diversi argomenti trattati nel corso al fine di verificare il livello di conoscenza e delle competenze acquisite e la capacità di proporre collegamenti tra diversi argomenti della materia e approcci multidisciplinari. Sarà valutata inoltre la capacità di sintesi e di esposizione.
Programma del corso
Parte 1: Fondamenti di Geochimica Ambientale
Richiami sulle proprietà chimiche degli elementi. Classificazione e mobilità degli elementi. Biodisponibilità, tossicità, cicli biogeochimici e problematiche ambientali. Termodinamica dei sistemi naturali e fondamenti teorici per la modellazione geochimica dei sistemi acquatici. Richiami di cinetica chimica. Principali processi geochimici.
Parte 2: Geochimica delle acque naturali
Caratteristiche geochimiche delle acque naturali (meteoriche, superficiali, sotterranee). Processi e fattori di controllo, evoluzione geochimica in risposta a fattori naturali ed antropici, traccianti geochimici, metodologie di indagine, modellazione geochimica, casi studio.
Parte 3: Elaborazione statistica di dati ambientali
Statistiche di tendenza centrale e variabilità. Trattamento dati mancanti o inferiori al limite di rilevabilità. Analisi statistica univariata, bivariata e multivariata. Analisi di serie temporali. Distribuzioni di frequenza dei dati e loro significato. Geostatistica. Applicazione a casi studio. Utilizzo dei software R e Qgis per le analisi dei dati.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Gli SDGs (Sustainable Development Goals) trattati all’interno dell’insegnamento sono i seguenti: (i) 6 Clean water and sanitation, (ii) 11 Sustainable cities and communities, (iii) 13 Climate action, (iv) 14 Life below water, (v) 15 Life on land