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Corso di laurea: Laurea Magistrale in Scienze e Tecnologie per l’Ambiente (LM-60)
Insegnamento: Mineralogia e Geochimica Ambientale: 6 CFU (4+2); 56 ore
Docente: Prof. Franco Frau Contenuti del Corso (max 4000 caratteri)
Introduzione alla Mineralogia e Geochimica Ambientale
§ Obiettivi e definizioni
§ Campi di studio e applicazioni
§ Problematiche ambientali nelle aree minerarie
§ Approccio di studio multidisciplinare e multi-scala
§ Esempi di temi di ricerca sviluppati in Sardegna
§ Caso di studio: miniera di Baccu Locci
§ Organizzazione dello studio
§ Identificazione sorgenti di contaminazione puntuali e diffuse
§ Speciazione allo stato solido dei contaminanti: metodi indiretti e diretti
§ Speciazione acquosa dei contaminanti
§ Processi geochimici-mineralogici responsabili della contaminazione
Caratterizzazione mineralogico-geochimica di un sito minerario finalizzata alla bonifica
§ Definizioni
§ Strategia di caratterizzazione e campionamento
§ Dati di background
§ Schema di bacino dei tailings come esempio di sorgente di contaminazione puntuale
§ Esempi di modalità di rilascio e trasporto dei contaminanti
Ruolo ambientale dei minerali secondari
§ Caso di studio: la melanterite di Genna Luas
§ Alterazione della pirite
§ Ciclo di propagazione
§ Mediazione batterica
§ Formazione della melanterite
§ Dissoluzione della melanterite con generazione di acidità
§ Cicli stagionali wet&dry di minerali secondari solubili
§ Precipitazione della melanterite da acque iper-acide Trattamento passivo e attivo del drenaggio di miniera
§ Definizioni
§ Vantaggi e svantaggi
§ Generazione di AMD (acid mine drainage) e NAMD (net-alkaline mine drainage)
§ Neutralizzazione acidità e generazione alcalinità
§ Sistemi tipo Wetlands e ALD (anoxic limestone drain) § SAPS (successive alkalinity-producing system)
§ Processi di adsorbimento e scambio ionico
§ Sistemi di ossidazione e precipitazione di idrossidi di Fe e Mn
§ Processi anossici: riduzione del solfato e precipitazione di solfuri metallici
§ Cenni sulla phytoremediation
§ Utilizzo di ammendanti inorganici e organici
§ Barriere reattive permeabili
Diffrattometria a raggi X su polveri
§ I raggi X: scoperta e nascita della cristallografia
§ Diffrazione dei raggi X
§ Produzione di raggi X
§ Spettro continuo e caratteristico
§ Interazione tra raggi X e solidi cristallini
§ La legge di Bragg
§ Il diffrattometro a raggi X per polveri
§ Interpretazione di diffrattogrammi
§ Identificazione delle fasi minerali (analisi qualitativa)
§ Composizione mineralogica di matrici solide (analisi semi-quantitativa)
Escursioni didattiche in località minerarie Testi di riferimento (max 4000 caratteri)
Trattandosi di discipline di recente sviluppo, attualmente non esistono testi di riferimento in italiano. Tale lacuna viene colmata fornendo agli studenti tutto il materiale didattico utilizzato dal docente a lezione (presentazioni in Powerpoint, lucidi, lavori scientifici). Environmental Mineralogy – European Mineralogical Union Notes in Mineralogy, Vol. 2, D.J. Vaughan, R.A. Wogelius (editors), anno 2000Environmental aspects of mine wastes - Short Course Series Vol. 31, Mineralogical Association of Canada, J.L. Jambor, D.W. Blowes, A.I.M. Ritchie (editors), anno 2003. Obiettivi formativi (max 4000 caratteri)
Far acquisire i concetti generali della Mineralogia e Geochimica Ambientale come discipline di recente sviluppo che si pongono l’obiettivo di (i) studiare le interazioni minerali-ambiente che sono direttamente o indirettamente indotte dall’attività antropica e che producono fenomeni di degrado e inquinamento dell’ambiente, e (ii) trovare i possibili rimedi. Saranno in particolare affrontati gli aspetti legati all’attività mineraria nel contesto della Sardegna.
Fornire le conoscenze di base su alcune metodiche ampiamente utilizzate nella caratterizzazione delle matrici ambientali, come la diffrattometria dei raggi X (XRD). Prerequisiti (max 4000 caratteri)
Mineralogia, Geochimica Metodi didattici (max 4000 caratteri)
Lezioni orali e pratiche, esercitazioni in laboratorio (in particolare XRD), escursioni sul terreno e visite a siti minerari abbandonati o bonificati. Modalità di verifica dell’apprendimento (max 4000 caratteri)
Tramite coinvolgimento degli studenti nel richiamo frequente dei concetti fondamentali esposti a lezione dal docente. Tramite fasi specifiche all’interno di esercitazioni pratiche, attività di laboratorio ed escursioni sul terreno atte a rendere “visibile” il grado di comprensione ed apprendimento dello studente.
Esame finale orale (durata circa 1 ora) su vari argomenti trattati a lezione. Altre informazioni (max 4000 caratteri)
Nelle intenzioni del docente, e nonostante la complessità intrinseca dei sistemi e dei processi trattati a lezione, il corso ha un approccio culturale e metodologico di tipo generalista, finalizzato a dare agli studenti gli strumenti per poter avere un quadro generale delle varie problematiche ambientali che possono presentarsi in connessione con diverse attività antropiche.
ENGLISH TEXT Degree course: Laurea Magistrale in Scienze e Tecnologie per l’Ambiente (LM-60) Course: Environmental Mineralogy and Geochemistry: 6 CFU (4+2); 56 hours Teacher: Prof. Franco Frau Contents of the course Introduction to Environmental Mineralogy and Geochemistry§ Aims and definitions§ Fields of study and applications§ Environmental issues in mine areas§ Multidisciplinary and multi-scale study approach§ Examples of researches carried out in Sardinia§ Case study: the Baccu Locci mine§ Organization of the study§ Identification of point and widespread contamination sources§ Solid-state speciation of contaminants: indirect and direct methods§ Aqueous speciation of contaminants§ Geochemical-mineralogical processes responsible for pollution Mineralogical-geochemical characterization of a mine site aimed at remediation§ Definitions§ Characterization and sampling strategies§ Background data§ Tailings impoundment as an example of point contamination source§ Examples of release and transport of contaminants in mine areas Environmental role of secondary minerals§ Case study: the melanterite of Genna Luas§ Pyrite alteration§ Propagation cycle§ Bacteria mediation§ Melanterite formation§ Melanterite dissolution with generation of acidity§ Wet&Dry seasonal cycles of soluble secondary minerals§ Melanterite precipitation from hyper-acidic waters Passive and active treatment of mine drainages§ Definitions§ Advantages and disadvantages§ Generation of AMD (acid mine drainage) e NAMD (net-alkaline mine drainage)§ Acidity neutralization and alkalinity generation§ Artificial wetlands and ALD (anoxic limestone drain)§ SAPS (successive alkalinity-producing system)§ Adsorption and ionic exchange processes§ Oxidation systems and precipitation of Fe and Mn hydroxides§ Anoxic processes: sulphate reduction and precipitation of metal sulphides§ Hints on phytoremediation§ Use of inorganic and organic amendments§ Permeable Reactive Barriers (PRB) Powder X-ray diffraction§ X-rays: discovery and crystallography origin§ X-ray diffraction§ X-ray generation§ Continuous and characteristic spectra§ Interaction between X-rays and crystalline solids§ Bragg’s law§ X-ray powder diffractometer§ Interpretation of X-ray diffraction patterns§ Identification of mineral phases (qualitative analysis)§ Mineral composition of solid materials (semi-quantitative analysis) Field trips in mine sites Reference textsEnvironmental Mineralogy – European Mineralogical Union Notes in Mineralogy, Vol. 2, D.J. Vaughan, R.A. Wogelius (editors), 2000Environmental aspects of mine wastes - Short Course Series Vol. 31, Mineralogical Association of Canada, J.L. Jambor, D.W. Blowes, A.I.M. Ritchie (editors), 2003.In addition to these texts, slides of the class presentation and other reference material are made available to students. Course objectivesIntroduction to the main concepts of Environmental Mineralogy and Geochemistry as comparatively new fields of study, and specifically (i) study of mineral-environment interactions, directly or indirectly arising from anthropic activities, that have adverse environmental effects, (ii) prevention, mitigation and remediation. Specific reference is made to the regional context of Sardinia.Introduction to the basic concepts of some techniques widely used in the characterization of environmental matrixes, such as X-ray diffraction (XRD). PrerequisitesMineralogy, Geochemistry Teaching techniques Classroom presentations; practical demonstrations in laboratory (in particular XRD) and in the field. Final examinationOral test (about one hour) on the program topics. Throughout the course, there is a continuous in itinere assessment of students’ performance by interactive involvement of students in “spot tests” and practical activities. Other informationOn teacher’s intention, and despite the inherent complexity of the systems and processes described, the course has a cultural and methodological approach of generalist type, aimed to give students the tools to get an overview of the various environmental problems that may arise in connection with various human activities.
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