L'insegnamento mira alla acquisizione di competenze sui meccanismi chimici e biologici del suolo, per essere in grado di analizzare gli impatti dell'inquinamento e dei cambiamenti climatici sui processi e la fertilità del suolo, e valutare le opzioni sostenibili di recupero e mitigazione degli impatti in entrambi i settori. L'insegnamento prevede lezioni in aula, esercitazioni e seminari sulla analisi dello stoccaggio e dei flussi di carbonio nel suolo, e nella analisi di rischio ecologico
Fondamenti di chimica del suolo - Eds. P. Sequi, C. Ciavatta, T. Miano
Tecniche di fitorimedio nella bonifica dei siti contaminati - reconnet 2017
Pubblicazioni scientifiche fornite dal docente inerenti all'argomento delle lezioni
Obiettivi Formativi
L'insegnamento si propone di formare gli studenti sui principi dell'analisi del suolo come sistema naturale sede di fondamenti equilibri ambientali degli ecosistemi agrari e forestali, mediante metodi fisici, chimici e biotecnologici, incluso l'utilizzo di modelli chimici per la valutazione della reattività e della solubilità di nutrienti e inquinanti.
L'insegnamento prevede l'analisi di stock e flussi di carbonio nel sistema suolo-pianta-atmosfera-idrosfera e della solubilità e biodisponibilità di nutrienti e inquinanti mediante metodi chimici, software e biosensori.
L'insegnamento affronterà anche il tema della contaminazione del suolo, della valutazione dell'impatto dell'inquinamento ambientale sui processi del suolo, dell'ecotossicologia del suolo e della valutazione del rischio. Per ogni aspetto tecnico-scientifico sarà illustrata la principale normativa di riferimento europea e nazionale e i risvolti in bioeconomia. Saranno, inoltre, spiegate dettagliatamente le potenzialità e le limitazioni delle tecnologie di recupero dei suoli contaminati e degradati.
L'insegnamento mira alla acquisizione di competenze sui meccanismi chimici e biologici del suolo, per essere in grado di analizzare gli impatti dell'inquinamento e dei cambiamenti climatici sui processi e la fertilità del suolo, e valutare le opzioni sostenibili di recupero e mitigazione degli impatti in entrambi i settori. L'insegnamento prevede lezioni in aula, e seminari sull'analisi dello stoccaggio e dei flussi di carbonio nel suolo, e nell'analisi di rischio ecologico.
Gli obbiettivi formativi del corso possono essere così elencati:
- Comprendere gli aspetti fondamentali del Sistema suolo
- Conoscere la funzionalità del suolo negli agro-ecosistemi
- Valutare le risposte del sistema suolo ai cambiamenti climatici e le tecnologie per la mitigazione dell'impatto sul clima
- Conoscere le biotecnologie utili a valutare l'impatto dell'inquinamento del suolo e quale sia la gestione sostenibile di suoli inquinati.
Risultati dell'apprendimento attesi:
- Capacità di applicare le conoscenze acquisite a ipotetici casi reali - Autonomia di giudizio nella valutazione della tecnica più adeguata per i diversi contesti - Abilità comunicative nell'esposizione delle conoscenze acquisite
- Capacità di apprendimento delle tecnologie utilizzate per lo studio e il recupero del suolo.
Prerequisiti
Corsi vincolanti: nessuno
Corsi raccomandati: tutti i corsi del primo semestre
Frequenza delle lezioni ed esercitazioni: non obbligatoria ma fortemente consigliata
Strumenti a supporto della didattica: Videoproiettore, PC, lavagna,
Conoscenze preliminari consigliate: chimica generale e organica, microbiologia, botanica, fisiologia vegetale, cenni di biologia molecolare
Metodi Didattici
Il corso si svolgerà con la presentazione degli argomenti inerenti al corso illustrando le tecniche utili per la caratterizzazione del suolo e mostrando casi studio per evidenziare come applicare tali tecniche. Il docente cercherà di stimolare la discussione in classe di casi reali per stimolare la capacità di applicazione delle conoscenze e di comprensione. Il corso prevede esercitazioni per poter conoscere e verificare la funzionalità di alcune tecniche per lo studio del suolo soprattutto in relazione allo stress e all'inquinamento del suolo.Numero di ore totali del corso: 48
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale: 96
Ore di lezione in aula: 34
Ore di esercitazioni : 6
Ore relative ad attività seminariali: 8
Altre Informazioni
Strumenti a supporto della didattica: Videoproiettore, PC, lavagna
Modalità di verifica apprendimento
Verifica finale orale. Preparazione da parte dello/a studente/essa di una breve presentazione power point di approfondimento di una tematica oggetto del corso per verificare la capacità espositiva, abilità comunicative, autonomia di giudizio e la capacità di apprendimento. L'esame proseguirà con domande del docente su altri argomenti trattati durante il corso, volte alla valutazione dell'acquisizione delle competenze per lo studio e il recupero del suolo. Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito le conoscenze e competenze necessarie per poter valutare e discriminare i diversi suoli, la diversa contaminazione del sistema suolo. Dovrà, inoltre, applicare le conoscenze acquisite per poter proporre una valutazione del sistema suolo, giustificando le proprie scelte.
Programma del corso
Il suolo come sistema naturale. Le componenti abiotiche e biotiche del suolo. Le fasi solide inorganiche del suolo: scheletro, sabbia, limo, minerali argillosi, ossidi e (idro)ossidi. La sostanza organica del suolo: composizione chimica, frazioni, processi e funzioni. La struttura del suolo e i principali processi regolati dal suolo: formazione della struttura, infiltrazione dell'acqua e flusso degli elementi.
Le componenti biotiche del suolo: microfauna, funghi, batteri, archaea, virus del suolo.
I fattori del suolo determinanti per la legislazione ambientale nazionale ed europea e per la bioeconomia. La strategia tematica dell'Unione Europea per la protezione del suolo: attuali normative per l'uso e la conservazione del suolo.
Le funzioni biochimiche e i processi ecologici dei suoli, di ecosistemi naturali e agro-forestali: l'attività enzimatica del suolo, la decomposizione della sostanza organica e la mineralizzazione dei nutrienti, i cicli biogeochimici degli elementi. Il concetto di biodisponibilità nel suolo.
Metodi chimici di analisi del suolo e dei processi del suolo, utilizzo dei software per lo studio della speciazione degli elementi nel suolo: utilizzo dei modelli per l'analisi dello scambio ionico e per la speciazione dei metalli.
Effetti della gestione del suolo e impatto sull' atmosfera: Impatto del cambiamento di uso del suolo e della gestione del suolo sui cambiamenti climatici.
Scambio di gas fra suolo ed atmosfera: metodologie di misura, relazione tra gestione del suolo, attività microbica ed emissioni suolo di gas e dei composti volatili dal suolo.
Impatto dei cambiamenti climatici sui cicli biogeochimici del suolo: valutazione e attuali modelli di flusso del carbonio per le stime a medio-lungo termine. Introduzione ai modelli dinamica del carbonio nel suolo (RothC, Century).
Tecnologie applicabili al suolo per protezione dell'atmosfera e la mitigazione dei cambiamenti climatici: gestione sostenibile dei residui organici.
Biochar: definizione, inquadramento nella normativa europea e italiana, effetti sulle colture, produzione e utilizzo come misura di mitigazione dei cambiamenti climatici.
Inquinamento del suolo: definizioni, inquadramento normativo europeo e italiano. Inquinanti da prodotti chimici sintetici per l'agricoltura, concimi organici, e deposizione atmosferica. Metodi analitici ufficiali per la determinazione della concentrazione e le forme ambientali degli inquinanti organici ed inorganici. Effetti dell'inquinamento sui processi e sulla fertilità del suolo: metodi chimici per l'analisi dell'impatto dell'inquinamento sugli organismi e sui processi biologici del suolo, sulla fertilità del suolo e sulle funzioni di ecosistema del suolo. Test ecotossicologici standard.
Biosensori chimici e biosensori cellulari: definizioni, biotecnologie disponibili per lo sviluppo dei biosensori. Concetto di biodisponibilità. Attuali prospettive di utilizzo dei biosensori per la valutazione qualità del suolo, della biodisponibilità dei nutrienti e dell'impatto potenziale dell'inquinamento del suolo.
Uso di dati chimici ed ecotossicologici per la valutazione del rischio. Definizione di analisi di rischio, normativa di riferimento e ambiti applicativi ai sistemi agrari e forestali. Metodologie di analisi di rischio.
Tecnologie e biotecnologie di recupero dei suoli inquinati: potenzialità e limitazioni delle attuali tecnologie e biotecnologie per la gestione sostenibile di suoli e siti contaminati. Il fitorimedio: principi ed applicazioni. Esempi di implicazioni delle tecnologie di recupero di suoli inquinati nella legislazione ambientale e nella bioeconomia. Attività di esercitazione: metodi ufficiali di campionamento e analisi per la valutazione della fertilità e dell'inquinamento del suolo. Test ecotossicologici per la valutazione del rischio ecologico e dell'efficienza di recupero di suoli inquinanti mediante fitotecnologie. Esercitazione con software di analisi di rischio (RISKNET) su casi studio reali.
Seminari (compatibilmente col regolare svolgimento della didattica): modellistica ambientale per l'analisi delle attuali tendenze degli stock di carbonio nel suolo ed impatto sui cambiamenti climatici.
Seminari su biotecnologie applicate al suolo in relazione a questioni legate allo stress e all'inquinamento del suolo.
Visite tecniche (compatibilmente con la disponibilità di aziende e col regolare svolgimento della didattica). Gli argomenti saranno: i) l'analisi ambientale, ii) applicazione pratica delle tecnologie di recupero di suoli inquinati, iii) gestione sostenibile di suoli e siti contaminati.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Il corso affronta le tematiche relative al raggiungimento degli obiettivi dell’agenda 2030 nel merito dello sviluppo sostenibile relativamente a punti 2, 3, 6,7, 10, 12. Questo grazie alle tematiche inerenti al suolo come capitale naturale e servizi ecosistemici con focus sulle problematiche da affrontare relative al cambiamento climatico, all’inquinamento come cause del degrado del suolo ed il declino della produttività agricola.