L’insegnamento mira all’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, laboratorio e seminari sull’analisi dello stoccaggio e dei flussi di carbonio nel suolo, e nell’analisi di rischio ecologico
P. Nannipieri (a cura di). Ciclo della sostanza organica nel suolo: aspetti agronomici, chimici, ecologici e selvicolturali. Editore: Pàtron, EAN: 9788855522434, ISBN: 8855522434
P. Sequi, Chimica del suolo. Patron Editore, Bologna, 1989
D.L. Sparks. Environmental Soil Chemistry Academic Press, 2003.
D.L. Winegardner. An Introduction to Soils for Environmental Professionals. CRC Press, 1995.
Swartjes F. (a cura di). Human Health and Ecological Risk Assessment related to polluted soils. Springer, The Netherlands.
G. Certini, R. Scalenghe. Soils: Basic Concepts and Future Challenges. Cambridge University Press ISNB-13 978-0-521-85173-2.
Ulteriore materiale didattico sarà fornito agli studenti in forma di dispense preparate dal docente.
Obiettivi Formativi
L’insegnamento mira a fornire agli studenti conoscenze fondamentali sul suolo come sistema naturale, l’importanza dei cicli biogeochimici degli elementi e i principali fattori che li regolano, con particolare riguardo alle interazioni tra suolo e clima, e sull’importanza del suolo negli equilibri degli ecosistemi naturali e nella produzione agricola. L’insegnamento inoltre, evidenzierà le proprietà del suolo ed i processi chiave che rispondo ai cambiamenti climatici, e che possono essere considerati nelle stime di bioeconomia e dalla legislazione ambientale.
L’insegnamento fornirà agli studenti informazioni sui problemi relativi ad inquinamento del suolo, all’impatto dell’ inquinamento del suolo sui cicli biogeochimici degli elementi, ed sulle potenziali ripercussioni dell’inquinamento del suolo sulle funzioni ecosistemiche e sulla produzione di agro-forestale. Le implicazioni legislative dell’inquinamento del suolo saranno poste in evidenza, così come gli attuali approcci biologici e biotecnologici per la valutazione del rischio.
L’insegnamento mira a formare gli studenti sui principi di chimica ambientale degli inquinanti ed e eco-tossicologia, e sull’analisi del destino degli inquinanti nel sistema suolo e del loro impatto ambientale. Nel corso dell’insegnamento, saranno illustrati e agli studenti i principali e gli attuali modelli per la valutazione del rischio eco-tossicologico, unitamente all’illustrazione dettagliata delle potenzialità e limitazioni dei test ecotossicologici e biotecnologici per analisi del suolo, in relazione all’analisi dei suoli contaminati e dei suoli agricoli e forestali.
L’insegnamento introdurrà agli studenti le tecnologie e le biotecnologie attualmente disponibili per recupero la messa in sicurezza e il recupero dei suoli inquinati, con particolare riguardo alle potenzialità del fitorimedio come pratica di gestione sostenibile di suoli e siti contaminati, con l’illustrazione di casi studio reali, e delle principali implicazioni delle tecnologie di recupero del suolo in relazione alla legislazione ambientale e alla bioeconomia.
Un importante obiettivo dell’insegnamento riguarda l’impatto della gestione del suolo sull’atmosfera e le implicazioni dei cambiamenti climatici delle proprietà e i processi del suolo. In particolare, agli studenti sarà illustrato l’impatto dei cambiamenti climatici sui cicli biogeochimici e sui modelli utilizzati per la valutazione e la conservazione del suolo. Agli studenti saranno anche illustrate le metodologie per la determinazione delle emissioni di gas e dei composti volatili dal suolo, il loro ruolo negli ecosistemi che la stima dei loro impatti sula qualità dell'atmosfera. Inoltre, l’insegnamento fornirà una panoramica sulle attuali tecnologie del suolo per protezione dell'atmosfera e la mitigazione dei cambiamenti climatici, con l’illustrazione di alcuni casi studio reali.
L’attività pratica dell’insegnamento prevede attività di laboratorio aventi come obiettivo all’acquisizione di conoscenze sulle metodologie di analisi del suolo, con specifiche attività rivolte all’analisi dell’inquinamento del suolo, della valutazione del rischio e dell’efficacia delle tecniche del recupero del suolo mediante fitotecnologie. L’attività di laboratorio potrà essere anche svolta in maniera interdisciplinare in collaborazione con altri docenti del corso di studi.
Altre attività pratiche dell’insegnamento riguarderanno seminari specifici organizzati in collaborazione con specialisti di modellistica ambientale, per l’illustrazione delle attuali tendenze relative alla stima dell’impatto dell’inquinamento del suolo sulle produzioni agro-forestali, e sulle misure di mitigazione dei cambiamenti climatici. Compatibilmente con la disponibilità degli operatori del settore, ulteriori attività pratiche, compreso i seminari e visite tecniche inoltre saranno offerte con l’obiettivo di illustrare agli studenti le problematiche concrete delle imprese che lavorano nel campo dell'analisi del suolo e dell’ambiente, nell’applicazione delle tecnologie di recupero del suolo e della gestione sostenibile di suoli e siti contaminati. Agli studenti sarà offerta la possibilità di effettuare attività di tirocinio e tesi sperimentali su specifici argomenti del corso.
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, laboratori di chimica
Metodi Didattici
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: 32
Ore di esercitazioni di laboratorio: 12
Ore relative ad attività seminariali: 4
Numero di ore relative ad attività di stage: 0
Numero di ore per prove in itinere: 0
Modalità di verifica apprendimento
Esame finale orale sugli argomenti del corso
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: infiltrazione aggregata dell'acqua e di formazione.
Le componenti biotiche del suolo: microfauna, funghi, batteri, archaea, virus del suolo.
I fattori del suolo determinanti per legislazione ambientali e la bioeconomia.
Le funzioni e i processi naturali dei suolo 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.
Scambio di gas fra suolo ed atmosfera: metodologie di misura, relazione fra attività e diversità microbica ed emissioni suolo di gas e dei composti volatili dal suolo.
Inquinamento del suolo: carico e destino degli inquinanti organici ed inorganici. Inquinanti da prodotti chimici sintetici per l’agricoltura, concimi organici, e deposizione atmosferica. Metodologie analitiche per la determinazione carico e del destino degli inquinanti principali nel suolo. 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 e utilizzo dei biosensori come test biotecnologici per la valutazione qualità del suolo e dell’impatto potenziale dell’inquinamento del suolo. Uso dei dati chimici ed ecotossicologici per la valutazione del 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.
Effetti della gestione del territorio sull’impatto del suolo su atmosfera. Impatto del cambiamento di uso del suolo e della gestione del suolo sui cambiamenti climatici.
Impatto dei cambiamenti climatici sui cicli biogeochimici del suolo: valutazione e attuali modelli per le stime a lungo termine.
Tecnologie applicabili al suolo per protezione dell’atmosfera e la mitigazione dei cambiamenti climatici: gestione sostenibile dei residui organici e dell’applicazione di biochar.
Attività di laboratorio: metodi ufficiali di analisi del suolo per la valutazione della fertilità e dell’inquinamento del suolo. Test ecotossicologiche per la valutazione del rischio ecologico e dell’efficienza di recupero di suoli inquinanti mediante fitotecnologie.
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. Modellistica degli impatti dell’inquinamento del suolo sulle produzioni agricole.
Visite tecniche (compatibilmente con la disponibilità di aziende compatibilmente 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.