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, laboratorio e seminari sulla analisi dello stoccaggio e dei flussi di carbonio nel suolo, e nella 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.
Tecniche di Fitorimedio nella Bonifica dei Siti Contaminati. RECONNET.
Ulteriore materiale didattico sarà fornito agli studenti in forma di dispense preparate dal docente
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.
Prerequisiti
Corsi vincolanti: nessuno
Corsi raccomandati: tutti i corsi del primo semestre
Frequenza delle lezioni ed esercitazioni: non obbligatoria ma fortemente consigliata
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
Altre Informazioni
Strumenti a supporto della didattica: Videoproiettore, PC, lavagna, laboratori di chimica
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 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 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. utilizzo dei software per lo studio della speciazione degli elementi nel suolo: utilizzo del modelli per l’analisi dello scambio ionico (PHREEC speciation software) e per la speciazione dei metalli (Visual MINTEQ software).
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.
Scambio di gas fra suolo ed atmosfera: metodologie di misura, relazione tra gestione del suolo, attività e diversità 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 laboratorio: 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 speciazione chimica (visual MINTEQ) e 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. Modellistica degli impatti dell’inquinamento del suolo sulle produzioni agricole.
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.