Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Environmental mineralogy and geochemistry
Course of study:
2015/2016
Code:
BIS-2-205-IM-s
Faculty of:
Geology, Geophysics and Environmental Protection
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Minerals Engineering
Field of study:
Environmental Engineering
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Rzepa Grzegorz (grzesio@geolog.geol.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Rzepa Grzegorz (grzesio@geolog.geol.agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość dostosowania do pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadanie Report,
Execution of laboratory classes,
Involvement in teamwork
Skills
M_U001 Student potrafi opracować i dokonać interpretacji wyników analiz mineralogicznych materiałów środowiskowych o nieskomplikowanym składzie Report
M_U002 Student potrafi pozyskać informacje dotyczące aktów prawnych i innych przepisów regulujących dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń w różnych komponentach środowiska oraz zastosować je w praktyce do oceny stanu środowiska Report
M_U003 Student zna metody określania stężeń głównych, pobocznych i śladowych składników wód powierzchniowych i podziemnych oraz potrafi w praktyce wykorzystać te metody do oznaczeń wybranych kationów i anionów Execution of laboratory classes,
Test,
Report
M_U004 Student potrafi wybrać sposób opróbowania odpowiedni dla rozwiązania konkretnego problemu związanego z badaniami stanu środowiska oraz pobrać, opisać i zabezpieczyć próbki do badań laboratoryjnych Test,
Execution of laboratory classes,
Report
M_U005 Student potrafi wykonać w terenie i laboratorium oznaczenia podstawowych parametrów fizykochemicznych wód oraz wybranych wskaźników ich zanieczyszczenia Report,
Execution of laboratory classes
M_U006 Student potrafi zestawić i opracować wyniki badań środowiskowych, ocenić ich jakość oraz wyciągnąć i zaprezentować wnioski naukowe i społeczne będące ich efektem Report
Knowledge
M_W001 Student ma wiedzę o pochodzeniu, właściwościach, migracji, ewolucji i toksyczności najważniejszych grup polutantów nieorganicznych i organicznych oraz podstawowych sposobach minimalizacji skutków ich szkodliwego działania Examination
M_W002 Student ma wiedzę o budowie i składzie litosfery, atmosfery, hydrosfery i biosfery oraz zachodzących w ich obrębie naturalnych i indukowanych antropogenicznie procesach fizycznych i chemicznych Examination
M_W003 Student ma wiedzę o roli minerałów jako indykatorów stanu skażenia środowisk geochemicznych Examination
M_W004 Student zna mechanizmy przeobrażeń i neoformacji minerałów i innych substancji w naturalnych i antropogenicznych środowiskach o skrajnie wysokich i niskich wartościach pH i Eh Examination
M_W005 Student zna metody określania koncentracji pierwiastków śladowych w skałach, glebach, osadach i roślinach oraz kryteria wyboru sposobów przygotowania próbek do analiz Test
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość dostosowania do pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadanie - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi opracować i dokonać interpretacji wyników analiz mineralogicznych materiałów środowiskowych o nieskomplikowanym składzie + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi pozyskać informacje dotyczące aktów prawnych i innych przepisów regulujących dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń w różnych komponentach środowiska oraz zastosować je w praktyce do oceny stanu środowiska - - + - - - - - - - -
M_U003 Student zna metody określania stężeń głównych, pobocznych i śladowych składników wód powierzchniowych i podziemnych oraz potrafi w praktyce wykorzystać te metody do oznaczeń wybranych kationów i anionów - - + - - - - - - - -
M_U004 Student potrafi wybrać sposób opróbowania odpowiedni dla rozwiązania konkretnego problemu związanego z badaniami stanu środowiska oraz pobrać, opisać i zabezpieczyć próbki do badań laboratoryjnych - - + - - - - - - - -
M_U005 Student potrafi wykonać w terenie i laboratorium oznaczenia podstawowych parametrów fizykochemicznych wód oraz wybranych wskaźników ich zanieczyszczenia - - + - - - - - - - -
M_U006 Student potrafi zestawić i opracować wyniki badań środowiskowych, ocenić ich jakość oraz wyciągnąć i zaprezentować wnioski naukowe i społeczne będące ich efektem + - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma wiedzę o pochodzeniu, właściwościach, migracji, ewolucji i toksyczności najważniejszych grup polutantów nieorganicznych i organicznych oraz podstawowych sposobach minimalizacji skutków ich szkodliwego działania + - + - - - - - - - -
M_W002 Student ma wiedzę o budowie i składzie litosfery, atmosfery, hydrosfery i biosfery oraz zachodzących w ich obrębie naturalnych i indukowanych antropogenicznie procesach fizycznych i chemicznych + - + - - - - - - - -
M_W003 Student ma wiedzę o roli minerałów jako indykatorów stanu skażenia środowisk geochemicznych + - + - - - - - - - -
M_W004 Student zna mechanizmy przeobrażeń i neoformacji minerałów i innych substancji w naturalnych i antropogenicznych środowiskach o skrajnie wysokich i niskich wartościach pH i Eh + - + - - - - - - - -
M_W005 Student zna metody określania koncentracji pierwiastków śladowych w skałach, glebach, osadach i roślinach oraz kryteria wyboru sposobów przygotowania próbek do analiz - - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Przedmiot, zakres i cel badań mineralogii i geochemii środowiska. Podstawowe elementy środowiska i ich wzajemne relacje. Atmosfera, charakterystyka fizyczna i podział. Elementy meteorologii. Skład chemiczny atmosfery, reakcje chemiczne i fotochemiczne. Nieorganiczne i organiczne zanieczyszczenia atmosfery. Systematyki zanieczyszczeń pyłowych, własności cząstek stałych, źródła zanieczyszczeń. Metody pomiaru zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego (sieci pomiarowe, jednostki, przeliczenia). Normy prawne określające dopuszczalne zawartości zanieczyszczeń. Szczegółowa charakterystyka fazowa zanieczyszczeń pyłowych w odniesieniu do źródeł emisji. Transport zanieczyszczeń, przemiany fizyko-chemiczne pyłów naturalnych i antropogenicznych zachodzące w atmosferze. Smog fotochemiczny. Kwaśne opady. Efekt cieplarniany. Powstawanie i destrukcja warstwy ozonowej. Hydrosfera. Właściwości fizyczne i chemiczne wody. Formy występowania metali w roztworach. Związki kompleksowe i chelaty. Rola koloidów w procesach geochemicznych. Organizmy żywe w wodach. Nieorganiczne i organiczne zanieczyszczenia wód. Litosfera, skład chemiczny i mineralny. Procesy wietrzenia fizycznego i chemicznego.
Powstanie i ewolucja gleb: czynniki glebotwórcze, procesy glebotwórcze. Podział gleb według kategorii użytkowania. Podział gleb pod względem składu fazowego. Charakterystyka najważniejszych poziomów genetycznych gleb. Systematyka i charakterystyka gleb Polski i świata. Właściwości fizykochemiczne i zanieczyszczenia gleb.
Wpływ działalności człowieka na geochemię litosfery. Biosfera. Skład chemiczny organizmów żywych. Udział biosfery w procesach geochemicznych. Skażenia środowiska jako zagrożenie dla organizmów żywych. Równowaga geochemiczna oraz jej zaburzenia. Bariery geochemiczne i ich wykorzystanie w ochronie środowiska. Elementy toksykologii środowiska.
Omówienie roli minerałów, jako indykatorów stanu skażenia środowisk geochemicznych. Wskazanie związku między chemizmem i koncentracja substancji toksycznych, a stopniem przeobrażenia minerałów, w tym ich składu chemicznego, struktury i morfologii. Rola minerałów w procesach przywracania równowagi w ekosystemach podczas globalnych zmian klimatycznych. Charakterystyka procesów transformacji minerałów pod działaniem środowisk o niskim pH. Przemiany strukturalno-chemiczne minerałów na obszarach skażonych związkami alkalicznymi. Omówienie natury zmian chemicznych i morfologicznych minerałów podlegających działaniu środowisk utleniających, w tym procesów ich transformacji na zwałowiskach odpadów poeksploatacyjnych w rejonie kopalń rud, węgli brunatnych i węgli kamiennych. Charakterystyka zmian strukturalno-chemicznych minerałów w środowiskach redukcyjnych. Neoformacja minerałów w środowiskach antropogenicznych. Minerały i ich modyfikaty, jako sorbenty do usuwania związków toksycznych i immobilizacji metali ciężkich.

Laboratory classes:

Schemat postępowania w badaniach środowiskowych. Pobór próbek gleb i materiału roślinnego – metodyka i sposób opróbowania w zależności od celu i zakresu badań, sprzęt, wymagania stawiane próbkom środowiskowym. Przechowywanie, utrwalanie i/lub przygotowanie próbek do badań laboratoryjnych. Oznaczanie zawartości pierwiastków śladowych w glebach i roślinach – zawartości całkowite, formy mobilne, bioprzyswajalne itp. Sposoby mineralizacji, ekstrakcje sekwencyjne. Kryteria wyboru metod analitycznych. Wykorzystanie metody AAS do określenia zawartości wybranych pierwiastków w próbkach środowiskowych. Oznaczenia pomocnicze – wilgotność, straty prażenia, odczyn. Zależność między składem fazowym gleb a ich zdolnością do akumulowania pierwiastków głównych i śladowych. Sposoby poboru, przechowywania i utrwalania próbek wód powierzchniowych i opadowych. Sposoby określania i znaczenie wybranych parametrów fizykochemicznych wód. Wykorzystanie standardowych metod analitycznych do oznaczania głównych i pobocznych składników wód – pomiary elektrochemiczne, metody miareczkowe, spektrofotometria VIS – zastosowanie w badaniach terenowych i laboratoryjnych. Znaczenie i metody oznaczania wybranych wskaźników zanieczyszczeń wód. Badania mineralogiczne gleb i zanieczyszczeń pyłowych powietrza atmosferycznego – zastosowanie mikroskopii optycznej, skaningowej mikroskopii elektronowej i dyfraktometrii rentgenowskiej. Sposoby prezentacji wyników badań środowiskowych, mapy geochemiczne.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 129 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in laboratory classes 42 h
Examination or Final test 4 h
Realization of independently performed tasks 25 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 30 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

0,5* ocena z ćwiczeń laboratoryjnych + 0,5* ocena z egzaminu

Prerequisites and additional requirements:

znajomość podstaw geologii, mineralogii i chemii

Recommended literature and teaching resources:

1. Z. M. Migaszewski, A. Gałuszka – Podstawy geochemii środowiska, Wyd. Nauk.-Techn., Warszawa 2007.
2. E. Szczepaniec, P. Kościelniak (red.) – Chemia środowiska, ćwiczenia i seminaria. Cz. 1 i 2. Wyd. UJ, Kraków 1999
3. A. Kabata-Pendias, H. Pendias – Biogeochemia pierwiastków śladowych, PWN, Warszawa 1999

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Alexandrowicz Z., Marszałek M., Rzepa G., 2014. Distribution of secondary minerals in crusts developed
on sandstone exposures. Earth Surface Processes and Landforms 39, 3: 320–335.
Bożęcki P., Rzepa G. 2010. Wstępne wyniki badań mineralogiczno-hydrogeochemicznych prowadzonych
w rejonie zlikwidowanej Kopalni Węgla Brunatnego „Przyjaźń Narodów” szyb „Babina” w rejonie Łęknicy
(SW Polska). Górnictwo Odkrywkowe, 51,2, 66-69.
Bożęcki P., Rzepa G., 2010. Wstępne wyniki badań zmienności chemizmu kwaśnych wód kopalnianych z
rejonu Łęknicy (SW Polska). W: J.Drzymała, W.Ciężkowski (red.) Interdyscyplinarne zagadnienia w
górnictwie i geologii. Ofic. Wyd. PWr., Wrocław: 113–121
Bożęcki P., Rzepa G., 2012. Możliwości wykorzystania kopalin towarzyszących z wybranych złóż
surowców skalnych Polski jako komponentów do budowy przesłon hydroizolacyjnych, Górnictwo
Odkrywkowe 53, 1–2: 104–108.
Bożęcki P., Rzepa G., 2013. The rate of iron compounds precipitation from AMD waters in the Łęknica
region (the Muskau Arch, western Poland). Mineralogical Magazine 77,: 759.
Kwaśniak-Kominek M., Manecki M., Rzepa G. 2010. Geochemistry of pore waters in the foreland of
retreating glacier, Werenskioldbreen, SW Spitsbergen. Contemporary Problems of Geochemistry, Kielce,
September 27-30, 2010. Mineralogia, Special Papers 36-58.
Marszałek M., Alexandrowicz Z., Rzepa G., 2014. Weathering crusts on sandstones from natural
outcrops and sandstone architectonic elements in an urban environment. Environmental Science and
Pollution Research, 21, 24: 14023–14036.
Pieczara G., Rzepa G., Zych Ł., 2013. Wpływ zawartości Si na właściwości powierzchniowe
syntetycznego ferrihydrytu. W: T.Ratajczak, G.Rzepa, T.Bajda (red.) Sorbenty mineralne – Surowce,
Energetyka, Ochrona Środowiska, Nowoczesne Technologie. Wydawnictwa AGH, Kraków, 347–360.
Ratajczak T., Strzelska-Smakowska B., Bazarnik J., Korona W., Krzak M., Rzepa G., Semyrka R., Stolarski
S., Szydłak T.. Wisła E., 2007 – Rola kopalin lokalnych i mineralnych surowców w złożach
antropogenicznych w ochronie środowiska (na przykładzie powiatu chrzanowskiego) – Poradnik
metodyczny. Warszawa: 51 pp.
Ratajczak T., Rzepa G., 2011. Lokalne kopaliny mineralne a możliwości ich wykorzystania w ochronie
środowiska (na przykładzie mazurskich rud darniowych). Inżynieria Ekologiczna 27: 161–169.
Rzepa G., Skowroński A., 2000. Skład mineralny i chemiczny tzw. szlamów żelazonośnych z Huty im T.
Sendzimira w Krakowie. Prace Mineralogiczne, 86: 65–81.
Rzepa G., Olkiewicz S., & Ratajczak T., 2004. Skład mineralny i chemiczny przereagowanych rud
darniowych w kontekście uciążliwości dla środowiska naturalnego. Gosp. Sur. Miner. 20, 2: 111–126
Rzepa G.,Bożęcki P., 2007. Mineral composition of AMD precipitates in the Łęknica region (the Muskau
Arch, Western Poland). Min. Polon. Sp. Pap. 31: 243–246.
Rzepa G., Bajda T., Ratajczak T. 2009. Utilization of bog iron ores as sorbents of heavy metals. Journal of
Hazardous Materials, 162: 1007–1013.
Rzepa G., Motyka U., 2015 – Porównanie właściwości sorpcyjnych naturalnego i syntetycznego
schwertmannitu. W: T.Bajda, E.Hycnar (red.) Sorbenty mineralne 2015. Surowce, Energetyka, Ochrona
Środowiska, Nowoczesne Technologie, Wydawnictwa AGH, Kraków: 265–284.
Rzepka P., Bożęcki P., Manecki M., Rzepa G., Bajda T., 2013. The results of multistage liming and
lacustrine chalk application in AMD water reservoir in the Muskau Arch near Łęknica, W Poland.
Geology, Geophysics and Environment, 38, 4: 527–528.
Rzepka P., Walder I.F., Aagaard P., Bożęcki P., Rzepa G., 2014. Sub-sea tailings deposition modeling.
Geology, Geophysics and Environment 40, 1: 123–124.
Sala D, Rzepa G., 2011. Geochemistry of waters and bottom sediments in landslide lakes of the
Babiogórski National Park. Mineralogia 42, 1: 63–72.
Tarkowski J., Sikora M., Mucha W., Bajda T. & Rzepa G., 2001. Badania nad oddziaływaniem emisji
komunikacyjnych na otaczające środowisko na przykładzie lotniska w Balicach koło Krakowa, Materiały
Konferencji z okazji jubileuszu 50-lecia Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska Akademii
Górniczo-Hutniczej „Nauki o Ziemi w badaniach podstawowych, złożowych i ochronie środowiska na
progu XXI wieku”, Kraków 28-29 czerwca 2001 r., 405–408.

Additional information:

W przypadku braku zaliczenia ćwiczeń w terminie podstawowym, studentowi przysługują dwa terminy poprawkowe. Szczególowe informacje dotyczące warunków uzyskania zaliczenia są przedstawiane na pierwszych ćwiczeniach.