Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Geochemistry
Course of study:
2015/2016
Code:
BOS-1-403-s
Faculty of:
Geology, Geophysics and Environmental Protection
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Environmental Protection
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Bajda Tomasz (bajda@geol.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Bajda Tomasz (bajda@geol.agh.edu.pl)
dr hab. inż. Matusik Jakub (jmatusik@agh.edu.pl)
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 Potrafi współdziałać i pracować w grupie OS1A_K02 Execution of a project,
Involvement in teamwork
Skills
M_U001 Potrafi we właściwy sposób przedstawić skład chemiczny różnych elementów środowiska przyrodniczego (minerałów, skał, wód, powietrza), znaleźć szczegółowe dane tego typu, a także dokonać interpretacji i prostego wnioskowania na podstawie wyników analiz chemicznych tych substancji OS1A_U01, OS1A_U09, OS1A_U03 Activity during classes,
Test,
Project
M_U002 Potrafi ocenić przydatność podstawowych metod analitycznych do określenia składu chemicznego minerałów, skał, wód i innych substancji obecnych w środowisku. Umie opracować i zinterpretować ich wyniki OS1A_U22, OS1A_U08, OS1A_U01, OS1A_U05, OS1A_W21 Activity during classes,
Test,
Project,
Execution of exercises
M_U003 Potrafi wykorzystać wyniki podstawowych obliczeń termodynamiki chemicznej do wnioskowania o procesach zachodzących w środowisku OS1A_U01, OS1A_W10, OS1A_U17 Activity during classes,
Test,
Project,
Execution of exercises
M_U004 Potrafi wykorzystać wiedzę o wpływie warunków fizykochemicznych na trwałość minerałów oraz migrację i akumulację pierwiastków w środowisku do wyciągania wniosków dotyczących rozwiązania konkretnego problemu środowiskowego OS1A_U22, OS1A_U09, OS1A_U03, OS1A_W10, OS1A_W02, OS1A_W01 Activity during classes,
Examination,
Test,
Project,
Execution of exercises
M_U006 Potrafi wykonać proste obliczenia chemiczne użyteczne w geochemii i ochronie środowiska OS1A_U01, OS1A_W10 Activity during classes,
Test,
Project,
Execution of exercises
Knowledge
M_W001 Posiada wiedzę o sposobach powstawania wiązań chemicznych w minerałach i innych naturalnych substancjach i rozumie ich wpływ na właściwości fizyczne i chemiczne tych substancji OS1A_W10, OS1A_W01 Examination
M_W002 Ma wiedzę o genezie, ewolucji, budowie i składzie chemicznym geosfer, w tym litosfery, atmosfery, hydrosfery i biosfery oraz zachodzących w ich obrębie naturalnych i wywołanych działalnością człowieka procesach fizycznych i chemicznych OS1A_W02, OS1A_W01 Examination
M_W003 Rozumie wpływ najważniejszych procesów fizycznych i chemicznych zachodzących w litosferze na przemiany skał i minerałów, właściwości produktów tych przemian, powstawanie gleb oraz procesy migracji i akumulacji pierwiastków i związków chemicznych OS1A_W10, OS1A_W02, OS1A_W01 Examination,
Test
M_W004 Posiada wiedzę dotyczącą globalnego biogeochemicznego obiegu węgla, w tym jego związków z ziemskim klimatem, tempem erozji i wietrzenia oraz rozwojem życia OS1A_W10, OS1A_W02, OS1A_W01 Examination,
Test
M_W005 Posiada wiedzę o głównych grupach związków organicznych, ich najważniejszych właściwościach fizycznych i chemicznych oraz czynnikach wpływających na migrację i akumulację OS1A_W10, OS1A_W01 Examination
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 Potrafi współdziałać i pracować w grupie - + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi we właściwy sposób przedstawić skład chemiczny różnych elementów środowiska przyrodniczego (minerałów, skał, wód, powietrza), znaleźć szczegółowe dane tego typu, a także dokonać interpretacji i prostego wnioskowania na podstawie wyników analiz chemicznych tych substancji - + - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi ocenić przydatność podstawowych metod analitycznych do określenia składu chemicznego minerałów, skał, wód i innych substancji obecnych w środowisku. Umie opracować i zinterpretować ich wyniki - + - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi wykorzystać wyniki podstawowych obliczeń termodynamiki chemicznej do wnioskowania o procesach zachodzących w środowisku - + - - - - - - - - -
M_U004 Potrafi wykorzystać wiedzę o wpływie warunków fizykochemicznych na trwałość minerałów oraz migrację i akumulację pierwiastków w środowisku do wyciągania wniosków dotyczących rozwiązania konkretnego problemu środowiskowego - + - - - - - - - - -
M_U006 Potrafi wykonać proste obliczenia chemiczne użyteczne w geochemii i ochronie środowiska - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Posiada wiedzę o sposobach powstawania wiązań chemicznych w minerałach i innych naturalnych substancjach i rozumie ich wpływ na właściwości fizyczne i chemiczne tych substancji + - - - - - - - - - -
M_W002 Ma wiedzę o genezie, ewolucji, budowie i składzie chemicznym geosfer, w tym litosfery, atmosfery, hydrosfery i biosfery oraz zachodzących w ich obrębie naturalnych i wywołanych działalnością człowieka procesach fizycznych i chemicznych + - - - - - - - - - -
M_W003 Rozumie wpływ najważniejszych procesów fizycznych i chemicznych zachodzących w litosferze na przemiany skał i minerałów, właściwości produktów tych przemian, powstawanie gleb oraz procesy migracji i akumulacji pierwiastków i związków chemicznych + + - - - - - - - - -
M_W004 Posiada wiedzę dotyczącą globalnego biogeochemicznego obiegu węgla, w tym jego związków z ziemskim klimatem, tempem erozji i wietrzenia oraz rozwojem życia + + - - - - - - - - -
M_W005 Posiada wiedzę o głównych grupach związków organicznych, ich najważniejszych właściwościach fizycznych i chemicznych oraz czynnikach wpływających na migrację i akumulację + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

1. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych, klasyfikacje geochemiczne pierwiastków, wpływ wiązań chemicznych na właściwości minerałów i innych substancji występujących w środowisku, struktura ciał stałych, kryształy
2. Podstawy krystalochemii: diadochia, maskowanie pierwiastków śladowych, kompatybilność.
3. Elementy kosmochemii. Powstawanie i ewolucja dystrybucji pierwiastków we Wszechświecie, powstanie Układu Słonecznego i Ziemi
4.Przyczyny obecnego składu chemicznego Ziemi i zróżnicowania jej budowy, geochemiczne dowody na ewolucję i różnicowanie kuli ziemskiej i tektonikę kier
5. Geochemia skał i procesów magmowych, zawartość pierwiastków głównych i śladowych jako wskaźnik genetyczny skał magmowych w świetle tektoniki kier, klasyfikacje
6. Elementy termodynamiki geochemicznej, ciepło reakcji, trwałość minerałów, kryteria równowagi i kierunku zachodzenia procesów geologicznych, zastosowania w hydrochemii
7. Atmosfera, jej pochodzenie, ewolucja, skład chemiczny i podział, rola efektu cieplarnianego w ewolucji atmosfery, najważniejsze nieorganiczne i organiczne zanieczyszczenia atmosfery, powstawanie i destrukcja warstwy ozonowej, rola wulkanizmu, kwaśne opady, smog klasyczny i fotochemiczny
8.Hydrosfera – właściwości fizyczne i chemiczne wody, termodynamika roztworów wodnych, pochodzenie i ewolucja hydrosfery, najważniejsze zanieczyszczenia
9. Geochemia strefy hipergenicznej, główne procesy wietrzenia chemicznego – rozpuszczanie, hydratacja, hydroliza, karbonatyzacja, procesy redoksowe, procesy adsorpcyjne, rola pH i warunków redoks, koloidy i ich rola w środowisku
10. Elementy chemii organicznej – podział i nomenklatura związków organicznych, izomeria, podstawowe typy reakcji organicznych, obieg węgla w przyrodzie, izotopy C, klasyfikacja związków organicznych występujących w środowisku naturalnym i antropogenicznym, zanieczyszczenia środowiska substancjami organicznymi
11. Przykłady zastosowania izotopów promieniotwórczych i stałych w naukach o Ziemi

Auditorium classes:

1. Geochemia analityczna: metody analityczne, kryteria wyboru, wykrywalność, oznaczalność, dokładność, precyzja, metodyka reprezentatywnego opróbowania i przygotowania próbek do analiz. 2. Przeliczanie i przedstawianie wyników analiz i eksperymentów, opracowanie wyników analitycznych w oparciu o elementy statystyki: średnia, odchylenie standardowe, sporządzanie wykresów, diagramów, trójkątów. 3. Wykonywanie podstawowych obliczeń użytecznych w geochemii i chemii środowiska, wyprowadzanie wzorów empirycznych i krystalochemicznych minerałów. 4. Elementy termodynamiki – przypomnienie podstawowych pojęć, wyszukiwanie danych termodynamicznych w tablicach, przeliczanie jednostek, proste obliczenia ΔH, ΔG, ΔS reakcji, elementy wnioskowania. Wyznaczanie rozpuszczalności i wnioskowanie o trwałości minerałów w środowisku na podstawie obliczeń ΔG. 5. Chemia i geochemia strefy hipergenicznej, wnioskowanie o przebiegu procesów wietrzenia na podstawie informacji o warunkach środowiska (aktywność wody, pH i warunki redoks itp) i charakterze wietrzejącego materiału, elementy wnioskowania na podstawie diagramów pH–Eh. Obliczanie rozpuszczalności substancji w zależności od pH, obliczanie pH wody w równowadze z dwutlenkiem węgla i innymi gazami.
6. Elementy hydrogeochemii – przeliczanie stężeń i aktywności jonów, określanie warunków środowiska oraz ocenianie jakości wody na podstawie najważniejszych wskaźników fizykochemicznych, przedstawianie wyników analiz wód i obliczanie bilansu ładunków, czynniki wpływające na chemizm wód, główne składniki występujące w naturalnych wodach i ich pochodzenie.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 87 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in auditorium classes 14 h
Realization of independently performed tasks 31 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 10 h
Examination or Final test 4 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa jest średnią arytmetyczną ocen z ćwiczeń i egzaminu (obydwie muszą być pozytywne)

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw chemii, geologii i mineralogii

Recommended literature and teaching resources:

Bajda T., Manecki M., Matusik J., Rzepa G. 2011. Geochemia. Materiały dla studentów kierunku Ochrona środowiska. Wyd. Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH, Kraków.
Migaszewski Z.M., Gałuszka A. 2007. Podstawy geochemii środowiska. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne. Warszawa.
Macioszczyk A., Dobrzyński Z. 2007. Hydrogeochemia. Wydawnictwo Naukowe PWN.
Polański A., Smulikowski K. 1969. Geochemia. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa.
Polański A. 1988. Podstawy geochemii. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa.
Skowroński A. 2007. Zarys geochemii poszukiwawczej. Wydawnictwo AGH, Kraków.
White W.M. 2011. Isotope geochemistry. http://www.geo.cornell.edu/geology/classes/Geo656/656home.html
White W.M. 2012. Geochemistry. http://www.geo.cornell.edu/geology/classes/geo455/Chapters.HTML

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

Bajda T. 2010. Solubility of mimetite Pb5(AsO4)3Cl at 5–55°C. Environmental Chemistry, 7, 268–278.
Bajda T., Tarkowski J. 2000. Skażenie związkami chromu wód podziemnych w Zabierzowie koło Krakowa.
W: (Manecki A. (red.) Mineralogia i geochemia środowiska. Wydawnictwo Oddziału Polskiej Akademii Nauk,
Kraków, s. 7–22.
Bożęcki P., Rzepa G. 2010. Wstępne wyniki badań zmienności chemizmu kwaśnych wód kopalnianych z rejonu Łęknicy (SW Polska). W: Drzymała J., Ciężkowski W. (red.) Interdyscyplinarne zagadnienia w górnictwie i geologii. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 113-121.
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.
Kwaśniak-Kominek M., Manecki M., Rzepa G., Płonka A., Górniak D., 2016. Weathering in a regolith on th Werenskioldbreen forefield (SW Spitsbergen): Modelling of pore water chemistry. Annales Societatis Geologorum Poloniae 86 (4), 249-264.
Matusik, J., Bajda, T., Manecki, M. 2008. Immobilization of aqueous cadmium by addition of phosphates.
Journal of Hazardous materials, 152, 1332-1339.
Matusik, J., Bajda, T., Manecki, M. 2008. Removal of aqueous cadmium by hydroxylapatite and fluoroapatite. Mineralia Slovaca, 40, 268.
Matusik, J., Bajda, T. 2013. Immobilization and reduction of hexavalent chromium in the interlayer
space of positively charged kaolinites. Journal of Colloid and Interface Science, 398, 74-81.
Matusik, J. 2014. Arsenate, orthophosphate, sulfate, and nitrate sorption equilibria and kinetics
for halloysite and kaolinites with an induced positive charge. Chemical Engineering Journal, 246, 244-253.
Matusik, J., Matykowska, L. 2014. Behaviour of kaolinite intercalation compounds with selected ammonium
salts in aqueous chromate and arsenate solutions. Journal of Molecular Structure, 1071, 52-59.
Matusik, J., Wścisło, A. 2014. Enhanced heavy metal adsorption on functionalized nanotubular halloysite
interlayer grafted with aminoalcohols. Applied Clay Science, 100, 50-59.
Rzepa G., Bajda T., Sikora M. 2006. Speciation and concentration of trace elements in the ferruginous
sediments of Poland. Polish Journal of Environmental Studies, 15(2), 474–478.
Rzepa G., Rajchel L. 2007. Skład mineralny i chemiczny osadów szczaw karpackich. XIII Sympozjum Współczesne problemy hydrogeologii, Kraków-Krynica, 21-23.06.2007, t. 3: 977-984.
Sala D., Rzepa G. 2011. Geochemistry of waters and bottom sediments in landslide lakes of the Babiogórski National Park. Mineralogia, 42(1), 63-72.

Additional information:

None