Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Chemia środowiska
Tok studiów:
2015/2016
Kod:
BIS-1-406-s
Wydział:
Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Środowiska
Semestr:
4
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Rzepa Grzegorz (grzesio@geolog.geol.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
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)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student rozumie wpływ najważniejszych procesów fizycznych i chemicznych zachodzących w strefie hipergenicznej na przemiany skał i minerałów, właściwości produktów tych przemian, powstawanie gleb oraz procesy migracji i akumulacji pierwiastków i związków chemicznych IS1A_W05, IS1A_W07, IS1A_W06, IS1A_W09 Egzamin,
Kolokwium
M_W002 Student posiada wiedzę dotyczącą globalnego biogeochemicznego obiegu węgla, w tym jego związków z ziemskim klimatem, tempem erozji i wietrzenia oraz rozwojem życia IS1A_W19, IS1A_W05, IS1A_W07, IS1A_W06 Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie
M_W003 Student posiada wiedzę o głównych grupach związków organicznych, ich najważniejszych właściwościach fizycznych i chemicznych oraz czynnikach wpływających na migrację i akumulację IS1A_W05 Egzamin
M_W004 Student posiada wiedzę o sposobach powstawania wiązań chemicznych w minerałach i innych naturalnych substancjach i rozumie ich wpływ na właściwości fizyczne i chemiczne tych substancji IS1A_W05 Egzamin
M_W005 Student posiada wiedzę o genezie, właściwościach, drogach migracji i toksyczności najważniejszych substancji zanieczyszczających środowisko IS1A_W05, IS1A_W07 Egzamin
M_W006 Student ma wiedzę o genezie, ewolucji, budowie i składzie chemicznym geosfer, w tym litosfery, atmosfery, hydrosfery i biosfery oraz zachodzących w ich obrębie naturalnych i indukowanych antropogenicznie procesach fizycznych i chemicznych IS1A_W07, IS1A_W06, IS1A_W09 Egzamin
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wykonać proste obliczenia chemiczne użyteczne w chemii i inżynierii środowiska IS1A_U07, IS1A_W05, IS1A_U17 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie
M_U002 Student potrafi wykorzystać wiedzę o wpływie warunków fizykochemicznych, szczególnie pH i potencjału redoks, na trwałość minerałów oraz migrację i akumulację pierwiastków w środowisku do wyciągania wniosków dotyczących rozwiązania konkretnego problemu środowiskowego IS1A_W05, IS1A_W06, IS1A_U17, IS1A_U04 Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Aktywność na zajęciach
M_U003 Student 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 IS1A_U07, IS1A_W05, IS1A_U12, IS1A_W06, IS1A_U17, IS1A_W16, IS1A_U04, IS1A_U01 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Sprawozdanie
M_U004 Student potrafi ocenić przydatność podstawowych metod analitycznych do określenia składu chemicznego substancji obecnych w środowisku. Umie wykonać proste pomiary i opracować ich wyniki IS1A_W19, IS1A_W05, IS1A_W21, IS1A_U17, IS1A_U11 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń
M_U005 Student potrafi wykorzystać wyniki podstawowych obliczeń termodynamiki chemicznej do wnioskowania o procesach zachodzących w środowisku IS1A_W05, IS1A_U17 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Sprawozdanie
Kompetencje społeczne
M_K001 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość dostosowania do pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadanie IS1A_K03 Sprawozdanie,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student rozumie wpływ najważniejszych procesów fizycznych i chemicznych zachodzących w strefie hipergenicznej na przemiany skał i minerałów, właściwości produktów tych przemian, powstawanie gleb oraz procesy migracji i akumulacji pierwiastków i związków chemicznych + - - - - - + - - - -
M_W002 Student posiada wiedzę dotyczącą globalnego biogeochemicznego obiegu węgla, w tym jego związków z ziemskim klimatem, tempem erozji i wietrzenia oraz rozwojem życia + - - - - - + - - - -
M_W003 Student posiada wiedzę o głównych grupach związków organicznych, ich najważniejszych właściwościach fizycznych i chemicznych oraz czynnikach wpływających na migrację i akumulację + - - - - - - - - - -
M_W004 Student 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_W005 Student posiada wiedzę o genezie, właściwościach, drogach migracji i toksyczności najważniejszych substancji zanieczyszczających środowisko + - - - - - - - - - -
M_W006 Student ma wiedzę o genezie, ewolucji, budowie i składzie chemicznym geosfer, w tym litosfery, atmosfery, hydrosfery i biosfery oraz zachodzących w ich obrębie naturalnych i indukowanych antropogenicznie procesach fizycznych i chemicznych + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wykonać proste obliczenia chemiczne użyteczne w chemii i inżynierii środowiska - - - - - - + - - - -
M_U002 Student potrafi wykorzystać wiedzę o wpływie warunków fizykochemicznych, szczególnie pH i potencjału redoks, na trwałość minerałów oraz migrację i akumulację pierwiastków w środowisku do wyciągania wniosków dotyczących rozwiązania konkretnego problemu środowiskowego + - - - - - + - - - -
M_U003 Student 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_U004 Student potrafi ocenić przydatność podstawowych metod analitycznych do określenia składu chemicznego substancji obecnych w środowisku. Umie wykonać proste pomiary i opracować ich wyniki - - - - - - + - - - -
M_U005 Student potrafi wykorzystać wyniki podstawowych obliczeń termodynamiki chemicznej do wnioskowania o procesach zachodzących w środowisku - - - - - - + - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość dostosowania do pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadanie - - - - - - + - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych, klasyfikacje geochemiczne pierwiastków, wpływ wiązań chemicznych na właściwości minerałów i innych substancji występujących w środowisku, struktura ciał stałych, kryształy (3).
Podstawy krystalochemii: diadochia, maskowanie pierwiastków śladowych, kompatybilność (2).
Powstawanie i ewolucja dystrybucji pierwiastków we Wszechświecie, powstanie Układu Słonecznego i Ziemi, przyczyny obecnego składu chemicznego Ziemi i zróżnicowania jej budowy, budowa i skład chemiczny geosfer (3).
Podstawowe elementy środowiska i ich wzajemne relacje. Atmosfera, jej pochodzenie, ewolucja, skład chemiczny i podział, rola efektu cieplarnianego w ewolucji atmosfery, nieorganiczne i organiczne zanieczyszczenia atmosfery, powstawanie i destrukcja warstwy ozonowej (2).
Hydrosfera – właściwości fizyczne i chemiczne wody, pochodzenie i ewolucja hydrosfery, najważniejsze zanieczyszczenia (3).
Koloidy i ich rola w środowisku (1).
Litosfera, skład chemiczny i mineralny. Chemia i geochemia strefy hipergenicznej, główne procesy wietrzenia chemicznego – rozpuszczanie, hydratacja, hydroliza, karbonatyzacja, procesy redoksowe, procesy adsorpcyjne, rola pH i warunków redoks (4).
Wpływ działalności człowieka na geochemię litosfery (1).
Biosfera i jej udział biosfery w procesach zachodzących w środowisku (2) Obiegi biogeochemiczne pierwiastków i innych substancji układzie: litosfera – hydrosfera – biosfera – atmosfera (3).
Elementy termodynamiki, kryteria równowagi i kierunku zachodzenia procesów geologicznych, zastosowania w hydrochemii (2).
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 (2).
Przykłady zastosowania izotopów promieniotwórczych i stałych w naukach o Ziemi (2).

Zajęcia praktyczne:

1. Metody analityczne, kryteria wyboru, wykrywalność, oznaczalność, dokładność, precyzja, metodyka reprezentatywnego opróbowania i przygotowania próbek do analiz. Spektrofotometria VIS jako przykład metody analitycznej – zasada działania, wykonanie kalibracji i pomiarów 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 chemii i inżynierii 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. Rola procesów sorpcji w problematyce środowiskowej – podstawowe pojęcia, mechanizmy procesów sorpcji, eksperymentalne wyznaczenie pojemności sorpcyjnej skały ilastej
7. 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. Pomiary wybranych wskaźników fizykochemicznych – pH, przewodność elektrolityczna właściwa, potencjał redoks

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Udział w wykładach 28 godz
Udział w zajęciach praktycznych 28 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 12 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

0,5* ocena z egzaminu + 0,5* ocena z ćwiczeń (obie muszą być pozytywne)

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość podstaw chemii, geologii i mineralogii

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

A.Polański, K.Smulikowski „Geochemia” (1969),
A.Polański „Podstawy geochemii” (1988),
Z.M.Migaszewski, A.Gałuszka „Podstawy geochemii środowiska” (2007),
A.Macioszczyk, Z.Dobrzański „Hydrogeochemia” (2007);
N.W. Skinder „Chemia a ochrona środowiska” (1995);
E. Szczepaniec-Cięciak, P. Kościelniak „Chemia środowiska – ćwiczenia i seminaria”, t. 1 i 2 (1999)
G.W. vanLoon, S.J. Duffy "Chemia środowiska" (2008)
W.M.White „Geochemistry” (2012): http://www.geo.cornell.edu/geology/classes/geo455/Chapters.HTML
W.Szczepaniak "Instrumentalne metody w analizie chemicznej" (1997)

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Bajda T. 2010. Solubility of mimetite Pb5(AsO4)3Cl at 5–55°C. Environmental Chemistry, 7, 268–278.
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. 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.
Matusik, J., Bajda, T., Manecki, M. 2008. Immobilization of aqueous cadmium by addition of phosphates.
Journal of Hazardous materials, 152, 1332-1339.
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.
Rzepa G., Bajda T., Ratajczak T. 2009. Utilization of bog iron ores as sorbents of heavy metals. Journal of
Hazardous Materials, 162: 1007–1013.
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.
Sala D, Rzepa G., 2011. Geochemistry of waters and bottom sediments in landslide lakes of the
Babiogórski National Park. Mineralogia 42, 1: 63–72.

Informacje dodatkowe:

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