Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Geochemia
Tok studiów:
2015/2016
Kod:
BOS-1-403-s
Wydział:
Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Ochrona Środowiska
Semestr:
4
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Bajda Tomasz (bajda@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 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 Egzamin
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 Egzamin
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 Egzamin,
Kolokwium
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 Egzamin,
Kolokwium
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 Egzamin
Umiejętności
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 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt
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 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt,
Wykonanie ćwiczeń
M_U003 Potrafi wykorzystać wyniki podstawowych obliczeń termodynamiki chemicznej do wnioskowania o procesach zachodzących w środowisku OS1A_U01, OS1A_W10, OS1A_U17 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt,
Wykonanie ćwiczeń
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 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Projekt,
Wykonanie ćwiczeń
M_U006 Potrafi wykonać proste obliczenia chemiczne użyteczne w geochemii i ochronie środowiska OS1A_U01, OS1A_W10 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt,
Wykonanie ćwiczeń
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi współdziałać i pracować w grupie OS1A_K02 Wykonanie projektu,
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 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 + - - - - - - - - - -
Umiejętności
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 - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi współdziałać i pracować w grupie - + - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

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

Ćwiczenia audytoryjne:

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.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 87 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w wykładach 28 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 14 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 31 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 10 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 4 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość podstaw chemii, geologii i mineralogii

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

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.
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.

Informacje dodatkowe:

Brak