Course Syllabus
Obiettivi
L’insegnamento ha l’obiettivo di far acquisire agli studenti:
- la conoscenza
* delle principali categorie di contaminanti delle acque sotterranee e le relative possibili sorgenti;
* dei principali processi che governano il movimento dei contaminanti nelle acque sotterranee;
* delle principali tecniche di bonifica delle acque sotterranee e le relative modalità di esecuzione;
- la capacità di
* utilizzare gli strumenti utili alla valutazione dei principali processi, sia naturali che antropogenici, che determinano la qualità delle acque sotterranee;
* elaborare un modello concettuale di un sito contaminato.
Al termine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di risolvere problemi relativi alla contaminazione delle acque sotterranee, spaziando dall’impostazione di una caratterizzazione idrogeochimica alla scelta delle tecniche di bonifica più idonee.
Contenuti sintetici
Principali processi idrogeochimici nelle acque sotterranee.
Caratteristiche dei contaminanti e delle modalità di propagazione nelle acque sotterranee.
Metodiche di indagine per la definizione del modello concettuale idrogeochimico, compresa l’analisi degli isotopi stabili.
Metodiche per la bonifica delle acque sotterranee.
Legislazione e linee guida per il monitoraggio e la bonifica.
Analisi di casi studio.
Programma esteso
Concetti di base di idrochimica - concentrazioni ed incertezze, termodinamica dei sistemi acquosi, parametri chimico-fisici
Concetti di base di idrogeologia – parametri idrogeologici, legge di Darcy, equazione di flusso, reti di flusso.
Processi idrogeochimici nelle acque sotterranee – reazioni di dissociazione, weathering, dissoluzione dei gas, reazioni redox.
Trasporto dei contaminanti nelle acque sotterranee – advezione, diffusione, dispersione, adsorbimento, trasporto multifase.
Contaminanti inorganici e organici nelle acque sotterranee – origine, caratteristiche, frequenza e distribuzione dei principali contaminanti delle falde.
Isotopi stabili – principi generali e tracciamento delle contaminazioni e della ricarica degli acquiferi.
Tecniche di bonifica delle acque sotterranee - principi di funzionamento, fattori di influenza, tempi di funzionamento, monitoraggio.
Legislazione e linee guida – siti contaminati, monitoraggio, valori di fondo, bonifiche.
Analisi di casi studio per la costruzione del modello concettuale del sito contaminato.
Esercitazioni pratiche di consolidamento delle conoscenze acquisite.
Prerequisiti
Conoscenze base di idrogeologia e di idrochimica.
Modalità didattica
- 20 lezioni da 2 ore di didattica erogativa in presenza
- 5 esercitazioni da 2 ore di didattica interattiva in presenza, di cui
* 2 esercitazioni da 2 ore tramite laboratori informatici virtuali
* 3 esercitazioni da 2 ore con l'analisi di casi studio reali
Materiale didattico
Dispense e materiale bibliografico fornito dal docente.
Libri di testo raccomandati:
* Ingegneria degli acquiferi - Di Molfetta A. e Sethi R. (2012). Springer.
* Groundwater Geochemistry and Isotopes - Clark I. (2015). CRC Press.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo Semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
La prova finale si svolgerà con un colloquio orale, strutturato in:
* una prima parte in cui lo studente esporrà, tramite presentazione con slides, i risultati di un compito di esame relativo all’analisi critica di un articolo scientifico sulle tematiche affrontate (durata della presentazione di 10-15 min); in questa parte verranno valutate le capacità di comprensione critica, esposizione e comunicazione di un testo scientifico;
* una seconda parte di discussione, con 2-3 domande principali, sui temi trattati nell’insegnamento (durata di 20-30 min); in questa parte verrà valutato il grado di conoscenze acquisite e le capacità di applicazione degli strumenti interpretativi acquisiti.
La valutazione prevede l’attribuzione di un punteggio complessivo massimo di 30/30 (massimo di 10/30 per la prima parte di presentazione e di 20/30 per la seconda parte di domande sul programma).
Orario di ricevimento
Su appuntamento contattando il docente per email: marco.rotiroti@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
The aim of the course is to enable students to acquire the:
- knowledge of
* main contaminants of groundwater and their possible sources;
* main processes governing the fate and transport of contaminants in groundwater;
* main remediation techniques of contaminated groundwater and their operational characteristics;
- ability to
* use the proper tools for assessing main processes, either natural or anthropogenic, that determine the quality of groundwater;
* build the conceptual model of a contaminated site.
At the end of the course students will be able to solve problems related to groundwater contamination, ranging from the design of hydrogeochemical characterization to the selection of proper remediation techniques.
Contents
Main hydrogeochemical processes in groundwater.
Contaminants’ characteristics and transport processes in groundwater.
Investigation techniques supporting the implementation of hydrogeological conceptual models, including stable isotopes analysis.
Groundwater remediation techniques.
Legislation and guidelines for groundwater monitoring and remediation.
Case study analysis.
Detailed program
Basic concepts of hydrochemistry - concentrations and uncertainties, thermodynamics of aqueous systems, physico-chemical parameters
Basic concepts of hydrogeology - hydrogeological parameters, Darcy's law, flow equation, flow networks.
Hydrogeochemical processes in groundwater - dissociation reactions, weathering, gas dissolution, redox reactions.
Transport of contaminants in groundwater - advection, diffusion, dispersion, adsorption, multiphase transport.
Inorganic and organic contaminants in groundwater - origin, characteristics, frequency and distribution of the main contaminants in groundwater.
Stable isotopes - general principles, contamination tracing and aquifer recharge tracing.
Groundwater remediation techniques – operating principles, influencing factors, operating times, monitoring.
Legislation and guidelines – contaminated sites, monitoring, background values, remediation.
Analysis of case studies for the construction of a conceptual model of the contaminated site.
Practical exercises to consolidate the knowledge acquired.
Prerequisites
Basic knowledge of hydrogeology and hydrochemistry.
Teaching form
- 20 two-hour lectures of in-presence delivered didactics.
- 5 two-hour practical classes, in-presence interactive teaching, divided into:
* 2 two-hour exercises using virtual computer labs
* 3 two-hour exercises with analysis of real case studies
Textbook and teaching resource
Slides and texts provided by the teacher.
Recommended textbooks:
* Ingegneria degli acquiferi - Di Molfetta A. e Sethi R. (2012). Springer.
* Groundwater Geochemistry and Isotopes - Clark I. (2015). CRC Press.
Semester
First Semester.
Assessment method
The final examination will take the form of an oral interview, structured in:
* a first part in which the student will expose, by means of presentation with slides, the results of an assignment involving the critical analysis of a scientific paper on the topics covered by the course (duration of the presentation 10-15 min); in this part, the ability to critically understand, expose and communicate a scientific text will be evaluated;
* a second part of discussion, with 2-3 main questions, on the topics covered by the course (duration of 20-30 min); in this part the degree of knowledge acquired and the ability to apply the interpretative tools acquired will be evaluated.
The evaluation will award a maximum total score of 30/30 (maximum of 10/30 for the first part of presentation and 20/30 for the second part of program questions).
Office hours
By appointment by contacting the teacher by email: marco.rotiroti@unimib.it
Sustainable Development Goals
Staff
-
Marco Rotiroti
