Laurea magistrale in Biologia dell'Ambiente

Mineralogia ambientale

Environmental mineralogy

Anno accademico 2020/2021

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Risultati dell'apprendimento attesi
• Modalità di insegnamento
• Modalità di verifica dell'apprendimento
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

L’insegnamento ha l’obiettivo di fornire conoscenze teoriche e pratiche relative a: minerali naturali e sintetici che possono determinare problematiche ambientali e sanitarie o che possono essere utilizzati per bonifiche ambientali; tecniche adatte per valutare situazioni di inquinamento e per identificare minerali utili a disinquinamenti specifici.

L’insegnamento fornirà inoltre conoscenze sulla dispersione di particelle minerali (e inorganiche in genere) in vari ambienti e da differenti sorgenti, in seguito a fenomeni naturali e ad attività antropiche, e sulla loro interazione con la biosfera.

Obiettivo dell’insegnamento è anche fornire il lessico tecnico-scientifico utile alle indagini ambientali di ambito mineralogico e orientarsi nella articolata normativa italiana.

Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Gli studenti acquisiranno conoscenza nell’ambito delle interazioni tra minerali e biosfera in termini di possibile inquinamento di varie matrici, di ricadute sanitarie in seguito a vari tipi di esposizione e di disinquinamento ottenibile mediante l’utilizzo di specifici minerali.
Gli studenti saranno in grado di conoscere e comprendere: quali possono essere gli effetti negativi della presenza di particelle inorganiche (naturali o sintetiche), tra cui minerali, presenti nelle diverse matrici; quali possono essere le sorgenti e le cause di aerodispersione; quali minerali possono essere utilizzati per azioni di disinquinamento.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Gli studenti saranno in grado di valutare quali tecniche utilizzare per valutare la presenza come inquinanti di particelle inorganiche (naturali e sintetiche), tra cui i minerali, il grado di inquinamento, le sorgenti e le cause di aerodispersione così da poter fornire indicazioni utili per il contenimento o l’eliminazione della problematica. Saranno inoltre in grado di valutare quali dati sono necessari per identificare i minerali adatti per specifici disinquinamenti.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Gli studenti saranno in grado di valutare quali strategie scegliere per: analizzare lo stato dell’ambiente, relativamente alle varie matrici e alle particelle inorganiche (naturali e sintetiche), tra cui i minerali; stabilire quali possono essere le sorgenti e le cause di dispersione che determinano una alterazione dell’ambiente; determinare i tipi di minerali adatti a specifiche attività di disinquinamento.
Gli studenti saranno inoltre in grado di tenere conto della normativa nazionale e delle linee-guida nella adozione delle strategie utili per valutare le possibili interazioni tra minerali e particelle inorganiche l.s. con la biosfera.

ABILITÀ COMUNICATIVE
Gli studenti acquisiranno un adatto lessico tecnico-scientifico e la capacità di comunicare sia i vari fenomeni scientifici sia le strategie utili a monitoraggio e gestione delle varie matrici. Le abilità acquisite saranno adatte alla disseminazione sia all’interno della comunità scientifica sia a portatori di interesse e al pubblico.

CAPACITA’ DI APPRENDERE
Gli studenti saranno in grado di approfondire le tematiche affrontate, di aggiornarsi su nuove tecniche di indagine e su nuove normative e linee-guida e pertanto di rinnovare in continuità adeguatamente l’approccio adatto, relativamente alle particelle inorganiche (naturali e sintetiche), tra cui i minerali, a monitorare e gestire lo stato dell’ambiente così come le interazioni con la biosfera.

Modalità di insegnamento

L'insegnamento viene erogato attraverso lezioni in aula, esercitazioni in aula e molteplici attività in laboratorio.

Le esercitazioni saranno svolte in aula suddividendo gli studenti in piccoli gruppi così da incentivare il lavoro di gruppo e le interazioni. Le attività saranno guidate dal personale docente e i dati ottenuti saranno collegialmente commentati.

Nelle attività di laboratorio gli studenti, in prima persona e in gruppi poco numerosi (di 5-6 studenti), osserveranno e selezioneranno campioni di minerali e di fibre inorganiche e di materiali che li contengono, li prepareranno per le successive indagini attraverso 3 differenti tecniche, effettueranno la raccolta dei dati agli strumenti e infine rielaboreranno i dati ottenuti. Le varie fasi operative saranno guidate dai docenti e discusse collegialmente con gli studenti.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Colloquio orale con domande volte a valutare conoscenze specifiche, capacità di collegamento e autonomia e capacità di giudizio nella valutazione delle strategie più adatte alla valutazione e gestione di specifiche situazioni.

In seguito all’emergenza sanitaria dovuta a COVID 19 e finchè non sarà possibile effettuare esami in presenza, l'esame sarà si svolgerà in modalità telematica tramite la piattaforma Webex.

Oral interview with questions aimed at evaluating specific knowledge, ability to connect and autonomy and judgment in the evaluation of the most suitable strategies for the evaluation and management of specific situations.

Following the health emergency due to COVID 19 and as long as it is not possible to carry out exams in presence, the exam will take place electronically via the Webex platform.

Programma

Caratteristiche mineralogiche dei minerali classificati amianti e di minerali asbestiformi. Estrazione degli amianti, utilizzi passati e attuali; manufatti contenenti amianto (MCA) in opera, degrado, recupero, bonifiche, rifiuti contenenti amianto, conferimento in discarica.

Dispersione di amianti e minerali asbestiformi da MCA e da rocce; presenza e diffusione in aria, acqua, rocce, terreni, organismi umani e animali. Cause di dispersione.

Differenti tipi di esposizioni attuali a fibre di amianto e a minerali asbestiformi e impatto sulla salute umana ed animale. Legislazione italiana su amianti, minerali asbestiformi. Metodi di indagine di aria, acqua, rocce, suoli, manufatti, organismi umani e animali per la rilevazione della presenza di amianti e minerali asbestiformi e valutazione dello stato di inquinamento.

Fibre sostitutive inorganiche naturali e artificiali con particolare riferimento alle fibre artificiali vetrose, al loro utilizzo attuale, alla diffusione nell’ambiente e alle conseguenze sanitarie emergenti.

Particolato atmosferico (PM): morfologia e dimensioni, sorgenti e trasporto, inquinamento, impatto sulla salute umana, metodi di campionamento e di indagine, normativa attuale.

Argille e minerali argillosi: proprietà delle argille; caratteristiche chimiche, fisiche e strutturali di minerali argillosi. Settori e modalità di applicazione di argille e minerali argillosi con particolare riferimento all'ambiente. Identificazione e caratterizzazione di argille e minerali argillosi utili per azioni di disinquinamento.

Caratteristiche mineralogiche della silice libera cristallina e interazione della frazione respirabile con organismi e ambiente.

Caratteristiche chimiche, fisiche e strutturali di zeolititi e di zeoliti naturali e sintetiche. Settori e modalità di applicazione di zeoliti naturali e sintetiche e di zeolititi. Identificazione e caratterizzazione di zeolititi e di zeoliti naturali e sintetiche. Utilizzi di zeoliti e di zeolititi per bonifiche ambientali. Problematiche ambientali e sanitarie correlate ad alcune varietà specifiche di zeoliti.

Biominerali: processi di biomineralizzazione; biominerali fisiologici e patologici nell'organismo umano; biominerali negli animali (es. batteri magnetotattici, diatomee, spugne, meduse, echinodermi) e nei vegetali.

Preparazione di campioni per indagini mediante XRPD. Raccolta dei diffrattogrammi ed elaborazione dei dati per l’identificazione delle fasi cristalline.

Preparazione di campioni per indagini mediante SEM-EDS. Osservazioni morfologiche ed analisi chimiche mediante SEM-EDS dei campioni preparati e di particelle inorganiche aerodisperse raccolte su membrana per PM2.5. Rielaborazione dei dati per l’identificazione delle fasi inorganiche.

Preparazione di campioni per indagini mediante TEM-EDS. Osservazioni morfologiche, raccolta delle diffrazioni elettroniche ed analisi chimiche mediante TEM-EDS dei campioni preparati. Rielaborazione dei dati per l’identificazione delle fasi inorganiche.

Mineralogical characteristics of asbestos classified minerals and asbestiform minerals (not asbestos classified). Extraction of asbestos, past and current uses; asbestos-containing materials (ACM) products in place, degradation, recovery, remediation, asbestos-containing waste, landfilling.

Dispersion of asbestos and asbestiform minerals from ACM and rocks; presence and diffusion in air, water, rocks, soils, human and animal organisms. Causes of dispersion.

Different types of current exposures to asbestos fibres and asbestiform minerals and impact on human and animal health. Italian legislation on asbestos and asbestiform minerals. Methods of investigation of air, water, rocks, soils, artefacts, human and animal organisms for the detection of the presence of asbestos and asbestiform minerals and assessment of the state of pollution.

Natural and artificial inorganic substitute fibers with a thorough examination of man made vitreous fibers, their current use, diffusion in the environment and emerging health consequences.

Particulate matter (PM): morphology and dimensions, sources and transport, pollution, impact on human health, sampling and survey methods, current legislation.

Clays and clay minerals: properties of clays; chemical, physical and structural characteristics of clay minerals. Sectors and methods of application of clays and clay minerals with a thorough examination to the environment. Identification and characterization of clays and clay minerals useful for remediation actions.

Mineralogical characteristics of respirable crystalline silica (RCS) and interaction with organisms and the environment.

Chemical, physical and structural characteristics of zeolitites and natural and synthetic zeolites. Sectors and methods of application of natural and synthetic zeolites and zeolitites. Identification and characterization of natural and synthetic zeolites and zeolitites. Use of zeolites and zeolitites for environmental remediation. Environmental and health issues related to some specific varieties of zeolites.

Biominerals: biomineralization processes; physiological and pathological biominerals in the human organism; biominerals in animals (e.g. magnetotactic bacteria, diatoms, sponges, jellyfish, echinoderms) and in plants.

Preparation of samples for X-ray powder diffractometry (XRPD) investigations. Collection of diffractograms and data processing for the identification of crystalline phases.

Preparation of samples for SEM-EDS investigations. Morphological observations and chemical analysis by SEM-EDS of prepared samples and airborne inorganic particles collected on a membrane for PM2.5. Data elaboration for the identification of inorganic phases.

Preparation of samples for investigations using TEM-EDS. Morphological observations, collection of electronic diffraction data and chemical analyses by TEM-EDS of the prepared samples. Data elaboration for the identification of inorganic phases.

Il materiale didattico presentato a lezione è reso disponibile dal docente, prima di ogni lezione, sulla pagina del Corso di Studi.

I testi base consigliati per il corso sono:
C. Klein. Mineralogia. Zanichelli, 2004;
G.D. Guthrie, B.T. Mossman (eds.). Health effects of mineral dusts.
Mineralogical Society of America, Washington, 1993;
O. Selinus et al. (eds.). Essentials of Medical Geology. Elsevier Academic Press, Oxford, 2005.

I testi sono disponibili presso la biblioteca "G. Spezia" del Dipartimento di Scienze della Terra.

Orario lezioni

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