GEOCHIMICA APPLICATA AI SISTEMI IDRO-AGRO-ALIMENTARI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2020/2021
- Docente
- BARBARA FACCINI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- GEO/09
Obiettivi formativi
- Il corso ha come obiettivo primario la comprensione delle interazioni tra l’ambiente naturale e le attività umane relative alla produzione di cibo, con particolare riferimento sia agli impatti che tali attività hanno sui sistemi naturali che alle possibili loro mitigazioni, nell’ottica di una agricoltura sostenibile e del contrasto ai cambiamenti climatici in atto.
Il corso si configurerà come un percorso di conoscenza che parte dalla Biosfera (intesa come l’insieme delle zone della Terra che ospitano la vita: la parte più superficiale della litosfera, l’idrosfera e i primi strati dell’atmosfera) e dalla comprensione delle sue dinamiche ed equilibri, per passare alle attuali attività umane di produzione agronomica ed alle interazioni, modifiche ed effetti avversi che tali attività hanno sulla Biosfera stessa. Lo studente sarà poi messo a conoscenza delle possibili metodologie, mezzi e strategie per ridurre gli impatti delle attività agricole e delle metodiche analitiche applicabili alle matrici idro-agro-alimentari. Nell’ottica della sicurezza alimentare e della tutela delle produzioni, specie quelle di eccellenza, una parte del corso tratterà il tema della territorialità e della tracciabilità dei prodotti agronomici, mostrando la stretta relazione che esiste tra il suolo, il clima, le pratiche agricole e l’”impronta” geochimica delle varie cultivar.
Ampio spazio sarà dedicato alla conoscenza delle cause e degli effetti del cambiamento climatico in atto ed in particolare del peso che le attività e le produzioni del comparto agro-food hanno nel contribuire alle emissioni di gas climalteranti, al fine di fornire una chiave di lettura dell’emergenza in atto e di stimolare la ricerca di soluzioni innovative ed efficaci per quella che si configura come una delle più grandi sfide che la società moderna deve affrontare. Prerequisiti
- Conoscenze acquisite nei corsi di Chimica, Geochimica, Petrografia e Mineralogia, unitamente ai concetti relativi alle principali metodologie analitiche utilizzate per l’analisi di geomateriali.
Contenuti del corso
- Il corso è strutturato in 24 lezioni di due ore per un totale di 48 ore.
- Elementi di base di geochimica e petrografia
Overview sulla composizione delle rocce, i processi di alterazione, weathering e idrolisi; relazioni tra la composizione chimica di rocce e sedimenti ed il chimismo delle acque. Concetto di ciclo geochimico degli elementi e le modifiche antropiche. Principali isotopi stabili e loro applicazioni ai sistemi idro-agro-alimentari.
- L’Habitat suolo
Genesi ed aspetti fisici dei suoli; formazione dell’habitat e sue diverse scale di osservazione. Chimica delle soluzioni circolanti; interazioni tra fattori ambientali, temperatura, umidità e clima.
La biodiversità nei suoli: microfauna, mesofauna, macrofauna e loro ruoli nell’ecosistema-suolo.
- Cicli biogeochimici degli elementi principali dei sistemi idro-agro-alimentari
Ciclo dell’azoto; metodi per la misura di specie azotate nei suoli e per la quantificazione dei tassi di trasformazione dell’azoto. Ciclo del carbonio; cenni sulle dinamiche e sulla formazione della sostanza organica. Ciclo del fosforo.
- Agricoltura e ambiente
Cenni sullo sviluppo dell’agricoltura dal 1900 ad oggi; principali pratiche agricole sia intensive che integrate che biologiche e biodinamiche.
Impatti delle pratiche agricole sull’ambiente. Metodologie per la mitigazione degli impatti negativi (trattamento dei reflui agro-zootecnici, tecniche colturali no-tillage, minimum tillage, agricoltura di precisione, etc...). Cenni sulle tecniche di coltivazione fuori-suolo.
Ammendanti inorganici ed organici per il miglioramento delle proprietà del suolo e dei substrati di coltivazione. Zeoliti naturali come ammendanti di suoli agricoli, effetti sul sistema suolo/aria/acqua. Esempi di buone pratiche mediante applicazione di zeoliti naturali (progetto ZeoLIFE, progetto ZEOLIVA).
Zeoliti naturali nel trattamento di reflui agricoli: isoterme di adsorbimento, modelli di adsorbimento e guida all’interpretazione di un’isoterma tipica.
- Tecniche di campionamento di rocce, suoli, acque e gas; metodi analitici e statistici
Tecniche di campionamento di rocce, suoli, acque interstiziali ed emissioni gassose da suoli. Analisi chimiche delle matrici idro-agro-alimentari.
Introduzione alle analisi statistiche (test parametrici e non parametrici, ANOVA, Kruskal-Wallis, test di comparazione multipla Tukey, Fisher etc., matrici di correlazione).
Esercitazioni pratiche
Campionamento di suoli nell’areale del Polo Scientifico/Tecnologico o in siti test di progetto. Analisi di alcuni parametri chimico-fisici dai campioni prelevati. Creazione di un database, elaborazione ed interpretazione dei dati.
- Sistemi idro-agro-alimentari e cambiamento climatico
Il cambiamento climatico: cause ed effetti secondo i più recenti reports dell’IPCC. I principali GHG, loro concentrazioni in atmosfera attuali e pre-industriali. I trend attesi nei vari scenari modellizzati.
L’estremizzazione degli eventi climatici, le conseguenze per il bacino del Mediterraneo. Siccità, flash floods, supercelle e tornado: i recenti eventi italiani e mondiali e le loro conseguenze ambientali ed economiche.
Il contributo delle attività agro-alimentari ai cambiamenti del clima. Le emissioni di GHG del comparto agricolo e zootecnico. La sesta estinzione di massa. Emissioni di gas spontanee e antropiche in Italia e nella Pianura Padana. Esempi e casi studio.
- Tracciabilità dei prodotti agricoli e degli alimenti
Caratterizzazione geochimica delle cultivar. Assimilazione suolo-pianta, marker geochimici ed isotopici territoriali, loro variazioni legate alle condizioni climatiche ed ai regimi pluviometrici. Concetto di territorialità e tracciabilità di vari prodotti agronomici. Influenza delle pratiche agronomiche sulla tracciabilità. Esempi e casi studio. Metodi didattici
- Il corso è organizzato in lezioni in aula e prevede una serie di esercitazioni pratiche sia in campagna che in laboratorio e in aula computer su fogli Excel.
Le lezioni in aula sono svolte tramite l’ausilio di presentazioni su schermo, costantemente aggiornate, che saranno messe a disposizione degli studenti al termine di ogni argomento trattato. Modalità di verifica dell'apprendimento
- La verifica della comprensione degli argomenti trattati nel corso consisterà nella presentazione orale di un lavoro scientifico (scelto tra quelli proposti dal docente) come se fosse un lavoro “originale”. Lo studente dovrà mostrare di avere acquisito la capacità di riprodurre calcoli, elaborazioni grafiche e modellistiche e di discutere risultati e conclusioni di fronte ad un pubblico informato (studenti del corso e dottorandi). Durante la presentazione verranno inoltre proposti quesiti sui vari argomenti trattati nel corso, inerenti le tematiche affrontate nel lavoro scientifico oggetto di discussione.
Testi di riferimento
- Lo studio sarà coadiuvato da dispense (le slides utilizzate a lezione, in formato pdf), da articoli scientifici e file audio-video; tutto il materiale ed i link verranno messi a disposizione nel sito docente.
Testi consigliati per approfondimenti sono:
- Faure G., 1998. "Principles and Applications of Geochemistry", 2nd ed., Prentice Hall.
- Dazzi C., 2003. “Fondamenti di Pedologia”, Edizioni Le Penseur.
