Fizyka i chemia gleb

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi procesami i zjawiskami zachodzącymi w środowisku glebowym, zaznajomienie z polowymi i laboratoryjnymi metodami ich analizy, systematyką gleb Polski i ich bonitacją oraz treścią map glebo-wo-rolniczych.

Ponadto zapoznanie studentów z przyczynami, skutkami oraz typami degradacji spowodowanymi działalnością różnych gałęzi przemysłu. Nabycie umiejętności oceny rodzaju i stopnia degradacji, doboru odpowiednich kierunków i metod rekultywacji terenów zdegradowanych. Poznanie zasad opracowywania dokumentacji projektowej i wdrażania w praktyce poszczególnych etapów procesu rekultywacji.

Wykłady:

Gleba jako element środowiska przyrodniczego. Definicja gleby, funkcje gleby w biotopie, praktyczne aspekty gleboznawstwa w inżynierii środowiska. Powstawanie i kształtowanie się gleb w Polsce. Czynniki glebotwórcze, procesy glebotwórcze.

Morfologia gleby, dokumentacja odkrywki glebowej. Metody badania gleb. Definicje zasobności, żyzności i produkcyjności gleby. Ocena jakości gleby (klasy bonitacyjne, kompleksy przydatności rolniczej).

Właściwości fizyczne, wodne i powietrzno-wodne gleb.

Właściwości sorpcyjne i chemiczne gleb. Rodzaje sorpcji, znaczenie sorpcji dla roślin, wpływ właściwości sorpcyjnych na jakość gleby. Właściwości buforowe gleb. Pierwiastki występujące w glebach (makro i mikroelementy).

Materia organiczna gleby i organizmy glebowe. Powstawanie próchnicy. Rola i znaczenie próchnicy glebowej.

Zasady ochrony gleb.

Podstawowe pojęcia z zakresu rekultywacji gleb zdegradowanych, przyczyny i typy degradacji, potrzeby rekultywacyjne w Polsce i na świecie. Ogólne zasady rekultywacji gleb zdegradowanych.

Rekultywacja terenów zdegradowanych przez górnictwo węgla brunatnego.

Rekultywacja terenów zdegradowanych przez górnictwo węgla kamiennego. Szkody górnicze.

Rekultywacja terenów zdegradowanych przez zakłady energetyczne.

Rekultywacja terenów zdegradowanych przez górnictwo i przemysł przeróbczy metali kolorowych (cynk, ołów, miedź)

Rekultywacja terenów zdegradowanych przez związki ropopochodne i metale ciężkie.

Rekultywacja terenów zdegradowanych przez przemysł chemiczny.

Ochrona gleb o szczególnych walorach przyrodniczych i produkcyjnych.

Ćwiczenia:

Wybrane właściwości fizyczne gleb. Skład granulometryczny gleby. Metody oznaczania składu mechanicznego. Oznaczanie składu granulometrycznego metodą Casagrande’a w modyfikacji Prószyńskiego i metodą organoleptyczną.

Właściwości fizyko-wodne gleby. Oznaczanie właściwości fizyko-wodnych metodą cylinderkową Kopecky’ego (pobór próbek gleby w terenie, oznaczenie ww. właściwości w laboratorium i ich obliczenie). Oznaczanie gęstości fazy stałej gleby. Rozwiązywanie zadań dotyczących ww. właściwości.

Właściwości chemiczne gleby. Oznaczanie odczynu gleby metodą polową i laboratoryjną; oznaczanie węglanu wapnia i zasolenia gleby.

Potencjał wodny gleby. Krzywa charakterystyki wodnej – laboratoryjne metody oznaczania oraz zastosowanie krzywej pF.

Obliczanie modelu van Genuchtena i rysowanie krzywej pF.

Obliczenia dotyczące zastosowania krzywej pF.

Systematyka gleb Polski. Procesy glebotwórcze. Przegląd podstawowych typów gleb.

Treść mapy glebowo-rolniczej. Ćwiczenie dotyczące „czytania” informacji zawartych na mapach glebowo-rolniczych.

Aspekty prawne rekultywacji. Zakres faz rekultywacji. Rozpoznanie rodzaju i stopnia degradacji gleb. Zakres i metodyka badań terenowych.

Rodzaje, przyczyny i skutki degradacji gleb: degradacja chemiczna (zakwaszenie, alkalizacja, zasolenie, skażenie metalami ciężkimi, skażenie związkami ropopochodnymi), degradacja hydrologiczna (przesuszenie i zawodnienie), degradacja geomechaniczna, ubytek próchnicy.

Technologie oczyszczania gleb z zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych metodami in situ i ex situ (m.in. bioremediacja, fitoremediacja, oczyszczenie termiczne, próżniowe usuwanie zanieczyszczeń, odmywanie zanieczyszczeń, chemiczne i fotochemiczne utlenianie/redukcja, elektrooczyszczanie, immobilizacja zanieczyszczeń) .

Projekt rekultywacji technicznej i biologicznej zdegradowanych gleb. Ocena stopnia degradacji środowiska i dobór odpowiednich technik rekultywacji technicznej. Obliczenie bilansu mas ziemnych i wyznaczenie rzędnej niwelety po rekultywacji. Zaprojektowanie zabiegów rekultywacji biologicznej, zabiegów agrotechnicznych i dobór odpowiednich gatunków drzew i krzewów. Wykonanie załączników graficznych do projektu w technice komputerowej z wykorzystanie programów z pakietu CAD.

1.Karczewska A. 2008. Ochrona gleb i rekultywacja terenów zdegradowanych. Wydawnictwo UP Wrocław

2.Komornicki T., Oleksynowa K., Jakubiec J., Miechówka A. 1998. Przewodnik do ćwiczeń z gleboznawstwa i geologii. Cz. III. Systematyka gleb i gleboznawstwo terenowe. AR Kra-ków.

3.Komornicki T., Oleksynowa K., Tokaj J., Jakubiec J. 1991. Przewodnik do ćwiczeń z gleboznawstwa i geologii. Cz. II. Metody laboratoryjne analizy gleb. AR Kraków.

4.Koreleski K. 1985. Ochrona i rekultywacja gruntów. AR, Kraków.

5.Kowalik P. 2001. Ochrona środowiska glebowego. PWN, Warszawa.

6.Maciak F. 1996. Materiały do ćwiczeń z rekultywacji terenów zdegradowanych. SGGW, Warszawa.

7.Maciak F. 1996. Ochrona i rekultywacja środowiska. SGGW, W-wa.

8.Mocek A., Drzymała S. 2010. Geneza, analiza i klasyfikacja gleb. Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu.

9.Zawadzki S. 2000. Gleboznawstwo. PWRiL Warszawa.

Wiedza:

Student zna definicję i funkcje gleby w biotopie. Zna wpływ czynników glebotwórczych i procesów glebotwórczych na powstawanie i kształtowanie się gleb. Zna systematykę gleb Polski. Zna podstawowe symbole poziomów glebowych. Opisuje podstawowe typy i podtypy gleb. Zna metody badania gleb i oceny ich jakości. Zna cechy morfologiczne gleb oraz zakres dokumentacji odkrywki glebowej.

Zna zasady oceny jakości gleby (klasy bonitacyjne, kompleksy przydatności rolniczej).

Zna podstawowe właściwości fizyczne, wodne i powietrzno-wodne gleb. Zna podstawowe właściwości chemiczne gleb oraz rodzaje sorpcji i jej wpływ na jakość gleby. Zna makro i mikroelementy występujące w glebach. Zna proces powstawania próchnicy oraz jej rolę i znaczenie w glebie. Definiuje zasobność, żyzność i produkcyjność gleby. Zna zasady ochrony gleb.

Zna aspekty prawne i wytyczne rekultywacji terenów zdegradowanych. Zna podstawowe pojęcia z zakresu rekultywacji gleb zdegradowanych i potrzeb rekultywacyjne w Polsce i na świecie. Zna rodzaje, przyczyny i skutki degradacji gleb (m.in. chemicznej, hydrologicznej, geomechanicznej). Zna zasady i warunki stosowania odpowiednich metod rekultywacji gleb zdegradowanych przez różne gałęzie przemysłu.

Zna zasady ochrony gleb o szczególnych walorach przyrodniczych i produkcyjnych. Zna kategorie ochrony gruntów rolnych w Polsce.

Umiejętności:

Posiada umiejętność pobrania próbek gleby o naruszonej i nienaruszonej strukturze w celu oznaczenia właściwości fizycznych i chemicznych gleby. Potrafi oznaczyć w laboratorium właściwości fizyczne, fizykowodne i chemiczne gleby.

Posiada umiejętność wykreślania krzywej charakterystyki wodnej na podstawie danych uzyskanych z obliczonego modelu van Genuchtena. Potrafi analizować zastosowanie krzywej pF. Umie rozwiązać proste zadania obliczeniowe związane z oznaczonymi właściwościami gleby.

Posiada umiejętność opisywania właściwości gleb określonego typu i ich klasyfikowania do odpowiedniej jednostki systematycznej (działu, rzędu). Potrafi opisać symbolami profil glebowy.

Posiada umiejętność „czytania” map glebowo-rolniczych.

Potrafi na podstawie różnych źródeł uzyskać informacje na temat różnych rodzajów degradacji gleb, potrafi dokonać ich interpretacji, wyciągać wnioski, formułować i uzasadniać opinie. Potrafi dokonać interpretacji wyników badań gleb i gruntów, zidentyfikować potencjalne źródła zanieczyszczeń, ocenić stan środowiska i dobrać odpowiednie technologie rekultywacji.

Potrafi na podstawie wyników badań środowiskowych zaprojektować odpowiednie technologie rekultywacji technicznej i biologicznej gleb.

Potrafi odczytać rysunki geodezyjne, potrafi sporządzić dokumentacje graficzną oraz opracować i wykorzystać w projektowaniu programy komputerowe, w tym oprogramowanie pakietu CAD.

Kompetencje społeczne:

Prawidłowo identyfikuje pozatechniczne skutki działalności inżynierskiej, w tym ich wpływ na środowisko, i potrafi eliminować lub minimalizować powstające zagrożenia.

Potrafi pracować indywidualnie i w zespole; umie oszacować czas potrzebny na realizację zleconego zadania; potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminów

Oceny formujące (ćwiczenia):

1. Poprawnie wykonane oznaczenia właściwości fizycznych i chemicznych gleb.

2. Poprawnie wykonane sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych oraz obliczenia właściwości fizyko-wodnych gleb, obliczenie oraz wykreślenie krzywej charakterystyki wodnej gleby.

Obliczenie oceny stopnia degradacji terenu.

3. Uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium tj. powyżej 60% poprawnych odpowiedzi.

Wykłady:

Egzamin pisemny z całości wiedzy przedstawionej na wykładach i ćwiczeniach (test jednokrotnego wyboru). Uzyskanie poprawnych odpowiedzi z testu powyżej 60%.