ECTS - University of Pisa
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ENVIRONMENTAL MONITORING
SILVIA PAMPANA
Academic year2023/24
CourseSUSTAINABLE AGRICULTURAL SYSTEMS
Code2057Z
Credits3
PeriodSemester 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
MONITORAGGIO AMBIENTALE (LAVORO GUIDATO)NNLEZIONI32
SILVIA PAMPANA unimap
NICOLA SILVESTRI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Al termine del corso:

  • lo studente prenderà consapevolezza dell’importanza del monitoraggio ambientale nella valutazione della sostenibilità dei sistemi di produzione agricola;
  • lo studente avrà acquisito le conoscenze necessarie per definire le modalità più opportune di monitoraggio in termini di attrezzature da utilizzare, punti da campionare, frequenza di campionamento, risultati attesi;
  • lo studente risulterà in grado di interpretare i risultati che derivano dallo svolgimento delle attività di monitoraggio e di individuare i possibili interventi correttivi nella conduzione agronomica.
Knowledge

At the end of this course:

  • the student will become aware of the importance of environmental monitoring in assessing the sustainability of agricultural systems;
  • the student will acquire the necessary knowledge to define the most appropriate monitoring methods (i.e., types of equipment to be used, points to be sampled, sampling frequency, and expected results);
  • the student will be able to interpret the results obtained with the monitoring activities and to identify possible corrective actions in agronomic management.
Modalità di verifica delle conoscenze

Per l'accertamento delle conoscenze saranno organizzate apposite occasioni di verifica in itinere che si svolgeranno nell’ambito delle ore destinate a esercitazioni e workshop finalizzati oltre che alla valutazione delle conoscenze acquisite, anche all’approfondimento di tematiche specifiche. In particolare:

  • i fenomeni erosivi ed i fattori in grado di innescarne lo sviluppo, di accrescere la vulnerabilità del territorio e di mitigarne gli effetti;
  • le dinamiche di rilascio di nutrienti dai campi coltivati;
  • la determinazione della concentrazione, della portata e del carico dei soluti all’interno di un corso d’acqua e l’importanza dei fenomeni in-stream e out-stream;
  • la scelta fra il monitoraggio continuo e discontinuo. I vantaggi e i limiti del ricorso alle sonde multiparametriche e ai campionamenti periodici;
  • la pianificazione del campionamento del terreno (random, regolare, stratificato) e le conseguenti tecniche di elaborazione dei risultati;
  • la scelta dei parametri da analizzare.
Assessment criteria of knowledge

Knowledge will be assessed in itinere during special check opportunities between teachers and students within the hours for exercises aimed not only at the evaluation of the acquired knowledge, but also at the deepening of more specific topics. In particular:

  • knowledge of erosive phenomena and of the factors triggering their development, increasing the vulnerability of the territory and mitigating their effects;
  • the dynamics of nutrient release from cultivated fields;
  • the determination of the concentration, flow rate, and load of solutes within a watercourse and the importance of in-stream and out-stream phenomena;
  • the choice between continuous and discontinuous monitoring. Advantages and limitations of multiparameter probes and periodic sampling;
  • the planning of soil sampling (random, regular, stratified) and consistent techniques for processing the results;
  • the selection of the parameters to be analyzed.
Capacità

Al termine del corso:

  • lo studente avrà acquisito la capacità di pianificare un programma di monitoraggio ambientale, valutando criticamente i fabbisogni conoscitivi, i costi previsti e l’affidabilità dei risultati attesi;
  • lo studente inoltre si sarà impossessato degli strumenti necessari alla elaborazione e alla corretta interpretazione dei risultati prodotti con le attività di monitoraggio.
Skills

At the end of the course:

  • the student will acquire the ability to plan an environmental monitoring program and to critically evaluate the data needed, the anticipated costs, and the reliability of the expected results;
  • the student will control the tools to correctly process and interpret  the results produced by the monitoring activities.
Modalità di verifica delle capacità

Durante lo svolgimento del corso ci saranno appositi momenti di accertamento durante i quali lo studente dovrà dimostrare di:

  • avere acquisito le capacità per svolgere semplici esercizi di calcolo
  • avere acquisito la capacità di rappresentare adeguatamente i risultati del monitoraggio
Assessment criteria of skills

While performing the course, specific assessment sessions will be carried out during which the student will have to demonstrate:

  • have acquired the skills to carry out simple computational exercises;
  • have acquired the ability to adequately represent the results of monitoring.
Comportamenti

Alla fine del corso lo studente potrà acquisire e/o sviluppare:

  • la capacità di impostare un programma di monitoraggio ambientale in grado di evidenziare i possibili fenomeni di alterazione ambientale di interesse;
  • la capacità di individuare le determinazioni analitiche necessarie a mettere in evidenza l’entità di eventuali impatti ambientali causati dallo svolgimento dell’attività agricola;
  • la capacità di valutare la pericolosità e il rischio legati a tali impatti.
Behaviors

At the end of the course, the student will acquire and / or further develop:

  • the ability to set up an environmental monitoring program capable of highlighting possible phenomena of environmental alteration; 
  • the ability to identify the mandatory analytical assessments to highlight the extent of possible environmental impacts determined by agricultural activities;
  • the ability to assess the danger and the risk associated with those impacts.
Modalità di verifica dei comportamenti

La verifica dei comportamenti sarà effettuata:

  • durante le esercitazioni ed i workshop;
  • durante le lezioni finalizzate a valutare il comportamento dello studente di fronte alle problematiche poste dal docente.
Assessment criteria of behaviors

The behaviors will be assessed:

  • during the exercises and workshops;
  • during lessons aimed at assessing the student's behavior handling the problems raised by the teachers.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Per affrontare l'insegnamento di monitoraggio ambientale sono necessarie le conoscenze iniziali di:

  • chimica generale e organica;
  • chimica del suolo;
  • ecologia agraria;
  • agronomia generale.
Prerequisites

To deal with the learning of environmental monitoring is requested an initial knowledge on:

  • organic and inorganic chemistry;
  • soil chemistry;
  • agricultural ecology;
  • agronomy.
Indicazioni metodologiche
  • le lezioni frontali si svolgono con l'ausilio di slides;
  • le esercitazioni vengono effettuate utilizzando il PC e SW dedicati;
  • le esercitazioni in campagna prevedono la visita ad impianti e siti di monitoraggio;
  • sul sito E-learning è fornito il materiale didattico utilizzato nelle lezioni frontali ma anche articoli, sitografia e altro materiale aggiuntivo
  • l'interazione tra docenti e studenti avviene anche mediante ricevimenti, posta elettronica e mediante gli studenti consiglieri;
  • non sono previste prove intermedie.
Teaching methods
  • lectures are held with the help of slides;
  • the exercises are carried out using the dedicated PC and SW;
  • the exercises in the countryside include visits to monitoring plants already operating;
  • the didactic material used in the lectures is provided on the E-learning site, as well as articles, websites, and other additional material;
  • the interaction between teachers and students also takes place through receptions, e-mails and through counselor students;
  • no intermediate tests are planned.
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Introduzione e presentazione del corso

L’importanza del monitoraggio ambientale nella valutazione ex-ante e ex-post delle attività umane. La scelta della matrice da esaminare (acqua, aria, suolo e bioma) e la scelta del metodo di monitoraggio (diretto e indiretto, proximal e remote, continuo e discontinuo, replicato o unitario). Gli indicatori. La valutazione della vulnerabilità del territorio e della compatibilità ambientale delle attività agricole.

Monitoraggio del Suolo

Le determinazioni analitiche sui terreni: caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche. Le tecniche di campionamento del terreno. Le attrezzature per il monitoraggio del terreno. L’uso della sensoristica per il monitoraggio del terreno.

Monitoraggio dell’Acqua 

Il monitoraggio delle acque superficiali e delle acque sotterranee. Alcuni cenni di idrologia. Il calcolo della portata e del carico dei soluti. Le determinazioni analitiche sulle acque. L’uso della sensoristica per il monitoraggio delle acque.

Monitoraggio dell’Aria 

I gas-serra (GHG). Le emissioni in atmosfera dai campi coltivati. Le attrezzature per il monitoraggio delle emissioni atmosferiche. L’elaborazione e la rappresentazione dei dati relativi alle emissioni atmosferiche.

Monitoraggio di fenomeni

Erosione

I processi erosivi a scala di campo: forme, fattori e metodi di stima. L'equazione USLE (Universal Soil Loss Equation). L’elaborazione e la rappresentazione dei dati relativi ai fenomeni erosivi. I processi erosivi a scala di bacino.

Eutrofizzazione

L’eutrofizzazione delle acque. I fenomeni in-stream e out-stream. I sistemi gauged e ungauged. Cenni sull’uso di modelli di simulazione. Gli strumenti per il monitoraggio del trasporto solido a scala di campo. L’elaborazione e la rappresentazione dei dati relativi alla qualità delle acque. La subsidenza.

Esercitazioni

Tecniche statistiche per il monitoraggio ambientale

Stima del run-off e dell’erosione

Stime idrologiche

Misura pratica delle emissioni di GHG: pratica

 

 

Lezioni fuori sede 

In bonifica per dimostrazione pratica del prelievo di dati del Run-off

Alla ditta West system (produzione e messa a punto di attrezzature per il monitoraggio) 

 

Presentazioni degli studenti (lavoro guidato)

 
Syllabus

Introduction and presentation of this course

The importance of environmental monitoring in the ex-ante and ex-post evaluations of human activities. The choice of the environmental matrix to be assessed (water, air, soil, and biota) and of the methods for monitoring. Indexes and Indicators. Evaluation of the aptitude of the territory and the environmental compatibility of agricultural activities.

Soil monitoring

Analytical soil determinations: physical, chemical, and biological characteristics. Soil sampling techniques. Equipment for soil monitoring. Use of sensors for soil monitoring. Processing and representation of data relating to soil characteristics.

Water monitoring

Analytical water determinations. Monitoring of surface water and groundwater. Calculation of the flow rate and load of solutes. The use of sensors for water monitoring. Processing and representation of water quality data.

Air monitoring

Greenhouse gases (GHG). Atmospheric emissions from cultivated fields. Equipment for monitoring atmospheric emissions. Processing and representation of data relating to atmospheric emissions.

Phenomena monitoring

Erosive processes at the field scale: forms, factors, and estimation methods. The Universal Soil Loss Equation (USLE). Processing and representation of erosion data. The processing and representation of data related to erosion phenomena.

 

Eutrophication of water. In-stream and out-stream phenomena. The gauged and ungauged systems. Notes on the use of simulation models. Equipment for soil load at the field scale. . The processing and representation of water quality data. Subsidence.

 

Tutorial lessons

Statistical techniques for environmental monitoring

Estimation of run-off and erosion

Hydrological estimates

Practical measurement of GHG emissions

Outdoor lessons

Massaciuccoli Bonifica (with practical data recording)

West System, a company providing solutions and services for environmental sampling and monitoring equipment

 Student Oral presentations
Bibliografia e materiale didattico
  • P. Ceccon, M. Fagnano, C. Grignani, M. Monti, S. Orlandini (a cura di) Agronomia. EDISES: Edizioni Scientifiche ed Universitarie. Napoli, 2017
  • Landi R. Agronomia e ambiente, Edagricole, Bologna, 1999
  • Bagarello V., Ferro V. Erosione e conservazione del suolo. McGraw-Hill, 2006.
  • AA.VV. Agricoltura e ambiente. Edagricole, Bologna, 1991
  • AA.VV. Agricoltura e tutela delle acque nel bacino del lago di Massaciuccoli. Pacini Editore, Pisa, 2013
Bibliography
  • P. Ceccon, M. Fagnano, C. Grignani, M. Monti, S. Orlandini (eds). Agronomia. EDISES: Edizioni Scientifiche ed Universitarie. Napoli, 2017
  • Landi, Agronomia e ambiente, Edagricole, Bologna, 1999
  • Bagarello V., Ferro V., Erosione e conservazione del suolo. McGraw-Hill, 2006.
  • AA.VV., Agricoltura e ambiente. Edagricole, Bologna, 1991
  • AA.VV., Agricoltura e tutela delle acque nel bacino del lago di Massaciuccoli. Pacini Editore, Pisa, 2013
Indicazioni per non frequentanti

Gli studenti non frequentanti possono seguire lo svolgimento delle lezioni utilizzando il materiale didattico messo a disposizione dai docenti comprendente i file relativi alle esercitazioni e seguendo il registro delle lezioni dei docenti.
Non-attending students info

Non-attending students can follow the advancement of the lessons using the educational material provided by the teacher including the files relating to the exercises and following the teacher's register of lessons.
Modalità d'esame

L'esame è costituito da una prova orale della durata di circa 25 minuti. Il colloquio verterà su tutto il programma e prevedrà anche la risoluzione di alcuni semplici esercizi svolti durante le esercitazioni. La prova orale è superata se il candidato dimostra di esprimersi in modo chiaro e di usare la terminologia corretta, di mettere in relazione le parti del programma svolte ed utilizzare le nozioni acquisite in modo congiunto per rispondere correttamente alle problemi proposti.
Assessment methods

The examination will be an oral test of about 25 minutes. The consultation will focus on the whole program and will also include the resolution of some simple exercises carried out during the exercises. The oral exam is passed if the candidate demonstrates clear communication and uses the correct terminology, relates the parts of the program carried out, and jointly uses the knowledge acquired to correctly answer the problems raised.
Updated: 06/09/2023 17:01