Geoquímica Orgánica Ambiental: Principios y Aplicaciones a

MAESTRIA EN GEOCIENCIAS
Propuesta de Curso
Nombre curso:
Geoquímica Orgánica Ambiental:
Principios y Aplicaciones a Estudios Ambientales
Docente responsable:
Dr. Pablo Muniz
Docente invitado:
Dr. Daniel Carrizo y Dra. Laura Sánchez-García)
Lugar:
Fac. Ciencias
Cant. Horas teóricas:
80
Fecha inicio:
Apoyo financiero:
Cant. Horas prácticas:
30 (trabajos domiciliarios)
Octubre-noviembre Fecha finalización:
SI
Monto:
2 semanas
$ 24.000 *
* Se solicita el equivalente a 600 dólares para cada docente como parte de los viáticos, el resto se
está solicitando a la ANII y sino sale el curso se cancelaría porque los docentes no pueden viajar
desde España y financiar el alojamiento d elas dos semanas de curso.
I. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
Objetivo:
El curso está dividido en 4 módulos (química orgánica ambiental, contaminantes orgánicos
persistentes, biomarcadores moleculares y sistemas isotópicos).
Como objetivo general se pretende dotar al alumno de posgrado en Geociencias de conocimientos
básicos y aplicados en el área de la Química Orgánica Ambiental a modo de generar una visión
holística del problema partiendo de conceptos básicos a nivel molecular y su aplicación a los
contaminantes orgánicos persistentes, biomarcadores moleculares y sistemas isótopicos.
Objetivos específicos:
Se pretende dotar al alumno de fundamentos y nociones básicas en las siguientes materias:
- Química Orgánica Ambiental: entender como la estructura química y propiedades de un
compuesto pueden determinar su destino en el medio ambiente.
- Contaminantes orgánicos persistentes: concepto, tipología, distribución, niveles ambientales,
métodos de extracción y análisis, presencia en los diferentes compartimentos ambientales. Casos
prácticos.
- Biomarcadores geoquímicos: concepto y tipología. Aplicaciones ambientales: i) uso de
marcadores moleculares como trazadores de procesos contaminantes y ii) uso de marcadores
moleculares e isotópicos como proxies geoquímicos de procesos ambientales (e.g. cambio
climático).
- Geoquímica isotópica: concepto de isótopo, sistemas isotópicos estables, y su significado
ambiental. Aplicación práctica a problemas ambientales (e.g. calentamiento global).
II. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA
Clases expositivas por parte de los docentes.
Seminarios de presentación y discusión de trabajos y examen final individual.
III. TEMARIO
Módulo 1. Introducción a la Química Orgánica Ambiental
Día 1 (9-13):
Propiedades básicas de las moléculas orgánicas, nomenclatura, clasificación y ejemplos
Partición entre fases gaseosa, líquida y sólida
Interacciones moleculares y termodinámicas
Presión de vapor
Coeficientes de actividad y solubilidad en agua
Partición aire-medio orgánico, aire-agua y medio orgánico-agua
14:30-18:30
Ejercicios, ejemplos y artículos científicos
Día 2 (9-13):
Adsorción
Introducción y procesos de adsorción con la materia orgánica
Partición en la biota, bioacumulación y toxicidad base
14:30-18:30
Ejercicios, ejemplos y artículos científicos
Día 3 (9-13):
Procesos de transformación
Termodinámica y cinética de las reacciones de transformación,
Transformaciones químicas (hidrólisis, reacciones redox), fotólisis, transformaciones biológicas
Introducción a los modelos
14:30-18:30
Ejercicios, ejemplos y artículos científicos
Módulo 2- Contaminantes Orgánicos Persistentes
Día 4 (9-13):
Presentación, introducción general.
Contaminantes, legislación, clases, niveles en los diversos compartimentos ambientales,
bioacumulacion, biotransformacion, distribución global y transporte global.
Monitorización: tipos de muestreo pasivo/activo.
Tipos de muestreo dependiendo del tipo de matriz y compuesto a analizar, protocolo de recogida de
muestras
14:30-18:30
Caso de estudio 1.
Ejercicios, ejemplos y artículos científicos
Día 5 (9-13)
Métodos de extracción utilizados (liquido-liquido, soxhlet, ASE, SPME, etc).
Métodos de limpieza (clean-up) aplicado a los diferentes tipos de muestras y matrices.
Métodos analíticos 1: Cromatografía Gaseosa y Espectrometría de Masas
Principios de cromatografía de gases (GC) y espectrometría de masas (MS), columnas
cromatografícas, inyectores, detectores, tipos de ionización en MS, etc.
Aplicaciones de GC y cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas (GC-MS).
Métodos de cuantificación, e.g. patrón externo, patrón interno y dilución isotópica.
14:30-18:30
Ejercicios, ejemplos y artículos científicos
Día 6 (9-13)
Métodos analíticos 2: Cromatografía Líquida y Espectrometría de Masas
Principios y aplicaciones de Cromatografía Liquida (CL) y High Performance Liquid
Cromatography (HPLC), Cromatografía Liquida de Alta Resolución –Espectrometría de masas
(UPLC-MS).
Salud ambiental.
Caso de estudio 2.
14:30-18:30
Ejercicios, ejemplos y artículos científicos
Día 7 (9-13)
Contaminantes orgánicos en alimentos
Legislación, clases de contaminantes presentes en alimentos, migración de contaminantes del
envase al alimento, implicaciones sanitarias y envases activos e inteligentes.
Técnicas analíticas para el estudio de contaminantes en alimentos.
Caso de estudio 3
14:30-18:30
Ejercicios, ejemplos y artículos científicos
Módulo 3- Biomarcadores moleculares
Día 8 (9-13)
BIOMARCADORES: Biomarcadores orgánicos (moleculares e isotópicos)
Breve introducción al uso de compuestos moleculares e isotópicos como trazadores de origen, transporte,
procesos y estado de conservación.
Casos de estudio 4
14:30-18:30
Ejercicios, ejemplos y artículos científicos
Módulo 3- Biomarcadores moleculares
Día 9 (9-11)
BIOMARCADORES: Biomarcadores orgánicos (moleculares e isotópicos)
Introducción a los métodos analíticos y ejemplos de casos de estudios de biomarcadores moleculares (ej;
lignina, hidrocarburos policiclicos aromáticos, lípidos, black carbón)
Casos de estudio 5
Día 9 (11-13)
Módulo 4-Geoquímica Isotópica
Introducción a los Isotopos: conceptos básicos y su aplicación en geoquímica, sistemas isotópicos
estables, efectos cinéticos estables, ecuación de Rayleigh, etc.
14:30-18:30
SEMINARIOS
Módulo 4-Geoquímica Isotópica
Día 10 (9-13)
Técnicas analíticas aplicadas al estudio de isótopos en el medio ambiente.
Casos de estudio 6
Conclusiones generales
14:30-18:30
EXAMEN
CASOS PRÁCTICOS:
1. Métodos de extracción, identificación y cuantificación de contaminantes orgánicos persistentes
en
muestras biológicas.
2. Estudio de exposición y transferencia de contaminantes orgánicos en dos cohortes de niños
expuestos
a niveles ambientales en dos aéreas diferentes (industrial y agrícola),
3. Migración de contaminantes desde el envase al alimento.
4. Biomarcadores moleculares e isotópicos en el Ártico y sus implicaciones en el estado ambiental
del
sistema.
5. PCBs en el Océano Ártico. Distribución en el agua de mar (particulada y disuelta) de policloro
bifenilos en el Océano Ártico, diferencias entre zonas y medios de transporte, balance general de
PCBs en la columna de agua y su implicación para el balance del Ártico en general).
6. CSIA- CH3Br (Aplicación de análisis de isotopos en compuestos específicos (CSIA) en muestras
de aire que destruyen la capa de ozono en Svalbard, Noruega, Círculo polar ártico).
IV. BIBLIOGRAFIA
Schwarzenbach, R.P., Gschwend, P.M., Imboben, D.M. Environmental Organic Chemistry, 2002.
Jones, K.C., Voogt, P. Persistent organic pollutants (POPs): state of the science. Environmental
Pollution, 1999, 100, 209-221.
Wania F., Mackay D., Tracking the distribution of persistent organic pollutants. Environment
Science and Technology, 1996, 30, 390A-396A.
AMAP, Assessment Report: Arctic Pollution Issues. Arctic Monitoring and Assessment, Program
(AMAP); Oslo, Norway, 1998.
J. E. Vonk, L. Sánchez-García, I. Semiletov, O. Dudarev, T. Eglinton, A. Andersson, Ö. Gustafsson.
Molecular and radiocarbon constraints on sources and degradation of terrestrial organic carbon
along the Kolyma paleoriver transect, East Siberian Sea. Biogeosciences. 2010, 7, 3153–3166,
Carrizo, D., Gustafsson, Ö. Distribution and inventory of polychlorinated biphenyls in the Polar
Mixed Layer of the seven pan-Arctic shelf seas and interior basin. 2011. Environmental Science and
Technology, 45, 1420-1427.
V. PREVIATURAS – REQUISITOS ACADEMICOS
Estudiante de posgrado en Geociencias o áreas relacionadas
VI. PROCEDIMIENTO DE EVALUACION
Evaluación de los seminarios, ejercicios y examen final individual.