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.