Pontificia Universidad Católica Argentina “SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES” Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería PROGRAMA DE CIENCIAS DE LA TIERRA 322 INGENIERIA AMBIENTAL - 2008 OBJETIVOS DE LA MATERIA Proporcionar al alumno las herramientas para reconocer y describir el entorno físico a partir de los aspectos climáticos, geológicos e hidrológicos que lo caracterizan, con el objeto de interpretar y evaluar los diferentes sistemas ambientales desde el punto de vista de las variables físicas naturales que interactúan en la superficie, corteza y atmósfera terrestres (litosfera, hidrosfera, atmósfera), las potencialidades y vulnerabilidades de los ambientes, y las alteraciones e impactos que experimentan debido a los factores antrópicos, en función de estudios ambientales. Brindar los conocimientos básicos sobre el impacto negativo en el componente atmosférico debidos a la acción antrópica (calentamiento global, debilitamiento de la capa de ozono, lluvia ácida, etc.). PROGRAMA BOLILLA I Conceptos de meteorología y climatología. Tiempo y clima. Conceptos y objetivos de la meteorología. Relación con otras ciencias. Importancia para los estudios ambientales. Elementos del tiempo y del clima. Factores astronómicos, geográficos, meteorológicos y locales del tiempo y el clima. La Tierra como sistema dinámico. Litósfera, hidrósfera. Composición y edad de la Tierra, la escala del tiempo geológico. Procesos geológicos endógenos: geodinámica interna. Minerales. Rocas ígneas: plutónicas y volcánicas. Diastrofísmo. Tectónica de placas, nociones básicas. BOLILLA II Atmósfera: composición, estratificación y características. Movimientos de la Tierra: estaciones del año, duración del día. Sombras, inclinación de las superficies. Presencia de sustancias contaminantes. Agujero de ozono. Procesos geológicos exógenos: geodinámica exógena. Meteorización. Erosión. Sedimentos y rocas sedimentarias: clasificación, génesis. Propiedades físicas: porosidad, permeabilidad, almacenamiento de fluidos. Ambientes sedimentarios. Diagénesis, metamorfismo. Geomorfología. Reconocimiento y descripción de ambientes a partir de mapas topográficos, imágenes satelitarias y fotografías aéreas. Riesgos geológicos en los diferentes ambientes: inundaciones, vulcanismo, terremotos, deslizamientos. BOLILLA III Radiación: Características físicas. Emisión del cuerpo negro. Leyes. Emisión solar, terrestre y atmosférica. Espectros. Variación del goce de radiación en el límite superior de Pontificia Universidad Católica Argentina “SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES” Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería la atmósfera. Constante solar. Ley del Coseno. Ley de Bouguer. Amparo térmico. Balance de radiación. Aprovechamiento de la energía solar. Instrumental y métodos de estimación. El suelo: "interfase ambiental" sobre la que se desarrollan las actividades humanas. El perfil del suelo. Clasificación y evolución. Contaminación de suelos. Estudios y muestreos de suelos. Pasivos ambientales. Conceptos básicos de remediación de suelos contaminados. BOLILLA IV Temperatura. Concepto de temperatura y calor. Formas de transmisión del calor. Temperatura del suelo: importancia, efectos sobre la temperatura atmosférica. Fundamentos físicos de la transmisión de calor en el suelo. Constantes físicas del suelo . Instrumental. Temperatura del aire: procesos de calentamiento y enfriamiento del aire. Gradientes verticales de temperatura. Procesos adiabáticos. Estabilidad del aire. Inversión térmica. Caracterización climática de la temperatura del aire: influencia geográfica. Isotermas reales y reducidas a nivel del mar. Escalas, medición, instrumental. Amplitudes térmicas. Factores geográficos y estacionales. Cambio climático: características, efectos, tendencia futura, acción antrópica mitigadora. Ciclo hidrológico. Balance hídrico. El agua en el suelo: la zona no saturada, la franja capilar, la zona saturada. Relaciones entre agua superficial, subterránea y atmosférica. La cuenca hidrográfica como unidad territorial y ambiental. Agua subterránea. Características hidráulicas de los materiales según su permeabilidad y porosidad: acuíferos, acuitardos, acuícludos, acuífugos. Tipos de acuíferos: capa freática o libre, acuífero confinado y semiconfinado. Movimiento del agua subterránea. Flujo subterráneo. Mapas isofreáticos e isopiécicos. Parámetros hidrogeológicos. Ley de Darcy. BOLILLA V Presión atmosférica: Concepto, medición, unidades. Variación diaria, anual y en altura. Isobaras. Gradiente bárico. Ciclones y anticiclones. Distribución geográfica de la presión. Vientos: concepto, orígenes. Circulación general de la atmósfera. Células de Geslin. Fuerza del gradiente. Fuerza de Coriolis . Vientos geostróficos. Fuerza de fricción. Vientos periódicos: monzones, brisas. Vientos gravitacionales. Corrientes marinas. Caracterización climática del viento: dirección, intensidad y frecuencia. Variación de la velocidad y dirección del viento con la altura. Instrumental. Energía eólica. Evaluación del potencial eólico de una zona. Cortinas y barreras forestales. Recursos hídricos subterráneos. Sobreexplotación de acuíferos: depresión de niveles freáticos y piezométricos, contaminación, intrusión salina. Cese de la sobreexplotación: anegamientos por ascenso de la capa freática. Ejemplos: Acuíferos Puelche y Pampeano. Contaminación del agua subterránea. Vulnerabilidad del agua subterránea a la contaminación. Control de plumas de contaminación. Pozos de monitoreo. Muestreo de agua subterránea. Conceptos básicos de remediación de agua subterránea contaminada. Gestión Integrada de Recursos Hídricos (GIRH; o IWRM: Integrated Water Resource Management). Pontificia Universidad Católica Argentina “SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES” Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería BOLILLA VI Ciclo del agua: Evapotranspiración: concepto, importancia com aporte de humedad y como índice de necesidad de agua de las plantas y suelos. Medición, estimación. Humedad atmosférica: Cambios de estado del agua. Factores determinantes de la concentración de vapor de agua en la atmósfera. Gráfico de tensión de vapor de saturación. Formas de expresión de la humedad atmosférica. Variación de la tensión de vapor y de la humedad relativa. Instrumental. Condensación: concepto, causas. Nubes: clasificación. Rocío. Nieblas y neblinas. Nieblas ácidas. Condensación oculta. Instrumental. Incendios forestales: índices de peligrosidad en base a temperatura y humedad. Precipitación: Causas. Tipos de precipitación: lluvia, llovizna, nieve, granizo. Tipos genéticos: convectiva, orográfica, frontal o ciclónica. Caracterización climática de la precipitación. Intensidad horaria. Infiltración. Precipitación efectiva. Volúmenes de precipitación. Instrumental. Granizo: Estructura y características de las nubes y tormentas graniceras. Pronóstico y control. Sequías. Tormentas, tornados, huracanes. Lluvia ácida: origen, características, ubicación geográfica. Mitigación. Efecto ENSO. La explotación de los recursos naturales geológicos y el ambiente. Hidrocarburos: exploración y explotación. Normas ambientales para exploración y explotación de hidrocarburos. Minería, distintas modalidades: superficial, subterránea. Las canteras de “tosca”. Drenaje ácido de roca y drenaje ácido de minas de sulfuros. Normas ambientales para la actividad minera. BOLILLA VII Clima y bienestar humano: Definición, mecanismos y procesos. Producción de calor, mecanismos de termorregulación. Variables climáticas que influyen sobre el bienestar. Índices de bienestar, diagramas bioclimáticos. Clima y turismo: Índices. Clima urbano: Su integración en el sistema climático regional. Mecanismos de formación y características generales. Factores y variables. Emplazamiento. Islas de calor: frecuencia, intensidad, factores que la afectan. Variaciones térmicas y obstrucciones Caracterización climática en función de estudios ambientales: Elementos y factores, e índices relacionados con los estudios ambiéntales, oferta natural, evaluaciones de impacto, estimación de daños por adversidades. TRABAJOS PRÁCTICOS Y PRÁCTICAS AL AIRE LIBRE En la medida de lo posible, se desarrollarán clases teórico-prácticas y trabajos prácticos que incluirán, entre otros, los siguientes temas: Observación, lectura de instrumental e interpretación de datos. Uso de las estadísticas climáticas y sus posibilidades y limitaciones. Resolución de problemas de estabilidad vertical, determinación de humedad atmósférica, ocurrencia de heladas, estimación de evapotranspiración, etc. Caracterización de las condiciones climáticas para un caso de evaluación de Impacto Ambiental Pontificia Universidad Católica Argentina “SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES” Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería Identificación de minerales, rocas y sedimentos. Interpretación y elaboración de mapas y perfiles topográficos, imágenes satelitarias, fotografías aéreas de distintos tipos de ambientes geológicos. Interpretación y elaboración de mapas isofreáticos e isopiécicos, y determinación de la dirección del flujo subterráneo. Interpretación y elaboración de mapas de contaminantes en aguas subterráneas. Trabajo monográfico grupal sobre temas de climatología y geología ambiental y sus distintas disciplinas. En la medida de lo posible, se realizarán algunas prácticas al aire libre que incluirán, entre otros, los siguientes temas: Perforación de suelos con barreno manual para muestreo, e identificación de horizontes edáficos. Identificación de horizontes edáficos y características sedimentarias de cortes de terreno en excavaciones para cimientos de construcciones civiles y/o canteras. Medición de niveles freáticos y piezométricos, y muestreo de pozos de agua. Identificación de rasgos topográficos y geomorfológicos de cursos de agua y cuencas hidrográficas. BIBLIOGRAFÍA BALLANTINE, W., 1994. "La minimización de residuos en locaciones de perforación reduce los costos ambientales". Comunicación YPF, Agosto 1994, pp. 43-47. Barry, Roger;Chorley, Richard ATMOSFERA, TIEMPO Y CLIMA. Ed. Omega Barcelona, 1999 CAPPANNINI, D. y V. MAURIÑO, 1958 (1960). "Suelos de la zona litoral estuárica comprendida entre las ciudades de Buenos Aires al Norte y La Plata al Sur (Provincia de Buenos Aires)". Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, Colección Suelos, 2; 45 pp. CASTANY, G., 1971. "Tratado práctico de las aguas subterráneas". Ed. Omega, Barcelona. 670 pp. CONSEJO SUPERIOR PROFESIONAL DE GEOLOGÍA (varios autores), 2003. "Foro sobre Minería e Interés Público: El caso Esquel". Revista del CSPG, N° 15, pp. 16-44. Cuadrat, José M.; Pita, M. Fernanda, CLIMATOLOGIA, Ed. Cátedra; Madrid, 2000 CUSTODIO, E. y J. CARRERA, 1989. "Aspectos generales sobre la contaminación de las aguas subterráneas". Revista O.P., N° 13, pp. 96-109. España. CUSTODIO, E. y M. LLAMAS, 1983, Editores. "Hidrología Subterránea", 2ª edición. Ed. Omega, Barcelona. 2 tomos, 2350 pp. DE RÖMER, H. S., 1969. "Fotogeología aplicada". EUDEBA. 136pp. Donald Ahrens, C. METEOROLOGY TODAY. West Publishing Company. Minesota. 1994 Fernández García, F. MANUAL DE CLIMATOLOGIA APLICADA. Clima, medio ambiente y planificación .Ed. Síntesis. 1996. Pontificia Universidad Católica Argentina “SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES” Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería FOSTER, S. y R. HIRATA, 1991. "Determinación del riesgo de contaminación de aguas subterráneas. Una metodología basada en datos existentes", 2ª edición. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS). Lima. 81 pp. GAGGERO, E. y A. GESINO, 2000. "Diagnóstico de la contaminación. Metodología para el estudio de un caso". Revista Ingeniería Sanitaria y Ambiental (Asoc. Argentina de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente), N° 48, pp. 51-54 (parte 1); N° 49, pp. 6567 (parte 2). GONZÁLEZ, S., 2001. "Gestión del riesgo por inundaciones en la ciudad de Buenos Aires. Situación actual y alternativa". Revista Realidad Económica (Instituto Argentino para el Desarrollo Económico), N° 177, pp. 15-32. GORSHKOV, G. y A. YAKUSHOVA, 1970. "Geología General". Editorial MIR. Moscú. IDOYAGA, M., G. MECONI y A. FAZIO, 2005. "Drenaje ácido de roca en el Arroyo Descolgado, Cordón de Esquel, Chubut: fenómeno natural con impacto ambiental en agua superficial y subterránea". II Seminario Hispano-Latinoamericano sobre Temas Actuales de Hidrología Subterránea y IV Congreso Argentino de Hidrogeología, Río Cuarto. INSTITUTO ARGENTINO DE NORMALIZACIÓN (IRAM), 1997. "Calidad de agua. Muestreo. Parte 11: Directivas para el muestreo de aguas subterráneas, Norma IRAM 29012-11 (ISO 5667-11: 1993)". INSTITUTO ARGENTINO DEL PETRÓLEO, 1993. "Primeras Jornadas Argentinas de Preservación del Recurso Agua en la Industria Petrolera". Mendoza. INSTITUTO ARGENTINO DEL PETRÓLEO, 1996. "Segundas Jornadas de Preservación de Agua, Aire y Suelo en la Industria Petrolera". San Martín de los Andes. INSTITUTO ARGENTINO DEL PETRÓLEO. "Terceras Jornadas de Preservación de Agua, Aire y Suelo en la Industria Petrolera". KOSTECKI, P.T y E.J. CALABRESE, Editores. "Petroleum contaminated soils". Lewis Publishers. LLAMAS, M. y E. CUSTODIO, 2002. "Acuíferos explotados intensivamente: conceptos principales, hechos relevantes y algunas sugerencias". Boletín Geológico y Minero del IGME, vol. 113, N° 3, pp. 223-228. España. MAZZULLO, J., 1996. "Investigations into Physical Geology. A laboratory manual". Saunders College Publishing. 362 pp. MECONI, G., 1999. "Remediación de acuíferos contaminados, con énfasis en compuestos orgánicos (VOCs, BTEX, hidrocarburos) y metales pesados". Inédito. 12 págs. MECONI, G., 2002. "Conceptos hidrogeológicos básicos". Apuntes de la cátedra. MECONI, G., 2004. "Flujo ascendente por cese de la explotación del Acuífero Puelche en Quilmes, Argentina. Impacto regional y mitigación local". Congreso Internacional de Hidrogeología XXXIII AIH y 7º ALHSUD, Zacatecas, México. Miller, A. METEOROLOGIA, Ed. Labor. Barcelona. 1972. NATENZON, C., 1995. "Catástrofes naturales, riesgo e incertidumbre". FLACSO, Serie Documentos e Informes de Investigación N° 197. Buenos Aires. 22 pp. NATENZON, C., 2003. "Inundaciones catastróficas, vulnerabilidad social y adaptaciones en un caso argentino actual. Cambio climático, elevación del nivel medio del mar y sus implicancias". Climatic Change Impacts and Integrated Assessment EMF Workshop IX. Snowmass, Colorado, EE.UU. Papadakis, J. EL CLIMA. Editorial Albatros. 1980 POU, A., M. JIMÉNEZ, F. SEGURA y C. HERRERO, 1989. "Euskadi 83: Lluvias torrenciales". Administración de la Comunidad Autónoma del País Vasco, Departamento Pontificia Universidad Católica Argentina “SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES” Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería de Urbanismo, Vivienda y Medio Ambiente; Servicio Central de Publicaciones del Gobierno Vasco. Video y libro. 85 pp. PROVINCIA DE BUENOS AIRES, 1997. Decreto 968/97: Protección Ambiental para la Actividad Minera. READ, H. H. y J. WATSON, 1970. "Introducción a la Geología". Editorial Alhambra. 684 pp. SECRETARÍA DE ENERGÍA DE LA NACIÓN, 1992. Resolución 105/1992: Normas y procedimientos para proteger el medio ambiente durante las etapas de exploración y explotación de hidrocarburos. Ministerio de Economía de la Nación. SECRETARÍA DE ENERGÍA DE LA NACIÓN, 2004. Resolución 25/2004: Normas para la Presentación de los Estudios Ambientales Correspondientes a los Permisos de Exploración y Concesiones de Explotación de Hidrocarburos. Ministerio de Economía y Producción de la Nación. SEOÁNEZ CALVO, M. "Tratado de medio ambiente urbano". Ediciones Mundi-Prensa. SEOÁNEZ CALVO, M., 1995. "Ecología industrial". Ediciones Mundi-Prensa. SEOÁNEZ CALVO, M., 1997. "El medio ambiente en la opinión pública". Ediciones Mundi-Prensa. SEOANEZ CALVO, M., TRATADO DE CLIMATOLOGIA APLICADA A LA INGENIERIA MEDIOAMBIENTAL, Ed. Mundi-Prensa, 2002 SERRA, O., 1991. "Arcilla, limo, arenisca, pelita". Schlumberger. 158 pp. Servicio Meteorológico Nacional .ESTADÍSTICAS CLIMÁTICAS SPENCER, E., 1993. "Geological maps. A practical guide to the interpretation and preparation of geological maps". Mcmillan Publishing Company. 149 pp. STRAHLER, A. N. y A. H. STRAHLER, 1989. "Geografía Física", 3a edición. Ed. Omega, Barcelona. TARBUCK, E. y F. LUTGENS, 1999. "Ciencias de la Tierra. Una introducción a la Geología Física", 6a edición (con CD). Prentice Hall. 540 pp. TERUGGI, M. E., 1982. "Diccionario sedimentológico. Volumen I: Rocas clásticas y piroclásticas". Ediciones Científicas Argentinas Librart (ECAL), Buenos Aires. 104 pp. THOMAS, J.M., M.D. LEE, P.B. BEDIENT, R.C. BORDEN, L.W. CANTER y C.H. WARD, 1987. "Leaking underground storage tanks: remediation with emphasis on in situ biorestoration". U.S. Environmental Protection Agency, USA. EPA 600 2-87 008, 103 pp. THOMPSON, G. y J. TURK, 1997. "Modern Physical Geology", 2a edcición. Saunders College Publishing. 564 pp. UNIDAD DE GESTIÓN AMBIENTAL NACIONAL (UGAN). Marco Jurídico Ambiental para la Actividad Minera, Ley Nacional N° 24.585. Subsecretaría de Minería de la Nación.