Guía docente de Contaminación en Interfases (MA9/56/7/36)

Se analizan y estudian procesos, agentes y herramientas para el uso como experto de: (1) modelos de predicción de la dinámica de contaminantes en las interfases agua-aire y agua-sedimento, interfases entre masas de agua en contacto con distintas características físico-químicas y en  membranas entendidas en sentido amplio, y su influencia en la calidad del agua en sistemas acuáticos naturales y artificiales, (2) modelos predictivos de contaminación en acuíferos y captaciones, (3) modelos ecohidráulicos en sistemas acuáticos someros, vertidos y emisarios.

Se aplican los procedimientos para el uso experto de modelos de simulación y predicción de formas particulares de contaminación y el análisis de su efecto sobre la calidad, estado químico y ecológico de las masas de agua superficial y subterránea y en los sistemas acuáticos artificiales, con aplicación a casos de estudio reales.

Sin requisitos adicionales a los exigidos para la realización del Máster

El alumno sabrá/comprenderá:

• Comprender y describir matemáticamente los principales procesos de transferencia de masa y energía en las interfases naturales y artificiales, así como los procesos físico-químicos, hidromorfológicos y biológicos relevantes para las mismas.
• Conocer las herramientas de modelación existentes y reconocer las ventajas y limitaciones de cada una de ellas para decidir cuál es la mejor según el problema a resolver. 
• Identificar los procesos hidromorfológicos, físico-químicos y biológicos implicados en formas particulares de contaminación en las interfases naturales (agua-sedimento, agua-aire, frentes salinos, ... ), artificiales (membranas, ...), y en general, en interfases entre medios acuáticos con distintas características físico-químicas. Así como, cuantificar las variables que determinan dichos procesos y sus escalas de tiempo.
• Identificar y caracterizar los procesos hidrogeoquímicos implicados en formas particulares de contaminación en sistemas acuáticos someros y en medios porosos saturados, no saturados y sus múltiples interfases naturales o artificiales, así como sus variables más significativas y su variabilidad temporal.
• Comprender las bases técnicas de los sistemas de teledetección y monitorización aplicados a la cuantificación de la calidad ecológica y química de ecosistemas acuáticos y sus interfases.

El alumno será capaz de:

• Utilizar modelos predictivos como herramientas para analizar el funcionamiento de los ecosistemas acuáticos y aplicarlos para  cuantificar: (1) el impacto de las acciones antrópicas y los forzamientos naturales sobre su estado ecológico y químico, (2) los flujos de masa y energía a través de sus interfases y su variabilidad, (3) el impacto de distintas estrategias de conservación y restauración en sistemas acuáticos someros y en acuíferos.
• Desarrollar e implementar modelos predictivos basados en balances de masa y en sub-modelos de procesos específicos para el estudio de formas particulares de contaminación en interfases acuáticas naturales o artificiales, y predecir la evolución espacio-temporal de contaminantes físicos, hidromorfológicos, químicos y biológicos en las mismas.
• Estimar niveles de contaminación física, química y biológica mediante el uso de herramientas de análisis dimensional aplicadas a sistemas acuáticos someros, acuíferos, membranas, captaciones y emisarios. 
• Aplicar con criterio modelos avanzados y sistemas de teledetección o monitorización, para la caracterización y la predicción de la contaminación, los flujos, los procesos de transporte y mezcla, y la variabilidad de indicadores de calidad relevantes en sistemas acuáticos someros, acuíferos, membranas, captaciones, vertidos y emisarios. 

• Tema 1. Interfases en masas de agua. Fuentes de contaminación natural. Fuentes de contaminación no habituales: caracterización físico-química. Interfases naturales: agua-sedimento, agua-aire, frentes salinos. Interfases artificiales.
• Tema 2. Procesos, agentes y escalas en interfases naturales. Balances de masa y energía. Análisis dimensional. Modelos predictivos. Capa límite y modelos de turbulencia. Cuantificación de flujos. Modelado de resuspensión y bioturbación. Modelado de flujos biogeoquímicos. Casos de estudio: aplicaciones a interfases agua-sedimento, agua-atmósfera, frentes salinos, vertidos. 
• Tema 3. Procesos, agentes y escalas en interfases artificiales. Balances de masa y energía. Equilibrio. Análisis dimensional. Modelos de membrana. Casos de estudio: membranas microporosas. 
• Tema 4. Contaminación en acuíferos y captaciones. Hidrodinámica y transporte en medios porosos saturados y no saturados. Contaminantes convencionales y no convencionales. Trazadores y tiempos de residencia. Modelos de balance de masa y energía. Modelos predictivos avanzados de calidad del agua en acuíferos. Sistemas de seguimiento y monitorización. Casos de estudio. 
• Tema 5. Contaminación en ecosistemas acuáticos someros. Ecohidráulica, transporte y mezcla en aguas someras. Modelos de balance de masa y energía. Modelos predictivos avanzados. Cuantificación de flujos de energía y masa en superficie y fondo. Contaminantes convencionales y no convencionales: hidrocarburos. Sistemas de teledetección. Vertidos y emisarios: tipología, procesos de dilución, modelos de turbulencia, mezcla en campo cercano y lejano. Casos de estudio.

Ejercicios:

• Proyecto 1. Modelado de proceso de contaminación por intrusión salina de un acuífero, caracterización de frente salino, evaluación de impacto en calidad del agua en captaciones y masas de agua próximas, cuantificación de flujos y escalas.
• Proyecto 2. Modelado de proceso de contaminación por vertido contaminante a través de un emisario en un ecosistema acuático somero, evaluación de impacto en indicadores fisico-químicos y biológicos de calidad y en flujos biogeoquímicos entre columna de agua y sedimento. Análisis de influencia de condiciones climáticas en capacidad de dilución del vertido e impacto en ecosistema.

Salida de campo y visita técnica.

• Visita técnica a zona de estudio, acuífero, captaciones y vertidos en sistema acuático somero. Visita a la red monitorización de calidad del agua y sistema de teledetección. Medida de indicadores de calidad físico-química en la masa de agua.

Seminarios:

• Sistemas de teledetección aplicados a la monitorización de la calidad del agua y los ecosistemas: herramientas y algoritmo de tratamiento de imágenes. Caracterización de indicadores de fisico-químicos y biológicos de calidad de las aguas.

Boudreau & Jorgensen Ed.  (2001): The benthic boundary layer. Ed. Oxford Press.  

Clark M. M. (2009) Transport modelling for environmental engineers and scientists. 2nd Ed. Wiley. 

Holzbecher, E. (2007) Environmental Modelling using Matlab. Ed. Springer

Lick, W. (2008): Sediment contaminant transport in surface waters. CRC Press, PP. 416. 

Wang, A.F. and Anderson, M.P. (1995). Introduction to groundwater modeling. Academic Press (1995)

Cucco, A., Umgiesser, G., Ferrarin, C., Perilli, A., Melaku, C., Solidoro, C. (2009). Eulerian and lagrangian transport time scales of a tidal active coastal basin. Ecological Modelling, 7, 913-922.

• Open Access ebook Collection, IWA : http://www.iwapublishing.com/open-access-ebooks
• Colección libros electrónicos, Biblioteca UGR: https://biblioteca.ugr.es/pages/biblioteca_electronica/libros_enciclopedias_electronicos/libros
• Scopus: www.scopus.com

La evaluación ordinaria es continua a través de :

• Asistencia y participación en actividades de la asignatura: 15%
• Examen individual: 30%
• Ejercicios y prácticas individuales: 15%
• Ejercicios y prácticas en grupo: 25%
• Pruebas orales individuales o en grupo: 15%

Para aprobar la asignatura es necesario obtener una calificación mínima de 5 sobre 10 en el examen individual.

El 100 % de la calificación se obtendrá del examen teórico-práctico presencial a individual con el contenido de todo el temario impartido en la asignatura según lo descrito en la guía docente.

El 100 % de la calificación se obtendrá del examen teórico-práctico presencial a individual con el contenido de todo el temario impartido en la asignatura según lo descrito en la guía docente.