Isotope Hydrogeology: scientific research and practical applications

elective courses

Students should have basic knowledge related to:

- basics of hydrogeology

- basics of hydrogeochemistry and groundwater protection

The knowledge on these subjects a student can learn during the following obligatory subjects

conducted at UW:

- Hydrogeology (lecture and exercises of at least two semesters);

- Hydrogeochemistry (lecture and exercises of at least two semesters);

- Groundwater protection (lecture and exercises of at least one semester);

The lecture is designed to familiarize and acquaint students with:

- bases of isotope hydrogeology;

- concepts and terminology in the area of environmental isotopes of O, H, C, N, S;

- standard methods of analysis of O and H isotopic composition of fresh and saline waters;

- fundamental biogeochemical processes affecting distribution and fractionation of stable O and H isotopes in hydrosphere;

- genetic types of water encountered in the Earth’s crust;

- application of isotope methods in scientific and applied research of economic significance: author’s case studies from Poland and abroad;

The analysis of the composition of stable isotopes of oxygen (18O/16O) and hydrogen (2H/1H) in water is a very fundamental tool for discovering the origin of all the marine and terrestrial waters, their circulation pathways in geological environment, mixing patterns, residence times, etc. About 50% of the total volume of groundwater occurs in the strata below 1 km depth, where saline waters and brines dominate. Mining activities, oil and gas exploration and exploitation, the use of geothermal energy, and of therapeutic mineral waters, are examples for human activities of growing up economic relevance that come into touch with various types of groundwater of different chemical compositions and origins. Investigation and explanation of hydrogeology of such waters, their origin, geochemistry, and interaction with shallow fresh waters has a great scientific and economic significance and always is strongly linked with determination of isotopic composition of water molecules and selected dissolved compounds.

The proposed lecture will cover the following areas and issues: (a) introduction to stable isotope geochemistry; (b) basis of hydrogeochemistry of environmental isotopes O, H, N, C and S; (c) groundwater sampling techniques, field preparation methods, and isotopic analytical techniques; (d) O and H isotope fractionation in hydrosphere and formation of isotopic composition of groundwater; (e) genetic types of groundwaters; (f) fundamental biogeochemical processes affecting isotopic composition of waters and dissolved compounds; (g) isotopic methods in scientific research – author’s case studies from Poland, Russia, Crimea Peninsula; (h) isotopic methods in applied research – author’s and literature case studies from copper mines, coal mines, and geothermics.

After completing the score a student:

W dziedzinie wiedzy:

K_W01 - ma wiedzę na temat czynników kształtujących chemizm wód podziemnych pochodzenia naturalnego i antropogenicznego, procesów hydrochemicznych w środowisku gruntowo-wodnym, modelowania hydrochemicznego, kartografii związanej z chemizmem i jakością wód podziemnych,

K_W10 - ma wiedzę na temat doboru i wykonania specjalistycznych badań laboratoryjnych,

K_W11 - ma wiedzę z zakresu projektowania i wykonania terenowych badań hydrogeologicznych w kontekście ich celu i kosztochłonności,

K_W12 - rozpoznaje podstawowe terminy w języku obcym (j. angielskim) w zakresie geologii

K_W13 - zna zasady bezpieczeństwa w pracy laboratoryjnej i terenowej

W dziedzinie umiejętności:

K_U01 - stosuje zaawansowane techniki badań laboratoryjnych (geochemiczne, hydrochemiczne, geotechniczne, hydrogeologiczne),

K_U03 - potrafi określić jakość wód podziemnych, ocenia ich przydatność do różnych potrzeb, ocenia stopień ich zanieczyszczenia, interpretuje mapy chemizmu i jakości wód podziemnych, ocenia podatność tych wód na zanieczyszczenia i określa zasady ich monitoringu i ochrony,

K­_U06 - potrafi zwięźle scharakteryzować warunki hydrogeologiczne poszczególnych rejonów Polski i wybranych regionów świata, umie porównać obszary Polski pod względem zasobności w wody podziemne, potrafi wyjaśnić genezę wód mineralnych Polski w nawiązaniu do budowy geologicznej,

K_U11 - ma umiejętność studiowania fachowej literatury polskiej i światowej oraz materiałów niepublikowanych, samodzielnego wyciągania wniosków i wykorzystania w pracy badawczej,

W dziedzinie kompetencji społecznych:

K_K01 - rozumie konieczność ciągłego podnoszenia swoich zawodowych kompetencji oraz znajdowania nowych technologii w celu rozwiązywania problemów badawczych poprzez zapoznawanie się z literaturą fachową i aktami prawnymi,

K_K04 - realizując geologiczne zadania badawcze umie zidentyfikować problemy i zaproponować właściwe sposoby ich rozwiązania,

K_K06 - wykazuje odpowiedzialność za bezpieczeństwo swoje i innych podczas prac laboratoryjnych, w czasie kursów terenowych i na praktykach zawodowych.

Final score depending on the results of written test composed of several questions covering the material presented on the lecture. There are two exam dates, including: the first and retake exam. Attendance is obligatory. Three excused absences are allowed.

none