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by: Ryan Jakszta

GEOL TEST 4 STUDY GUIDE 80176 - GEOL 1010 - 001

Ryan Jakszta

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This study guide covers the material that will be on Test 4
Physical Geology
Alan B Coulson
Study Guide
Geology, Physical Geology
50 ?




Popular in Physical Geology

Popular in Environmental Science

This 22 page Study Guide was uploaded by Ryan Jakszta on Saturday April 16, 2016. The Study Guide belongs to 80176 - GEOL 1010 - 001 at Clemson University taught by Alan B Coulson in Fall 2015. Since its upload, it has received 143 views. For similar materials see Physical Geology in Environmental Science at Clemson University.




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Date Created: 04/16/16
GEOL 1010 ­​  Dr. Coulson ​ ­ ​TEST 4 ​ STUDY  GUIDE       Highlight= Important Principle          Highligh= Key Term      Lecture 13: ​ Hydrology    Why do we care?  ­ Need water to survive  ­ Finite amount of water on earth  Hydrologic Cycle  ­ Ocean = biggest reservoir of water  ­ rivers/lakes have relatively small amounts of water  ­ Glaciers = second largest reservoir  ­ Groundwater = third largest  Groundwater  ­ Precipitation can either hit ground and stay on surface and runoff, or go into ground  ­ Infiltrat ­ process of water soaking into ground (groundwater)  ­ Porosit ­ total amount of open spaces (cracks, pores) in area (%)  ­ 3 types:  1. Intergranular Pores ­ little spaces in between grains  a. Typically very small, but in large amount  b. Most groundwater stored here  2. Fractures ­ any kind of crack or opening  a. Larger than Intergranular, and can store lots of  water  i. Do not always hold lots of water (small  cracks don’t hold a lot)  3. Vugs ­ large openings/holes  a. Largest of the 3 (can be the size of caverns)  b. Not very common  c. Formed by some dissolving/erosion  ­ Controls of porosity determined by sediment/rock properties  ­ Sorting (shapes and sizes of sediment; how well do they fit  together?) (well­sorted ­> high porosity)  ­ If poorly sorted, the openings b/w sediment is filled  with very small sediment instead of water  ­ Cementation: how well cemented sediment is  ­ Permeability ­ how much water can move/flow in area  ­ Want high permeability ­> easier to extract  ­ Water table (WT) ­ boundary of zone of aeration/saturation (everything become  saturated)  ­ Zone of aeration ­ aka unsaturated zone ­ vadose zone ­ everything is not saturated  ­ Zone of saturation ­ phreatic zone ­ everything is not saturated  ­ Groundwater supply  ­ Aquifer ­ any layer of sediment/rock that produces water  ­ Recovered by people via wells  ­ Types:   ­ Unconfined ­ no other material that messes up flow  ­ Self­sustaining  ­ Aquitard ­ prohibits water  ­ Confined ­ extra layer than unconfined  ­ Results in more difficulty to refill aquifer  ­ Artesian well ­ takes advantage of high water pressure of  confined aquifers  ­ Saves time and money  ­ Ideal solution: want a sloped aquifer and place well  at bottom of slope  ­ Perched ­ aka perch WT ­ relatively small  ­ Drilling shallow well = cheap and easier  ­ Recharge ­ how fast are you filling aquifier  ­ Discharge ­ how fast are you losing water  ­ If recharge > discharge, water table rises  ­ Can cause issues  ­ Construction in water isn’t easy…  ­ If recharge < discharge → overdrafting  ­ Cone of depression ­  water table around well is  sucked down    ­ Subsidence ­ ground concave in a little  ­ removing water quickly can alter structure of ground  ­ example California 1970s high elevation than now  ­ Salinity contamination ­ close to Coast could result in salt water  going into well water  ­ Desalination ­ getting salt out of water  ­ adds a lot of expense to Water bill   ­ GW Movement  ­ Typically very slow (a few inches a day)  ­ Good: most water stays in same place for long time  ­ Bad: if water gets contaminated, then it sits there for a long time  ­ Erosion can occur (slowly)  ­ GW contains dissolved substances  ­ CO​ 2and SO ​  ­ Dissolve carbonate rocks  ­ Causes caves, sinkholes, etc.  Case Study: GW Contamination  ­ Love Canal, Niagara Falls NY  ­ Early 1900s they tried to build a canal but never finished  ­ 1940s: disposal of chemical waste in these unfinished canals  ­ Buried it and left it  ­ 1950s/1960s: large population increase in area  ­ Chemical company sells land for $1  ­ 1960s/1970s: lots of rainfall and construction  ­ Chemical contaminants rising  ­ Increased health issues  ­ 50% of babies born with defects  ­ 1978 ­ homeowners learn there are 21,000 tons of waste underground  ­ Kids would fall on ground and have a burn mark  ­ August 7, 1978 ­ President Carter declared state of emergency  ­ 1980s ­ Superfund Act ­ clean up areas with national help because one state  couldn’t handle it  ­ Chemical components responsible and had to pay millions  ­ 2008 ­ survey of 4 states found 500,000 kids in schools <½ miles from waste  dumps, including one on top of PCB dump    **Geology in the News​ : Mt. Pavlof in Alaska erupting  ­ Ash spewed 37,000 ft high  ­ 3rd eruption in 3 years    Rivers and Streams  ­ Major agent of weathering/erosion  ­ Easy water supply (because at the surface)  ­ Could be hazardous  ­ River and stream are relatively same thing  ­ Forming a river:  ­ Drainage basin ­ total area of where water is draining into a large area  ­ Channels ­ path that river/stream follows  ­ Tends to have ‘v’ shape (different than ‘u’ shape of glacier)  ­ Tributaries ­ small streams that flow into larger stream  ­ Patterns:  ­ Branching/dendritic ­ tributaries branch out in small, acute angles  ­ Radial ­ tributaries flowing out in all directions  ­ Center is a hill; tells you that there is elevation  ­ Rectangular ­ sharp, right angles  ­ Fractures in bedrock  ­ Levee ­ (sometimes man­made) ­ deposits that push flow of water another way  ­ Floodplain ­ flat plane that floods if the river overflows    ­ Channel types:  ­ Braided streams ­ a bunch of channels intertwined with each other  ­ Relatively rare  ­ causes/conditions:  ­ Varied water supply  ­ Large sediment supply  ­ Easily erodible banks  ­ Steep elevation gradients:  ­ Relatively straight water path  ­ Low elevation gradient ­ meandering (long turns/curves)  ­ Each curve = meander/meander loop  ­ Water on outside part of curve is moving very fast  ­ Cut bank ­ outer edge of curve of water  ­ Point bar ­ inner edge of water curve builds up  sediment (due to sediment carried by cut bank)  ­ When curve switches sides, so do cut  banks/point bars  ­ Meanders migrate over time  ­ Oxbow lakes ­ horseshoe­shaped lakes formed due  to migrated meanders  ­ Issues for people:  ­ Could undercut foundation of house or  result in land­locked fishing piers  ­ Must artificially engineer paths for meanders  ­ Can be very expensive, time  consuming, etc  ­ Can cause increased flooding  ­ Ex: Mississippi river in New Orleans  ­ Floods:  ­ Amount of water moving past a point in given amount of time:  ­ discharge=velocity x area  ­ If discharge increases to where channel can’t contain water, then  flooding  ­ Deposit lots of sediment  ­ PRO: good in farmland areas (flooding = rich sediment)  ­ Ex: Ancient Egypt civilizations near flooded areas  ­ CON: flooding can cause problems/destroy businesses/houses  ­ Ex: Raleigh, NC had businesses move within a year  ­ How often/how big?  ­ Recurrence interval ­ probability that a flood of a certain size will occur in  a year  ­ 1/interval  ­ Ex: probability of a 5 year flood happening this year:  ​  =  20%  ­ NOT a guarantee!  ­ Varies from river to river  ­ The end of the river:  ­ Mouth ­ where water is emptied out  ­ Water is typically very slow  ­ Little erosion, a LOT of deposition  ­ Distributaries ­ little streams branching off main streams and  carrying water away  ­ Opposite of tributaries  ­ Delta ­ shape that the mouth/distrib. make (△)  ­ Subsidence ­ ground level sinking down  ­ Due to large amount of sediment in water  ­ Ex: New Orleans, Venice (Italy), etc  Water Quality and Availability  ­ Average adult can survive 2­3 L/day  ­ Cooking, bathing, sanitation, etc ~ 50 L/day  ­ Average per capita in US ~ 6,000 L/day  ­ Agriculture (water crops/taking care of livestock) and manufacturing cause large  spikes in water use  ­ Potable ­ water safe to drink and tastes good  ­ Some water is safe to drink but tastes/smells awful  ­ Almost all water supplies contain some dissolved materials  ­ Question is whether or not the given amount of material is safe  ­ Perfectly pure water is extremely expensive  ­ Fecal Coliform Count­ # of coliform bacteria within 100 mL  ­ Coliform bacteria = proxy  ­ Drinking water = 0  ­ swimming /etc. = 200  ­ Chemical Contamination­ chemicals commonly added due to infiltration and/or  runoff  ­ Radiation can also enter water  ­ mines/waste disposal  ­ Water quality cleanup:  ­ Takes time and money  ­ Faster recharge­­­easier to clean one contaminant is isolated  ­ Water availability:  ­ States fighting over how much water goes to each state  ­ Downriver states suing upriver states  ­ Upriver states say old water use agreements are outdated    ­ Case Study: SC VS. NC  ­ 10 million gallons/year from Catawba River  ­ River accounts for ½ water supply to SC  ­ Taken before Supreme Court  ­ Solved behind private closed doors  ­ Case Study: GA VS. TN  ­ Ga state wants to move border 1 mile N  ­ Case Study: SW US VS. others in SW US  ­ Colorado River lawsuits of 1931  ­ Overuse:  ­ Provide water to 30 million people  ­ 10 years of drought and still going down  ­ Does Not reach Gulf of Mexico  ­ 2000: 36 nation's = ‘water stressed’ (<1700 m^3 H2O/person annually)  ­ 2010: 1 billion people living in water stressed  ­ 2050: estimated 2 billion people living in water stressed    Lecture 14: C ​ oastlines    ** Geology in the News: ​ Siberian Rhinoceros fossil found  ­ Looks like unicorn    Coastal Processes and Features  ­ Why do we care?  ­ 53% (>3.5 billion) people live within 120 miles of coastline  ­ Coasts still on continental crust  ­ Several forces act on environments (complicated process)  ­ Changing just one factor can cause a huge impact  ­ Processes:  ­ Tides  ­ Tidal Flats ­ area of land going above/below water during high/low tide  ­ High tide/low tide controlled by moon  ­ High tide: sides facing toward and away from moon  ­ Low tide: sides ‘in between’  ­ Tide height:   ­ Hawaii has tidal range of 1­2 ft  ­ Bay of Fundy has range of 40 ft  ­ Affected by amount of land around it    ­ Waves:   ­ Wavelength ­ distance between waves  ­ Changes as they approach shore  ­ The slow down   ­ Bottom of wave drags on seafloor  ­ Wavelength decreases  ­ Wave height gets taller  ­ Wave refraction ­ waves curve slightly  ­ Waves come in at angle and therefore slow down  at different speeds (leads to a curved pattern)  ­ Longshore current ­ zig­zag pattern that forms by waves  pushing into shore and back out  ­ Longshore drift ­ process of longshore current  picking up and depositing sediment  ­ Shoreline Features  ­ Depend on tectonics, rock type, sea level fluctuations, storm size/strength, etc  ­ Types of coastlines:  ­ Emergent ­ shoreline is uplifted/exposed  ­ stacks ­ steep, small islands (typically no beach)  ­ Terraces ­ large, flat, star­like areas  ­ Each ‘step’ represents a former beach  ­ Submergent ­ coastline sinking or water level rising (opposite of  emergent)  ­ Long, wide beaches and coastal plains  ­ Spit ­ long, large deposits of sand still connected to land but  extend out into water  ­ Barrier islands ­ same as spit but NOT connected to main land  ­ Unstable (due to lots of forces acting on it, even though it  is just sediment deposit)  ­ Constantly in motion  Offshore Features  ­ Continental margin ­ edge of continent under water that marks transition from continental  to oceanic crust  ­ Types:  ­ Active ­ location of plate boundary  ­ Passive ­ no plate boundary (ex: east coast USA)  ­ Parts:  ­ Continental shelf ­ close to shore and flat  ­ Good for fishing  ­ Lots of nutrients   ­ Results in lots of predators (fish)  ­ Economically important (fossil fuel hotspot)  ­ Continental slope ­ edge of shelf that slopes downwards  ­ Continental rise ­ right before oceanic crust  ­ Abyssal plain ­ official start of oceanic plate    Coastal Erosion  ­ Can occur on emergent/submergent coasts  ­ Natural process  ­ Hazardous due to proximity of people to build on shores  ­ Case Study: Cape Hatteras Lighthouse  ­ Outer Banks, NC  ­ Strong longshore currents  ­ 1868: 1500ft inland  ­ 1998: 120ft inland  ­ Average rate of erosion: 10.6ft/yr  ­ To fix this, 1999­2000: lighthouse moved 2900ft inland over 23 days  ­ Cost: $15 million  ­ Dealing with Coastal Erosion:  1. Zoning ­ build farther inland  ­ Setback distance ­ how far inland is safe  ­ calculated/expressed with Erosion Lines (E lines) ­ line along  coast marking where erosion will move shoreline in future  ­ Ex: E­10 line shows where shore will be in 10 yrs  ­ Formula: (erosion rate)(interval)=E­line distance  ­ How far is considered safe?  ­ National: E­60 or further back  ­ 60 years due to building life  expectancy of 50 years  ­ SC: E­40 or further back  ­ Tourism = #1 resource for SC  ­ 2010: tourism = $1.8 billion  ­ People want to be close to  beach       2.   Barriers  ­ Weaken waves  ­ Keep sand from moving away  ­ Less erosion, more stability  ­ Seawalls ­ parallel to coastline  ­ Drawbacks  ­ Block wave so it does not erode coast as much  ­ Relatively effective   ­ Expensive  ­ Wear down in short time  ­ Need repairs  ­ Not visually appealing  ­ Tourism affected    ­ Groins ­ perpendicular to coast  ­ Shut down longshore drift (NOT stopping waves)  ­ Builds land on one side, but erodes heavily on other  ­ Private properties are affected  ­ Expensive    3.   Beach (Re)nourishment ­ replacing eroded sand/sediment  ­ Truck in or spray sand back on beaches  ­ Case Study: Miami  ­ 1950s: erosion wiped out beaches  ­ 1960s­1970s: beach nourishment processes: HUGE success  ­ 1980s: cost a lot but highly effective  ­ New Jersey copies and loses sand due to erosion in short  time  ­ Redo it and change some things = success  ­ Drawbacks:  ­ Wildlife issues (nothing can survive in tight, compact, imported  sand    Lecture 15: ​ Non­renewable Energy    **Geology in the News​ : Archean Eon glaciation (3.5 Ga) may have been greater than  previously thought    Energy  ­ Runs everything ( technology, heating)  ­ Affects personal budgets and national economics  ­ Political topic­­­­where to get energy from  Energy Sources  ­ Renewable­sources of energy that will quickly replace itself  ­ Time scale = useful for humans  ­ Nonrenewable­sources that will never replenish or will replenish too slowly for  humans to take benefit from  Fossil Fuels  ­ ~82% of energy in the US comes from Fossil Fuels  ­ Coal  22.6%  ­ Oil   36.8%  ­ Natural Gas  22.9%  ­ Hydroelectric   6.3%  ­ Nuclear   6%  ­ All other   1.4%  How much is there?  ­ Reserve­ amount of something you have ready for use  ­ Resource­ all of the stuff you have ready to use and the stuff you know about but  it's not ready to use  ­ All known stuff  Advantages of Fossil Fuels  ­ Historically cheap and abundant  ­ Technology well developed  ­ We know how to use Fossil Fuels  ­ INfrastructure built to run on them  ­ Gas in cars  ­ Burning coal  Disadvantages of Fossil Fuels  ­ Nonrenewable  ­ Deposits not uniformly distributed   ­ Causes trouble between countries  ­ Costs going up  ­ Environmental damage  Types of Fossil Fuels  ­ Hydrocarbons  ­ Hydrogen and Carbon  ­ Combustible H­C compounds  ­ Requires:   ­ Area of high biological productivity  ­ Massive amounts of biomass  ­ Continental shelf  = good place  ­ Organisms have short life span and constantly dying and decaying   ­ Relatively low oxygen in water/sediment   ­ Type of Hydrocarbon:  ­ Methane and Natural Gas  ­ Advantages  ­ Resources growing in recent years  ­ Burns much cleaner than other fossil fuels   ­ Price often cheaper than oil  ­ Disadvantages  ­ Safety issues  ­ Sour gas ( contains H2S)  ­ Filtering the gas is expensive and takes a lot of  time  ­ Still contributes to atmospheric CO2 buildup  ­ Combustible  ­ Too much can cause large fires  ­   ­ Oil  ­ Hard to get oil to form  ­ Right temp and pressure to form  ­ Oil window  ­ Right conditions for oil to form ( 2­5 km, <150 degrees  celsius)    World Oil Supply  ­ 62% in the middle east   ­ 22% in Saudi Arabia  ­ 2.5% in the US  ­ Long time ago­­­middle east was under water with right conditions so a lot of oil formed  there  ­ Everybody friendly to Saudi Arabia because they have so much oil   US Oil Production and Consumption  ­ US uses 7.5 billion barrels  each year  ­ 2010: US imported 61% of the oil we needed  ­ Cost = $337 billion  ­ $640,000 per minute  ­ 1973 Importing 50%  ­ 2004                 60%  ­ 2007                 75%  ­ 2010                 61%  ­ US Consumption was greater than US production­­­­not good  Fracking  ­ Hydraulic Fracturing  ­ Boost in production in recent years  ­ Uses pressurized fluids to shatter rock below ground (creates permeability)  ­ Advantages:  ­ Get oil out of areas where traditional drilling cannot  ­ Disadvantages:  ­ Contamination  ­ Not pure water is being shot into the ground  ­ Contains chemicals   ­ Chemicals get into ground water supply  ­ May 2015­ water supplies in PA contaminated with fracking fluids  ­ FIghts over regulating the industry  ­ Possible to do fracking safely  ­ Put to follow regulations causes time and effort and drives the cost  up  ­ Seismic Activity   ­ Busting rock underground causes seismic activity  ­ Example:  ­ Oklahoma  ­ Had to pass rules and regulations because of  seismic  activity due to so much fracking  How much oil is left?  ­ Debatable  ­ Lots  ­ Find new deposits  ­ Improve technology to get more out of deposits  ­ Little  ­ Existing fields producing less  ­ New oil fields being found less often  Case Study: ANWR  ­ Arctic National Wildlife Reserve  ­ Original resource estimated 20­30 billion barrels  ­ Original reserve estimated 4­12 billion barrels  ­ Should you drill in ANWR?  ­ Lots of oil  ­ Land protected  ­ Pro­drilling Side  ­ 30 billion barrels = enough to last the US 60 years  ­ Free the US from foreign oil  ­ Lower gas prices  ­ Only a tiny area of ANWR affected  ­ 2000 acres of 19 million acres used for drilling  ­ Problems:  ­ 30 billion barrels  ­ Assumes all 30 billion barrels of the resource will be available   ­ Not realistic amount  ­ Resources vs. Reserve  ­ Free from foreign oil  ­ The US imports 5 billion barrels per year  ­ Not actually free from foreign oil   ­ Lower gas prices  ­ OPEC production drives gas prices not US supply  ­ Not all ANWR oil would be used by US  ­ Tiny area drilled  ­ The small area to drill in does not include infrastructure  ­ Roads  ­ Houses  ­ Communities  ­ Pipelines  ­ The area around it will be affected  ­ No­drilling Side  ­ Only 12 billion barrels­ not enough to fuel the US for even 2 years  ­ Spills devastate  the environment  ­ Risk of ruining the protected land   ­ Problems:  ­ Spills  ­ Exxon­valdez clean­up cost>$2 billion  ­ 20 years later oil was still on beaches  ­ Gulf spill cost $40 billion  ­ Not all paid by gas company, but rather paid by tax dollars  ­ 12 billion barrels is enough for 2 years  ­ Assumes that there are 12 billion barrels available  ­ Production rate:  ­ 12 bbls in 2 yrs = 6 bbls/yr  ­ Impossible to pump that quickly  Other Oil Sources  ­ Oil Shales and Tar Sands ­ shales and sands with high organic content  ­ Problem: oil not fully formed yet  ­ Can mine rock and cook it to complete process to get oil  ­ Advantages:  ­ Extensive deposit  ­ Estimated shale resource has 4x more oil than Saudi Arabia  ­ Estimated Sands is 2x global oil resources  ­ Disadvantages:  ­ Produce more greenhouse gases than other fossil fuels  ­ 25­50% more Carbon Dioxide produced than normal oil  ­ Not profitable at low oil prices  ­ Cooking uses energy to make energy  ­ Extensive mining operations  ­ 13 million tons of shale to fuel US for one day  ­ Uses lots of water  ­ 72 billion gallons of water to produce enough shale oil to  power the US for 1 day  ­ Coal  ­ Lots of biomass  ­ Low oxygen  ­ Forms in swamps and bogs  ­ Stagnant water  ­ Not a lot of exygen  ­ Formation:  ­ Peat (50% Carbon)  ­ Lignite (70% Carbon)  ­ Bituminous coal (70­90%)  ­ Anthracite coal (90+%)  ­ Advantages:  ­ US coal reserve big enough to last 100+ years  ­ Disadvantages:  ­ More pollution than other fossil fuels  ­ 25% more Carbon dioxide than oil  ­ Mercury, arsenic, etc produced in burning and mining  ­ Ash disposal  ­ 130 tons/year in US  ­ Coal burning releases sulfur  ­ Causes acid rain  ­ Effects:  ­ Weathering damage  ­ Causes problems in environment  ­ Leaches nutrients out of soils    **Geology in the News​ : New evidence supporting Anthropocene hypothesis   ­ Strata forming today contains evidence of human activity    Nuclear Energy  ­ Non­renewable  ­ Fission ­ splitting an atom into smaller parts  ­ Large amount of release of energy (radiation)  ­ Must safely harness energy  ­ Uranium ore = key element  ­ Ore ­ rock/sediment with high concentration  ­ Yellowcake ­ processed uranium ore  ­ Extracting uranium from ore  ­ 235U and 238U separated  ­ Very complex: must use centrifuge  ­ Want to filter out ​some​  of 238U; not complete  ­ Power plant: 3­5% enrichment  ­ Weapons: 90% enrichment  ­ 235U is what we want more of  ­ Firing neutrons takes time and energy  ­ Splitting 235U atoms starts chain reaction  ­ Problem: easy to get out of control  ­ cooling system removes heat energy  ­ Requires water (4 million gallons/yr in some  plants)  ­ Advantages:  ­ Large US reserve  ­ ~30 yr supply  ­ Reduce carbon emission  ­ Decrease fossil fuel dependence  ­ Produce very large amount of energy  ­ 1kg Uranium = 3 million times amount of energy than 1kg coal  ­ Good safety record  ­ Current US use:  ­ ~100 plants use amount 20% US electricity  ­ Use declining since 1996  ­ Half of active plants will close by 2020  ­ No new reactors or plants built between 1978­2010  ­ 48% of ones ordered before 1878 never built  ­ Nuclear Disadvantages:  ­ Nuclear electric price tripled between 1970­1990  ­ Reactor safety (people fearful)  ­ Nuclear proliferation  ­ Are they making weapons or electricity?  ­ Waste disposal  ­ Radioactive waste  ­ Average power plant crates 25­30 tons/yr  ­ 2007: US had 50,000 tons stored radioactive waste  ­ Radiation varies which means safety varies  ­ Types:  ­ Low­Level (LL) ­ not too  much radiation; pretty safe  ­ Things were not initially radioactive  ­ Class A­C: A=less radioactive than B, which is less than C  ­ GTCC ­ greater than class C  ­ Intermediate level in Europe  ­ High­Level (HL) ­ main types from power plants/weapons research  ­ Requires heavy shielding and deep burial  ­ Globally generate ~ 12,000 tons/yr  ­ Types:  ­ Spent nuclear fuel ­ 20 tons/yr/plant  ­ Trans­uranic ­ beyond uranium on periodic table  ­ Long half­life (>20yrs)  ­ Generated during weapons research  ­ Long­term problems    ­ What to do with waste?  ­ Store it ­ ensure stability and safety  ­ Only 3 LL waste sites in US  ­ Clive, Utah  ­ Only accepts A  ­ Richland, Washington  ­ Accepts A­C from 11 NW states  ­ Barnwell, SC  ­ Class A­C from other 39 states  ­ 2008: closed to all but 3 states  ­ HL waste sites  ­ Yucca Mountain = US 1st site for spent fuel  ­ Supposed to open in 1985: hasn’t started  ­ Geologic concerns (earthquakes, faults, etc)  ­ Legal challenges: ‘not in my backyard effect’  ­ Wanting benefits of nuclear power  but don’t want it that close  ­ Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) in Carlsbad, NM  ­ Only US site for trans­uranic  ­ 20 yrs planning  ­ ~½ mile underground carved into 3000 ft thick salt  ­ Containers must not be high temp, cannot contain  fluid, and must be ventilated to prevent explosion  ­ Long­term plans:  ­ Site expected to be full by 2070  ­ Monitored for safety until 2170  ­ Then marked as off­limits for  drilling, excavation, etc until  12,170  ­ Other storage ideas:  ­ Dump in ocean  ­ Put in subduction zones  ­ Launch into space  ­ NONE of there are good ideas  ­ Use it  ­ Transmutation ­ using as a resource  ­ Big in 1970s until banned in US  ­ Currently being revisited in Europe  ­ 137 Cs used for food irradiation  ­ 241 Am used for smoke detectors  ­ Radiation Levels  ­ Lots of units (curies, becquerels, grays, rads, etc)   ­ Rem ­ dose (amount) x quality factor (how likely it will cause biological problems)  ­ Annual exposure from natural sources in millirems (mrem):  ­ Cosmic rays ­ 30  ­ Radon ­ 95  ­ Medical ­ 100  ­ Fallout ­ 4  ­ Terrestrial ­ 55  ­ Total ­ 284 (0.3 rem)  ­ How much is safe/unsafe?  ­ <5 rem/yr = no problem  ­ 5­20 rem = problem long­term (higher risk for cancer, etc)  ­ 20­100 rem = mild radiation sickness  ­ 200+ rem = hair loss, ⅓ chance of death  ­ 600+ rem = 100% fatality rate within 14 days  ­ Contamination  ­ 108+ sites in US considered unsafe  ­ Accidents, mismanagement, storage, etc  ­ Ex: Oak Ridge National Lab, TN  ­ Over 167 sites where contaminants were released  ­ Reactor Failure:  ­ Three Mile Island ­ PA  ­ 1979: partial core meltdown  ­ No serious radiation released (still scared everyone)  ­ Caused 30 year gap of no radiation­related activity  ­ Chernobyl ­ 1986  ­ Fallout 30x> than bombs on Japan  ­ 336,000 people permanently evacuate  ­ 19 mile exclusion zone exists today    Lecture 16:  ​Renewable Energy    **Geology in the News:​  estimated 75% of species going extinct leave no record   ­ Implies that modern species could go extinct without scientists knowing    Renewable Energy Basics  ­ General Points  ­ Each type has advantages/disadvantages  ­ No one source will provide all energy; need varied approach  ­ Advantages  ­ Abundant  ­ Produce little pollution  ­ Low maintenance  ­ Safe  ­ Disadvantages  ­ Technology still being developed  ­ Expensive­usually ‘bottom line’ for people  ­ Infrastructure compatibility   ­ Acceptance by society  Solar  ­ All sunlight for 1 hour = 1 year's supply of energy  ­ How can we harness?  ­ Solar Farms­ use mirrors to reflect sunlight onto receiver  ­ Solar Electricity­ capturing sunlight and turning it directly into electricity (  Photovoltaics(PV))  ­ PV cells (PVCs)­ materials used to complete photovoltaics  ­ Always improving  ­ Currently at 45% efficient  ­ New organic materials being studied  ­ Using ~7.5% of Sahara desert land for solar farms =  provide ½ of world's energy needs   ­ Assumes 10­15% efficiency  ­ Energy payback­ amount of time to generate enough energy to offset  amount used to start  ­ Since 2000 solars EPB dropped 2­3 years  ­ Disadvantages  ­ Insolation Variation­ rain/clouds would hinder as would night   ­ Some pollution from make older PV cells  ­ Where to put solar farms  ­ SW US?   ­ People want to build on national parks, wildlife area, etc  ­ Reduces cost but could affect endangered species  Hydroelectric  ­ Using water for energy ­­­­ turns turbines to make electricity   ­ Advantages  ­ Does Not pollute water  ­ Quick profit  ­ 5 years to recover plant construction cost  ­ Disadvantages  ­ Reservoir creation floods areas  ­ Dams alter downstream environments  ­ Site selection­ want a big river with lots of flowing water  ­ Good spots already taken  ­ Efficiency  ­ Safety  ­ Case Study: Banqiao Dam  ­ Built to resist 1000 years flood  ­ 1975 Aug 6­7­­­­2000 years flood  ­ 41+ included rain in one day   ­ Wave 6 mile wide 20 ft  ­ 171000 died  ­ Tides and Waves  ­ Convert kinetic energy into electricity  ­ Old devices too complicated  ­ New buoy system is 2 components  ­ Advantages  ­ Simple device  ­ Consistent  ­ Concerns:  ­ Rough environment ­ erosion, hurricanes, storms, wildlife  ­ Changes to coastal environments  ­ Reduces wave energy  ­ Some areas far from coasts  ­ Effects on wildlife  Wind Power  ­ Winds generate 5x more power than total global energy consumption  ­ Advantages:  ­ Cost down almost 80% over 20 years  ­ Energy payback ~ 1 year  ­ Disadvantages  ­ Not consistent in many areas  ­ Areas defined by classes (1­7)  ­ <class 3 = not viable  ­ Best places often far from population centers  ­ Lots of money to build the right infrastructure  ­ “Not in my backyard” syndrome  ­ Home turbine = 30 ft tall, blades 7­25 ft long  ­ Industrial turbine = 20 stories tall, blades 100 ft long  ­ Case Study: Cape Cod, MA  ­ People objecting to windmill being built 5.5 miles offshore  ­ ‘Ruining the view’  ­ WARP turbines ­ wind amplified rotor platform ­ small blades instead of large  ­ Is it safe for wildlife  ­ Birds, especially worried about  ­ Birds not highly affected  ­ What about other flying animals?  ­ Nobody cares...  Biofuels  ­ Use of biological material as fuel  ­ Ex: wood  ­ Renewable ONLY IF managed correctly  ­ Algae:  ­ Grow algae and convert lipids (fats) to biofuels  ­ Algae farm = oil crops  ­ Advantages:  ­ Doesn’t need freshwater  ­ Doesn’t need cropland/soil  ­ Waste is biodegradable  ­ Multiple harvests/yr  ­ Can yield 15­300x more energy per acre than other biofuel crops  (like corn grown for ethanol)  ­ Disadvantages  ­ Currently expensive  ­ New technique published in Dec. 2013, but still working  ­ Doesn’t lower atmospheric Carbon dioxide levels as some claim 


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Steve Martinelli UC Los Angeles

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Kyle Maynard Purdue

"When you're taking detailed notes and trying to help everyone else out in the class, it really helps you learn and understand the I made $280 on my first study guide!"

Bentley McCaw University of Florida

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