Memoria para optar al Título de Químico / El suelo constituye un componente fundamental de los recursos de la tierra, del desarrollo agrícola y la sustentabilidad ecológica. En la industria agrícola, una de las principales problemáticas son las plagas, haciéndose necesario el uso de plaguicidas para combatirlas. Dentro de los plaguicidas más utilizados a nivel internacional, se encuentran los compuestos organofosforados (OPs), entre los cuales destaca el Clorpirifos [O,O-dietil O-(3,5,6-tricloropiridin-2-il) fosforotioato], insecticida de clase II o moderadamente tóxico, cuyo comportamiento a través del perfil de suelo depende del contenido de materia orgánica disuelta (MOD) presente. En este estudio se pretende evaluar la movilidad del compuesto Clorpirifos a través del perfil de suelo, determinando la influencia asociada a la MOD. Para el desarrollo de esta investigación, en una primera etapa, se optimizaron y compararon las técnicas de extracción en fase sólida (SPE) y microextracción líquido-líquido dispersiva (DLLME) para la separación del Clorpirifos desde matriz acuosa, cuantificándolo por medio de un cromatógrafo gaseoso con detector de micro captura electrónica (GC-μECD). Posteriormente, sobre la base de los parámetros analíticos determinados para cada una de las técnicas, se seleccionó la metodología más adecuada para calcular la movilidad del analito en las soluciones eluidas del suelo fortificado y no fortificado del sector de La Farfana, Maipú, Región Metropolitana. Las condiciones cromatográficas establecidas permitieron la separación efectiva entre Clorpirifos (CP) y el metabolito Clorpirifos Oxon (CPO) con un coeficiente de resolución de 2,3. Adicionalmente, para Clorpirifos los límites de detección y cuantificación de la técnica fueron 3,2 y 6,8 μg/L, respectivamente. Estas condiciones permitieron la identificación y cuantificación de Clorpirifos en las muestras de suelos del estudio. Respecto a los rangos analíticos obtenidos con ambas metodologías de extracción para Clorpirifos desde matriz acuosa, con la técnica SPE se logró un 87,7% de recuperación, con un LD de 13,1 μg/L y un LC de 13,4 μg/L; mientras que con la técnica DLLME se recuperó entre un 63 y 150% del insecticida, con un LD y LC de 18,3 y 22,4 μg/L, respectivamente. De acuerdo a la interacción del analito con la MOD a través del perfil de suelo, se consiguió un 0,9% de Clorpirifos movilizado, no siendo posible establecer diferencias significativas al comparar los resultados entre los suelos fortificados y no fortificados. Se pudo evidenciar a través de este estudio que el Clorpirifos presenta una baja movilidad a través del perfil de suelo, y que la aplicación de enmiendas orgánicas como el Humex, no facilita su transporte, a diferencia del metabolito Clorpirifos Oxon que fue movilizado tanto en suelos con y sin adición de enmiendas, aumentando la probabilidad de una posterior contaminación de las aguas subterráneas / The soil is a fundamental component of land resources, agricultural development and ecological sustainability. In the agricultural industry, one of the main problems are the plagues, becoming necessary the use of pesticides to avoid them. Organophosphorus compounds are between the most utilized plaguicides in the world, amongst which the Chlorpyrifos [O,O-dietil O-(3,5,6-tricloropiridin-2-il) fosforotioato] stands out. It is a moderately toxic insecticide (class II), whose behavior through the soil profile depends on the content of dissolved organic matter (MOD). In this study, the mobility through the soil profile of the Chlorpyrifos compound was evaluated, determining the influence of the MOD. For developing this research, in a first stage, two techniques for separating the Chlorpyrifos compound from the aqueous matrix were optimized and compared: solid phase extraction (SPE) and dispersive liquid-liquid micro-extraction (DLLME), which were quantified using gaseous chromatography with micro-electron capture detector (GC-μECD). Later, based on the analytic parameters determined for both techniques, the most appropriate methodology was selected for calculating the mobility of the analyte in the eluted solutions of fortified and non-fortified soils of La Farfana, Maipú, Metropolitan Region. Chromatographic conditions allowed for the effective separation between Chlorpyrifos (CP) and Chlorpyrifos Oxon metabolite (CPO), with a coefficient of resolution of 2.3. Additionally, the limits of detection and quantification of the technique for chlorpyrifos were 3.2 and 6.8 μg/L, respectively. These conditions allowed the identification and quantification of Chlorpyrifos in soil samples of the study. In relation to the analytic ranges obtained with both extraction methodologies of Chlorpyrifos from the aqueous matrix, an 87.7% of recovery was reached with the SPE technique, with a LD of 13.1 μg/L and a LC of 13.4 μg/L; whereas a 63-150% of recovery was obtained with the DLLME technique, with LD and LC of 18.3 μg/L and 22.4 μg/L, respectively. According to the interaction between analyte and MOD through the soil profile, a 0.9% of mobilized Chlorpyrifos was obtained, not being possible to establish significant differences when the results of the fortified and non-fortified soils are compared. Through this study, it was shown that Chlorpyrifos has low mobility through the soil profile, and that the application of organic amendments based on commercial humic acids, not facilitate transport of this compound, unlike Chlorpyrifos Oxon, which was mobilized in soils with and without addition of organic amendments, increasing the probability of further contamination of groundwater

Memoria para optar al título de Químico / La materia orgánica disuelta (MOD) presente en suelos, aguas superficiales, y enmiendas orgánicas (EO) puede modificar los procesos de adsorción de contaminantes como metales pesados, pesticidas y Bifenilos Policlorados (PCBs), por la formación de complejos solubles en agua que pueden movilizarse a través del perfil de suelo. Dentro de los contaminantes orgánicos de mayor interés están los PCBs por su alta toxicidad, persistencia y bioacumulación, que constituyen una familia de 209 congéneres, los cuales pueden difundir a través del medioambiente. El objetivo de este estudio fue evaluar la movilidad de PCBs a través del perfil de suelo por efecto de la MOD de distintas fuentes; así como la movilidad de estos contaminantes por efecto de la incorporación de EO a un suelo contaminado. Para las experiencias se utilizó suelo de la Región Metropolitana del sector de La Farfana (LF), Santiago, Chile (UTM 19H 0331733, 6293931), el cual fue fortificado con una mezcla de 8 congéneres de PCB (8, 20, 28, 52, 101, 118, 138 y 180), por otro lado se prepararon mezclas de suelos con adición de PCB y EO (Humex) a distintos niveles de carbono orgánico (CO) ( 0 – 5,6 - 12 y 25 % CO). Se desarrolló una metodología de extracción con solvente y sonicación para estimar la concentración pseudototal de PCB en los suelos fortificados. Para evaluar la movilidad de PCB en columnas de suelo se utilizó MOD proveniente de Suelo LF, Biosólido, Humex y Ac. Húmico comercial. Para los experimentos de movilidad se utilizaron columnas de vidrio para empacar los suelos, las cuales fueron conectadas a los cartridge de C-18 para realizar la extracción en fase sólida (SPE) de forma continua, los eluidos recolectados fueron llevados a sequedad y reconstituidos con nhexano con adición de estándar interno para su cuantificación mediante GC-μECD. A partir de los resultados de la caracterización de los suelos se determinó que posee una textura Franco Arenosa, con un alto contenido de Cu y Mn, pH en agua de 8,09 y una capacidad de intercambio catiónico de 34 cmolkg-1. Los resultados de la optimización de la metodología desarrollada para la determinación del contenido seudototal de los PCB en suelo, dieron cuenta que el tiempo de sonicación es un factor que interviene en los porcentajes de extracción de los analitos, donde se determinó que existe una relación indirecta entre el PCB analizado y el porcentaje de recuperación obtenido, determinándose que para los PCB 28 y 180 el tiempo al cual se obtuvo un mayor porcentaje de recuperación fue de 15 min, para el PCB 52 de 60 min y para el PCB 101 de 20 min. Los porcentajes no siguieron una tendencia clara, lo que puede estar relacionado al efecto matriz observado en el suelo sin fortificar. Con respecto a la caracterización de la materia orgánica disuelta utilizada para este estudio se determinó a través de los espectros de IR-TF, así como la determinación de SUVA que la distribución de los grupos funcionales presentes en la MOD, así como su polaridad, depende del origen de ésta, determinándose una similitud entre los espectros de IR-TF LF -Acido húmico comercial, y MOD de Humex –Biosólido. A partir de los experimentos de movilidad de PCB a través del perfil de suelos se determinó que no hay diferencias significativas en cuanto al origen de la MOD, por lo que la movilidad podría estar influenciada, principalmente por la MOD de Suelo LF Finalmente los resultados de la lixiviación de los congéneres de PCB a través del suelo con adición de EO fueron directamente proporcional a la cantidad de enmienda incorporada al suelo, siendo aquellos con menor grado de cloración más eluidos. A través de la determinación del contenido de CO fue posible establecer que los PCBs son movilizados por la MOD proveniente del suelo, y que las EO aportan MOD que incrementa la movilidad de estos contaminantes orgánicos a través del perfil de suelo / Dissolved organic matter (DOM) present in soil, water, and organic amendments (OA) can modify the adsorption of pollutants such as heavy metals, pesticides and polychlorinated biphenyls (PCBs), by forming water-soluble complexes that can move through the soil profile. Among the organic pollutants of greatest interest are PCBs, due to their high toxicity, persistence and bioaccumulation, which constitute a family of 209 congeners, which can spread through the environment. The aim of this study was to assess the mobility of PCBs through the soil profile by the effect of MOD from different sources; as well as mobility of these contaminants due to the addition of OA to contaminated soil. The study was conducted with soil obtained from the sector "The Farfana" (LF), Santiago, Chile (UTM 19H 0,331,733, 6,293,931), which was fortified with a mixture of 8 congeners of PCBs (8, 20, 28, 52, 101, 118, 138 and 180) on the other hand mixtures were prepared by adding to the soil fortified with PCB, different amounts of AO to obtain 4 levels of organic carbon (OC): 0; 5.6; 12 and 25%. A methodology of extraction with solvent and sonication was developed to estimate the pseudototal concentration of PCB in soil fortified. MOD from LF, Biosolid, Humex and commercial humic acid was used to assess the mobility of PCBs in soil columns. The experiments of mobility were carried out in glass columns packed with the different mixtures, the columns were connected to the cartridge of C-18 to perform solid phase extraction (SPE) continuously, and the collected eluates were taken to dryness and reconstituted with n-hexane with added internal standard for quantification of PCBs by GC-μECD. The results indicate that the soil has a sandy loam texture, with a high content of Cu and Mn, 8.09 pH in water and cation exchange capacity of 34 cmolkg-1. The results of the optimization of the methodology for the determination of pseudototal content of PCBs in soil, indicate that the sonication time is a factor involved significantly in the percentage of recovery of the analytes from the matrix, finding there an indirect relationship between the PCB analyzed and the recovery rate obtained, so for PCBs 28 and 180 the time required for a higher percentage recovery was 15 min, for the PCB 52 was 60 min, and for the PCB 101 was 20 min. The percentages did not follow a clear trend, which may be related to the matrix effect observed in the soil unfortified. With respect to the characterization of the DOM used for this study it was determined by IR spectroscopy (FTIR) and molecular spectroscopy (SUVA) that the distribution of the functional groups present on the MOD and its polarity depends on the origin of this. Spectroscopic analysis indicates a similarity in the FTIR spectra of the DOM, depending on their origin, being similar LF with commercial humic acid, and Humex with biosolids. Based on mobility experiments of PCBs through the soil profile it was determined that there are no significant differences according to the origin of the MOD, so that mobility can be influenced mainly by the MOD that exists naturally in the soil LF. Finally the results from the leaching of PCB congeners through soil with EO addition indicate that the amount leached was directly proportional to the amount of OA incorporated into the soil, being more eluted the PCBs with lower degree of chlorination. The determination of OC allowed to establish that the PCBs are mobilized by the MOD from soil, and the OA increase the mobility of these organic contaminants through the soil profile

Magister en geografía con mención en recursos territoriales / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo

Magister en geografía con mención en recursos territoriales / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo

Memoria para optar al título de Geógrafo / La pérdida de biodiversidad constituye una de las más importantes amenazas para el ser humano y su futuro. Los cambios de cobertura y uso de suelo que afectan la provisión de servicios ecosistémicos (perturbación) son una de las causas principales. Considerando estas dinámicas desde una perspectiva de sistemas complejos adaptativos, la escala juega un rol crucial en la gestión y sustentabilidad de los paisajes socioecológicos. Entender cómo se comportan las perturbaciones a diferentes escalas espaciales, es de gran importancia para lograr un desarrollo sustentable estos paisajes. De lo contrario, se producen discordancias escalares que resultan en la degradación de los ecosistemas. En este contexto, la Región Metropolitana de Santiago, Chile, destaca por su gran dinamismo económico y demográfico. Cuantificando los cambios más drásticos de vegetación en ésta, entre 1997 y 2004, se obtuvieron los patrones de perturbación por medio del algoritmo de ventanas móviles en diez escalas espaciales, para luego ser analizados según uso y cobertura de suelo. Se encontró que Los cultivos, anuales y permanentes constituyen la principal fuente de perturbación en la Región y sus Provincias por sobre otras coberturas de suelo como la silvicultura o la urbanización/minería. Estos roles tienden a cambiar según la escala y Provincia en cuestión. Por otra parte, las áreas naturales actúan como sumideros a nivel regional y provincial. También, se encontró que los cultivos producen la principal discordancia multiescalar con las otras coberturas de suelo analizadas. Respecto a los patrones de perturbación en la Región, éstos poseen una distribución relativamente equitativa entre sus Provincias, lo cual podría ser debido al rol de la variable topográfica como límite de los sistemas antrópicos. Finalmente, esta investigación constituye una pequeña incursión en el potencial teórico y práctico que ofrece el estudio de la complejidad al estudio geográfico en el ámbito de la sustentabilidad.

La presente investigación está inserta en el Proyecto FONDECYT N° 1050726, denominado Conformación de un Modelo de Unidades Espaciales de Respuesta a la Aplicación de Biosólidos en la Región Metropolitana, y cuya finalidad radica en identificar y analizar las principales áreas insertas, en este caso, dentro de la comuna de Melipilla, que reunirían las condiciones necesarias para la incorporación de biosólidos al suelo, de acuerdo al Reglamento para el Manejo de Lodos generados en Plantas de Tratamiento de Aguas Servidas de CONAMA (2006). En esta normativa, se indican las exigencias necesarias que deben poseer las zonas no urbanas, cuyos suelos sean potenciales receptores de lodos sin convertirse en agentes de contaminación, encontrándose estos con severas limitaciones productivas, o con un estado de degradación.

Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero Agrónomo / El análisis cuantitativo de la variabilidad de los suelos es cada vez más importante para una adecuada evaluación y manejo de este recurso. Pocas investigaciones se han desarrollado para estimar la variación en las propiedades edáficas en laderas áridas. La erosion de cárcavas es un proceso geomorfológico activo en la zona sur de la Región de Coquimbo, y se asocia a condiciones climáticas, elevados gradientes de pendiente y pastoreo intensivo. La productividad se ha reducido debido a los efectos de la erosión, la cual varía según la posición en la que se encuentre el pedón y el aspecto de la pendiente. Para evaluar los efectos de la producción intensiva en las propiedades edáficas se empleó la técnica de reconstitución de perfiles de suelo, con el fin de evaluar la magnitud y los alcances de la erosión en la Región analizada. Los suelos cultivados fueron comparados con su condición original, identificándose cambios morfológicos, físicos y químicos Para ello se seleccionaron pedones en un transecto realizado desde una ladera de exposición ecuatorial con cárcavas basales a otra de exposición polar sin rasgos erosivos. Se realizó un levantamiento altimétrico y descripciones de los pedones, analizando horizontes genéticos en términos morfológicos, químicos y físicos. A su vez, se determinó el volumen de suelo asociado a la formación de cárcavas en la ladera erosionada, estimando pérdidas de partículas de suelo, MO y macronutrientes totales. Al comparar ambas laderas, se advierte en general condiciones físicas y químicas más favorables en la de exposición polar. Los pedones más bajos en la ladera presentan texturas más finas y condiciones físicas y químicas restrictivas al crecimiento radical, unido a un menor contenido de materia orgánica (MO). De acuerdo al análisis de reconstitución de perfiles, el pedón más completo presentó una secuencia de horizontes A-Bt-Bz-Cz, encontrándose perfiles truncados en la base de la ladera erosionada. El volumen de suelo estimado como pérdida producto de la formación de cárcava fue de 142 m3 y se asocia no sólo a una pérdida de partículas de suelo, sino también a una completa desaparición de MO y macronutrientes. Como consecuencia de la erosión acelerada, las pérdidas alcanzan a: 5.237, 1.293 y 2.458 Mg ha-1 de arena, limo y arcilla, respectivamente. La pérdida de macronutrientes fue de 3 (N), 45 (P) y 44 (K) Mg ha-1, mientras que el carbono orgánico disminuyó entre 51 y 77% de su condición original, correspondiente a 11 Mg ha-1 de pérdida. En este contexto, los procesos observados de erosión acelerada contribuyen a reducir la fertilidad y resiliencia del suelo, resultando imperativo adoptar medidas preventivas contra la degradación de suelos. / Quantitative information on soil variability has become increasingly important for soil assessment and management. There have been scarce researches in order to estimate the vertical variation in soil attributes at arid hillslope positions. Gully erosion is an active geomorphic process in the southern of Coquimbo Region and is mostly associated to climate conditions, steep slopes gradients and intensive grazing. There has been a substantial loss of productivity due to the effects of erosion, which vary with the slope aspect and the position of the pedons in the landscape. Soil profiles reconstruction technique is used to evaluate the effects of cultivation in soil properties. Cultivated soils are compared to match native soils and an evaluation of the physical, chemical and morphological changes are made. This technique was used to assess the magnitude and extent of soil erosion on studied Region. Several pedons were selected in a transect that go from an equatorial aspect slope with basal gullies to a polar exposure slope without erosive features. A theodolite survey and a description of several soil pits were realized, analyzing genetic horizons in morphological, physical and chemical terms. In addition, the soil volume associated with gullies was determined, estimating losses of soil particles, OM and essential total macroelements. Comparing both hillsides, in general a more favorable physical and chemical conditions in polar exposure was observed. Pedons on the lower part of eroded hillsides slope presents lower content of soil OM, finer soil textures and both physical and chemical conditions that restrict plant roots growth. According to the profile reconstruction analysis, the most complete pedon probably has an horizon sequence of A-Bt-Bz-Cz and truncated profiles are observed at the eroded hillslope positions. The estimated loss of soil volume was of 142 m3 and associated not only to soil particles loss, but also a complete OM and macronutrients disappearance. Therefore, resulting of accelerated erosion process, losses of materials reach to 5237, 1293 and 2458 Mg ha-1 of sand, silt and clay, respectively. Macroelements losses are of 3 (N), 45 (P) and 44 (K) Mg ha-1 and losses of organic carbon reach to 51 to 77% of original content, i.e. around 11 Mg ha-1. In this context, the accelerated processes observed contribute to reduce the fertility and resilience of soils, being imperative to take preventive measures against soil degradation.

Memoria para optar al título de Geógrafo / El presente trabajo de investigación se basa en el análisis de los cambios que ha sufrido la superficie agrícola en torno al Acuífero Santiago, durante los períodos 1975, 1986, 1996, 2002, 2010 y 2015. Metodológicamente fue necesaria la utilización de las técnicas de teledetección en conjunto con los sistemas de información geográfica, para llevar a cabo el análisis de los usos de suelo bajo la aplicación de la herramienta “clasificación supervisada”. Para ello, se utilizaron imágenes satelitales de la constelación LANDSAT en cada período, las que fueron apoyadas por el proyecto CORINE LAND COVER como instrumento guía de caracterización de los usos de suelo. La finalidad de la memoria fue realizar un estudio que revelara los cambios en el uso de suelo desde la década de los 70’s hasta la actualidad. Además, se destacan los eventos climáticos como uno de los posibles factores de cambio en la superficie agrícola (uso de suelo de primordial interés) en el área de estudio. Palabas clave: Cambio uso de suelo, superficie agrícola, teledetección, sistemas de información geográfica, eventos climáticos.

La ciudad a lo largo de la historia, se ha transformado y ha evolucionado de acuerdo a las necesidades que sus habitantes han desarrollado. Estos procesos evolutivos llevaron a que esta unidad territorial fuera ampliando la gama de servicios y bienes disponibles para satisfacer las demandas de los habitantes, junto con ello, se incrementaron los flujos de capitales y la ciudad se transformó en un polo de atracción, para personas y actividades. Esta atracción provocada por la ciudad, con el paso de los años, fue la causal de que las urbes hayan modificado sus estructuras físicas, extendiendo sus límites, logrando densificar rincones impensados, generando cambios en el sistema natural que las acoge, debido a estas transformaciones espaciales, dentro de las que se destacan los cambios de uso y coberturas de suelo, que motivan la presente investigación. Se trabajó con la conurbación Concepción – Talcahuano para determinar como la expansión urbana ha causado transformaciones espaciales, generando cambios importantes en los usos y coberturas de suelo asociadas a estas dinámicas. La metodología aplicada, se orientó al análisis de fotografías aéreas, con técnicas de fotointerpretación visual y el uso de herramientas digitales, como los sistemas de información geográfica, que permitieron su posterior representación cartográfica, obteniéndose como resultados, un modelo de expansión urbana que diera cuenta del crecimiento del área urbana desde el año 1950 a la fecha, además de cartografía temática de los usos de suelo para cada período analizado, lo que permitió identificar los cambios espaciales más relevantes con respecto a las pérdidas o ganancias de usos de suelo.

El objetivo general de la siguiente investigación consiste en evaluar la calidad del suelo en la comuna de Buin mediante generación y aplicación de un Indicador de Calidad, identificando el estado actual de parámetros morfológicos y químicos seleccionados para tal efecto en base a resultados referenciales del año 1981 y a muestras extraídas en terreno a principios del 2007. La metodología implementada para tal efecto consistió en determinar el estado de cada parámetro en base a rangos predeterminados tanto nacionales como internacionales para luego integrar el conjunto de resultados obtenidos en un Indicador de Calidad con el fin de determinar el estado de cada variable escogida. Por último se determinó el peso relativo de cada parámetro químico y morfológico en cuanto a incidencia en el nivel de calidad del suelo, estableciendo de este modo el nivel de calidad de cada serie de suelo, tanto referencial así como para las extraídas y analizadas el año 2007. Los resultados obtenidos arrojaron a nivel general que a pesar de la intervención llevada a cabo sobre los suelos, ligado a las actividades agrícolas, estos aun presentan condiciones favorables en cuanto a fertilidad, no obstante existen parámetros en condiciones deficientes que llevó a efectuar un análisis individual de cada una.