Determina la concentración a la que puede estar diluido el material de los componentes mineros polimetálicos, propensos a generar contaminación, sin que se alteren los ecosistemas cercanos, mediante la aplicación de ensayos biotoxicológicos. Se evaluó la Concentración Letal Media (CL50) en bioensayos de 96 horas, con alevinos de Carpa (Cyprinus Carpio), utilizado el material de 4 componentes mineros: relavera, desmontera, cancha de mineral y tajo abierto; determinándose que el componente más perjudicial fue la relavera, por presentar la CL50 más baja (CL50 = 1880 ppm), seguido de la cancha de mineral (CL50 = 3340 ppm), continúa el tajo abierto (CL50 = 5140 ppm) y por último a la desmontera (CL50 = 8080 ppm). Posteriormente se realizó el análisis de agua con las concentraciones mencionadas, encontrándose que la concentración de metales como: As, Cd, Cu, Cr, Fe, Mn, Pb y Zn está por encima de los valores establecidos por los ECA (Cat. 3), y por los LMP para efluentes de la actividad minero-metalúrgica. Una vez concluidos los bioensayos, se hizo la evaluación de órganos internos de las Carpas que perecieron con el material de relavera (el más perjudicial), determinándose que los principales órganos afectados fueron las branquias y el hígado, además se bioacumularon metales como: Cd, Cu, Fe, Mn y Zn; esta afectación podría repercutir en la salud del ganado y de los seres humanos que consuman peces en ese estado de contaminación. / Tesis

Doctor en Química / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento en el Repositorio Académico, hasta diciembre de 2015. / Esta Tesis Doctoral se planteó como objetivo general desarrollar un estudio de extracción y concentración de iones metálicos presentes en soluciones acuosas sintéticas que simulan aguas industriales y mineras, cuya etapa fundamental reside en la aplicación de la novedosa tecnología de Microencapsulación de Extractantes (MCEx), y que posibilitó en su etapa final concluir con el uso de un Sistema de Extracción de Metales en Columnas Continuas a escala de laboratorio. Se estudió el mecanismo de adsorción y desorción de los metales mediante microcápsulas, en sistemas continuos y discontinuos, como también se determinaron parámetros cinéticos y termodinámicos. En sus aspectos básicos se prepararon microcápsulas (MC) mediante dos métodos simples y de bajo costo: uno físico-mecánico (evaporación del solvente) y uno químico (polimerización con extractante in situ). Estas MC, una vez preparadas, contenían retenidos en su interior, moléculas extractantes no-específicas de carácter tanto acido, básico como neutro, capaces de recuperar o remover metales, obteniéndose buenos resultados de síntesis para las microcápsulas de carácter ácido y neutro (80% de rendimiento aproximadamente) y bajo para las microcápsulas de carácter básico (Entre 30 y 70% aproximadamente). Se utilizaron diferentes modelos de isotermas de adsorción para determinar capacidades máximas de extracción de iones metálicos de las diferentes microcápsulas, entre ellas las isotermas de Langmuir, Freundlich y Redlich-Peterson, presentando este último modelo los mejores resultados. También se estudió el comportamiento cinético de adsorción de las microcápsulas, dada la importancia de determinar en cuanto tiempo se alcanza la máxima adsorción en diferentes condiciones de temperatura como así también poder determinar parámetros de velocidad de adsorción necesarios para poder escalar y simular el proceso a una escala mayor, para lo cual se utilizaron los modelos de Pseudo-Segundo-Orden (Ho) y el modelo de Pseudo-Primer-Orden (Lagergren), que dan cuenta de modelos mixtos controlados tanto por la reacción química entre el metal y el extractante como por las etapas de difusión de las especies reactantes hacia y desde el sitio de reacción. Asociado con lo anterior, desde el punto de vista termodinámico se estudió la Energía de Activación, parámetro fundamental para determinar cuál es la etapa que controla el proceso desde el punto de vista cinético, en este mecanismo de adsorción del metal en la microcápsula basado en un proceso de transferencia de masa con reacción química. De los resultados experimentales observados y su correspondiente análisis, se determinó que es un sistema mixto el que gobierna el proceso, es decir es compartido entre la reacción química y la difusión del metal en la película acuosa vecina a la microcápsula y la difusión intraparticular del complejo al interior de la microcápsula. Complementariamente se determinó también la energía libre de Gibbs, observándose que la adsorción es espontánea y que hay procesos que son gobernados por la entalpia y otros controlados por la entropía. Considerando que la aplicación práctica de estas microcápsulas está dirigida a la descontaminación de aguas residuales industriales, se desarrolló también un sistema de tratamiento continuo de adsorción a escala de laboratorio, de forma de poder determinar parámetros necesarios e importantes para un futuro escalamiento industrial. Con este objetivo, se desarrollaron experimentos de adsorción, haciendo circular la solución acuosa a tratar sobre una columna de vidrio empacada adecuadamente con las microcápsulas sintetizadas. Una vez saturadas las microcápsulas con el ion metálico a remover, se procedió a efectuar la etapa de desorción del metal de las microcápsulas, mediante contacto con soluciones acuosas apropiados, realizando también ciclos repetitivos de adsorción y desorción de forma de comprobar la posibilidad de reutilizar las microcápsulas. Los resultados experimentales alcanzados se analizaron mediante la aplicación de diferentes modelos de adsorción en columnas continuas (Dosis Respuesta, Wang y Thomas) los que en general ajustaron bien los datos obtenidos experimentalmente obteniéndose parámetros cinéticos y de transporte necesarios para simular el proceso. Como conclusión global, se puede indicar que la microencapsulación de extractantes en matrices poliméricas resultó ser efectivamente una metodología de adsorción eficiente, sencilla y de bajo costo, presentando propiedades mejoradas respecto a otros adsorbentes naturales o sintéticos de iones metálicos, actuando las microcápsulas como adsorbentes granulares fácilmente regenerables y reciclables a nuevos ciclos de adsorción-desorción, presentando además en general una alta capacidad de carga de variados iones metálicos / This doctoral thesis had as general objective to develop a study of extraction and concentration of metallic ions present in dilute synthetic aqueous solutions that simulate industrial and mining waters. The proposed study is based on the application of the innovative technology of Microencapsulation of Extractants (MCEx), and that in its final stage allowed to develop a Metals Extraction System in Continuous Columns at laboratory scale. The mechanism of adsorption and desorption of metals on microcapsules was studied, using continuous and discontinuous systems, including the determination of kinetic and thermodynamic parameters. Basically, the microcapsules (MC) were prepared by two simple and low-cost methods: a physical-mechanical one (evaporation of the solvent) and a chemical one (in situ polymerization employing the extractant as initial material). Once prepared, these MC contained retained in their internal structure, non-specific extractant molecules which present acid or basic or neutral character, capable to recover or remove metals. Fairly good results of synthesis of microcapsules retaining acid and neutral extractants were measured (approximately 80% yield), and low results for microcapsules containing basic extractants (between 30-70% yield, approximately). Different adsorption isotherm models were used to determine maximum capacities of extraction of metals of the different microcapsules. Among them, Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson isotherms, the latter showing the best results of fitting the experimental values. The kinetic adsorption behaviour of the microcapsules was also studied, given the importance of determining the needed time to reach maximum metal adsorption at different temperature conditions, as well as to determine adsorption rate parameters necessary for scaling and simulating the sorption process on a larger scale. In order to do this, a pseudo-second order model (Ho) and a pseudo-first order model (Lagergren) were used, both mixed models that reflect that the kinetic control of the process can be governed by the chemical reaction between the metal and the extractant and also by the diffusion stages of the participating species towards and from the reaction site. Associated with the above mentioned, from the thermodynamic point of view, the energy of activation was studied and measured, fundamental parameter to determine which is the stage that controls the process from a kinetic point of view, in this mechanism of adsorption of metal on the microcapsule, based in a mass transference process with chemical reaction. From the observed experimental results and their corresponding analysis, it was determined that a mix system governs the process, meaning, it is shared between the chemical reaction and the diffusion of the metal in the aqueous film adjacent to the microcapsule, and the intraparticle diffusion of the complex inside the microcapsule. In addition, the Gibbs free-energy was determined, being observed that the adsorption of metal on microcapsules is spontaneous, having processes governed by the enthalpy and other controlled by the entropy. Considering that the practical application of these microcapsules is addresseed to the decontamination of industrial wastewater, a continuous adsorption treatment system was also developed at laboratory scale, so as to determine necessary and important parameters for a future industrial scaling-up. With this objective in mind, adsorption experiments were developed, being circulate the aqueous solution to be treated over a glass column properly packed with the synthetized microcapsules. Once the microcapsules were saturated with the metallic ion to be removed, the processes continued with the desorption-stage of the metal from the microcapsules, by contact them with suitable aqueous solutions, conducting this way repetitive cycles of adsorption and desorption to verify the possibility of reusing the microcapsules. The experimental results achieved were analysed by applying different continuous columns adsorption-models (Dose-Response, Wang and Thomas), which, in general, adjusted well the experimentally obtained data, obtaining kinetics and transport parameters required for simulating the process. As global conclusion, it can be mentioned that microencapsulation of extractants in polymeric matrices is effective as an efficient, simple and low-cost adsorption methodology, with improved properties compared with other natural or synthetic adsorbents of metallic ions, acting the microcapsules as granular adsorbents, easily regenerated and recycled to new adsorption-desorption cycles, which also present a high load capacity of several metallic ions

En el presente Trabajo se ha investigado la biosorción de Cu(II) a partir de soluciones diluidas mediante la utilización de las perlas alginato de calcio obtenidas a partir de un gel de alginato de sodio. Los experimentos sobre el efecto del pH en el proceso de biosorción de Cu(II) por las perlas de alginato de calcio, mostraron que el rango óptimo de pH se encontraba entre 4.5-5.1. Del estudio de la cinética de biosorción de Cu(II) por las perlas húmedas y secas de alginato de calcio, se determinó que el equilibrio se alcanzó más rápidamente con las perlas húmedas que con las perlas secas; pues las perlas húmedas se saturaron a las tres horas del inicio del proceso de biosorción y sólo lograron un porcentaje de remoción de Cu(II) del 18.03%, mientras que las perlas secas se saturaron a las veinticuatro horas del inicio del proceso de biosorción logrando un porcentaje de remoción de Cu(II) del 87.79%. Por esta razón en los estudios siguientes se utilizaron las perlas secas de alginato de calcio. Los resultados de los experimentos en batch se procesaron con la ayuda de las ecuaciones de Langmuir y Freundlinch. La máxima capacidad de biosorción de Cu(II) de las perlas secas de alginato de calcio (Qmáx) fue de 80.645 mg/g. También se estudió el proceso de biosorción de Cu(II) en una columna empaquetada con perlas de alginato de calcio. El análisis de los resultados preliminares demostró que las perlas de alginato pueden ser usadas para la purificación de las aguas de efluentes industriales, además la columna puede ser regenerada múltiples veces con una concentración adecuada de HCl(ac). / --- In the present work the biosorption of Cu(II) from diluted solutions by using calcium alginate beads obtained from sodium alginate gel has been investigated. The experiments about the effect of pH on the biosorption process of Cu(II) by Calcium alginate beads showed that the optimun pH was between 4.5-5.1. From the study of biosorption Kinetic of Cu(II) by calcium alginate weat beads and calcium alginate dry beads, was determined that the equilibrium was obtained faster by calcium alginate wet beads than by calcium alginate dry beads, because calcium alginate wet beads got saturation first at three hours from the beginnnig of biosorption process and they only removed 18.03% of Cu(II), while calcium alginate dried beads got saturation at twenty four hours from the beginning of biosorption process and they removed 87.79% of Cu(II). For this reason in the next studies calcium alginate beads were used. The results of batch experiments were processed by the help of Langmuir and Freundlinch ecuations. The maximun biosorption capacities for Cu(II) of calcium alginate dry beads was 80.645 mg/g. The biosorption process of Cu(II) was also studied in a column packed with calcium alginate beads. The analysis of preliminar results showed that calcium alginate beads can be used to purify the industrial wastewater, furthermore the column can be regenerated many times with an adequate concentration of HCl(ac).

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / En el presente estudio se investigó la presencia y concentración de cadmio, mercurio y plomo en perros, como potenciales individuos centinelas de la exposición de sus propietarios a estos metales pesados. Se recolectaron muestras de pulmón, hígado, riñón y hueso de 10 cadáveres enviados al servicio de cremación del Laboratorio de Patología de la Facultad de Ciencias Veterinarias y Pecuarias de la Universidad de Chile. No se discriminó por origen, raza, sexo, edad ni causa de muerte. Las muestras fueron procesadas y analizadas a través del método de Espectrofotometría de Absorción Atómica por horno de grafito, para la detección de cadmio y plomo, y de Espectrofotometría de Absorción Atómica por vapor de frío, para la detección de mercurio. El 50% de las muestras de pulmón resultaron positivas a cadmio, 10% resultó positiva a mercurio y ninguna lo fue a plomo. El 100% de las muestras de hígado fueron positivas a cadmio, 10% fue positiva a mercurio y el 40% lo fue a plomo. El 100% de las muestras de riñón fueron positivas a cadmio, 20% a mercurio y ninguna a plomo. En términos generales, el 100% de los perros fue positivo a cadmio, 40% a plomo y 30% a mercurio. Los resultados obtenidos, indican que estos tres metales se estarían incorporando en los organismos, siendo las muestras de hígado las que mejor representarían este grado de contaminación por metales.

Memoria para optar al Titulo Profesional de Médico Veterinario / Los metales pesados se encuentran en forma natural en la corteza terrestre. Estos pueden constituir contaminantes si su distribución en el ambiente se altera mediante actividades humanas, lo que en general puede ocurrir durante la extracción minera, el refinamiento de productos mineros o por la liberación al ambiente de efluentes industriales y emisiones vehiculares. Además, la inadecuada disposición de residuos metálicos también ha ocasionado la contaminación del suelo, agua superficial y subterránea y de ambientes acuáticos. El objetivo de este estudio fue detectar la presencia de los metales pesados: cadmio, mercurio y plomo, en tejido hepático, óseo, pulmonar y renal, en diez gatos, con la idea de averiguar si estas mascotas son capaces de incorporar estos metales en su organismo, de manera de constituir un indicador de la exposición a estos elementos tóxicos en los seres humanos. A estos animales se les realizó necropsia para la obtención de los órganos pulmón, hígado, riñón y radio-cúbito. Estas muestras fueron procesadas y analizadas, en el caso del cadmio y plomo, mediante el método espectrofotométrico de absorción atómica por llama y en el caso del mercurio, mediante el método espectrofotométrico de absorción atómica por generación de vapor frío. Se dieron por positivas aquellas muestras en las que se detectaron concentraciones mayores al límite de detección del método, en el caso del cadmio sobre 5 ppb; mercurio sobre 50 ppb y plomo sobre 30 ppb; aquellas muestras con una concentración menor de la indicada fueron consideradas sólo como trazas. Al analizar los resultados de acuerdo a cada metal en estudio, se encontró que en el 100% de los gatos fue posible detectar la presencia de cadmio. El 100% presentó positividad, tanto en hígado como en riñón, con un promedio de 21,15 ppb y 40,36 ppb, respectivamente; mientras que un 60% presentó postividad a este metal en pulmón, con un promedio de 9,26 ppb. En relación al mercurio, en el 80% de los gatos estudiados se detectó la presencia de este metal, pero sólo el 60% de la población en estudio fue positiva. Un 40% de las muestras presentó positividad a mercurio en hígado, un 10% en pulmón y un 50% en riñón. Con un promedio de 158,16 ppb, 59,45 ppb y 310,75 ppb, respectivamente.En relación al plomo, en el 100% de los gatos estudiados se detectó la presencia de este metal, pero sólo se consideró como positivo al 20%. Un 20% de las muestras fueron positivas en hígado, con un promedio de 43,1 ppb; y un 10% en riñón, con un promedio de 73,9 ppb; mientras que en ninguna mostró positividad a plomo en pulmón, en este órgano sólo se detectaron niveles trazas. Al realizar el análisis comparando la positividad a los diferentes metales se obtuvo que el 60% de los gatos presentaron simultáneamente positividad a cadmio y mercurio; el 20% a cadmio y plomo; 0% a mercurio y plomo y 0% a los tres metales. Los resultados obtenidos en este estudio, confirman la hipótesis de que estos metales pesados son capaces de acumularse en el organismo, siendo posible de detectar y cuantificar. Estos resultados podrían servir como una primera aproximación, de lo que está sucediendo a nivel de contaminantes ambientales en el país

Realiza el estudio de la transición de fase líquido-sólido de las nanopartículas libres de plata AgN, donde N = 147, 309, 561, 923, 1415, 2057, 2869, 3871 y 5083 con diámetro entre 1.7 y 5.5 nm que corresponden a números mágicos relativos a la geometría icosaédrica. El estudio de la transición se realiza mediante dinámica molecular, usando simulaciones canónicas siendo la temperatura controlada por el termostato de Andersen. Las ecuaciones de movimiento atómico fueron integradas numéricamente por el algoritmo de Gear predictor-corrector de 5to orden y un paso de tiempo de 2 fs (2 × 10−15 s). Las nanopartículas fueron enfriadas en etapas sucesivas desde 1000 hasta 325 K y calentadas según el tamaño hasta 1000 o 1300 K (N > 1000) en intervalos de 25 K. En cada intervalo se usaron 20000 pasos de simulación para equilibrar las nanopartículas a cada temperatura, lo cual definió una rapidez de enfriamiento y calentamiento de 6,25 × 1011 K/s. Se estimó la dependencia de la energía interna de las nanopartículas con respecto a la temperatura, de cuyo análisis se obtuvieron sus propiedades termodinámicas tales como la capacidad calorífica en el estado sólido y líquido, el calor latente y la temperatura de fusión y solidificación. El análisis de pares y la función de distribución par se usaron para estudiar los cambios estructurales de las nanopartículas durante la simulación de la solidificación. Del análisis estructural se observó claramente una conexión entre la relación superficie/volumen de las nanopartículas y su evolución estructural. Las nanopartíıculas con ns > 50% y ns < 50% solidifican a estructuras con tendencia no cristalina y cristalina, respectivamente. Donde ns es el porcentaje de átomos en la superficie sobre el total. La solidificación de la nanopartícula Ag923 (d 3,14 nm) fue simulada utilizando una velocidad de enfriamiento de 5 × 109 K/s. También se hizo un análisis estructural, de la cual se pudo comparar su evolución con la teoría de nucleación homogénea. Se demostró que la transición de fase se dio mediante la creación de embriones de la nueva fase que al aumentar de tamaño y disminuir la temperatura se hacen más estables como describe la teoría de nucleación. Sin embargo, el parecer hay una discordancia entre el tamaño crítico predicho por la teoría y la calculada por la simulación. / Tesis

Geólogo / El presente Trabajo de Titulo consiste en un estudio geoquímico de la cuenca fluvial Alto Tinguiririca. Esta corresponde a una subcuenca de la cuenca del rio Rapel, y se encuentra inmersa en la Cordillera de los Andes entre las latitudes 34°35 0‖ y 35°0 0‖, en la Región del Libertador Bernardo O Higgins. Se tomaron un total de 12 muestras de agua durante el verano del año 2017, entre las cuales 1 era de una vertiente, 2 de piscinas de aguas termales y las 9 restantes de cauces fluviales activos. Estas fueron sometidas a un análisis químico de elementos mayores, menores y trazas, y posteriormente se construyeron diagramas hidrogeoquímicos y estadísticos para identificar anomalías y procesos que ocurren en la cuenca. Además de manera complementaria se obtuvieron muestras de sedimentos transportados en suspensión en los mismos puntos, los cuales fueron analizados mediante un microscopio electrónico de barrido. Los resultados permitieron dividir las muestras en tres grupos. Las aguas termales forman el grupo que más difiere del resto, y se caracterizan por ser cloruradas sódicas y poseer altas concentraciones en casi todos los elementos analizados. El resto forman una transición desde sulfatadas cálcicas a bicarbonatadas cálcicas, donde las 5 de la parte alta de la cuenca son más sulfatadas y poseen mayores concentraciones y anomalías de Al, Fe, Mn y otros elementos, mientras que las de la parte baja son más bicarbonatadas, con menores concentraciones y solo con un punto con anomalía de Zn. La diferencia principal entre la parte alta y la parte baja de la cuenca es la geología, donde la parte Oeste es representada por la secuencia Cenozoica y la parte Este por la secuencia Mesozoica, el volcanismo actual y la Falla El Fierro que se encuentra en una zona de transtensión y favorece el ascenso de fluidos de mayor profundidad. Finalmente, al comparar las muestras con la normativa chilena para agua potable, varias sobrepasan los valores límite de As, Cl, Fe, Hg y Mn, poniendo en riesgo a la población que se someta a su consumo de manera continua.

Objetivo: Determinar el contenido de metales pesados en el compost de residuos de camal mezclado con residuos vegetales y estiércol en la Provincia de Chupaca, Junín, 2017. Métodos: Investigación Experimental de tipo Aplicada y de Diseño experimental Completamente al Azar con 3 repeticiones, en una cantidad promedio de mezcla de 50 kg por unidad experimental, en un sistema de pilas sobre la superficie. El método especifico estuvo basado en el Análisis y Observacional. Se utilizaron 4 tratamientos con 40, 50, 60 y 70 % de residuos de camal en mezclas proporcionales con 15, 20 y 30 % de residuos vegetales y estiércol de vacuno, además de un tratamiento testigo con 60 % de residuos vegetales y 40 % de estiércol La recolección de datos fue mediante la Observación. Se utilizó la distribución t para la prueba de Hipótesis.

Programa de Doctorado: Desarrollo sostenible: manejos forestal y turístico.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Los suelos estudiados se encuentran en la meseta del Bombón de la Reserva Nacional de Junín, en los Andes centrales del Perú, que es una zona afectada por las actividades mineras durante varios siglos. Las técnicas analíticas utilizadas para la caracterización mineralógica son la energía dispersiva de fluorescencia de rayos X (EDXRF), difractometría de rayos X (XRD) y espectroscopia Mössbauer (MS). Con tecnicas químicas complementarias se miden el pH y la capacidad de intercambio de cationes de estos suelos; también se mide su contenido de materia orgánica. El contenido del plomo se mide por EDXRF usando un espectrómetro Amptek portátil. De acuerdo a las medidas a temperatura de ambiente los espectros Mössbauer indican que el hierro está presente en estado paramagnético y se aprecia una distribución de sitios, debido a diferentes tamaños de partículas, en la muestra M2. Las mediciones de XRD indican la presencia de minerales de silicato de aluminio tales como andesina e hidróxidos de Fe como la goethita. Por EDXRF se calcula por el porcentaje de plomo en muestras y se calcula que el plomo está presente en el rango de 0,2 a 1,4%. / Tesis