Doctor en Química / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento en el Repositorio Académico, hasta diciembre de 2015 / Los bifenilos policlorados (PCBs) son compuestos orgánicos sintéticos considerados altamente peligrosos, cuyo uso fue prohibido durante la década de 1970. Debido a su presencia en diversas matrices medioambientales y a la capacidad que tienen de bioacumularse, se hace necesaria su determinación rápida y confiable. Con este propósito, se han desarrollado diversas técnicas basadas en la extracción sólido-líquido, con el inconveniente empleo de grandes cantidades de solventes. Con el propósito de disminuir el alto uso de solventes y aumentar la eficiencia de las actuales técnicas de extracción de PCBs, se propone el uso de una metodología de micro-extracción en fase sólida, en la forma de disco rotatorio (RDSE) recubierto con distintas fases de extracción/preconcentración como PDMS (Polidimetilsiloxano), PMVQ (Fenil vinil metill polisiloxano), C18 y MWCNT (Nanotubos de carbono de multi pared) para el tratamiento de muestras acuosas y posterior cuantificación a través de cromatografía gaseosa acoplada a detector de captura electrónica (GC-ECD), además del uso de detector de masas para confirmación de las señales cromatográficas. Se optimizaron las variables que afectan el proceso de extracción de los analitos desde muestras acuosas, como tiempo de agitación, cantidad de metanol y cloruro de sodio, además del volumen de muestra. Se aplicó el diseño experimental “compuesto central entrado en las caras” para el estudio de la cantidad de metanol y cloruro de sodio, a través de la superficie de respuesta múltiple o deseabilidad de Derringer se obtuvieron valores óptimos de 20% de metanol y 0% de NaCl. Respecto volumen de muestra, se encontró mayor eficiencia con 10 mL., siempre utilizando una velocidad de rotación constante de 1250 rpm., y 45 minutos de desorción con metanol. Con las condiciones anteriores, se estudió el tiempo de extracción, obteniéndose 200 min. para PDMS, 120 min. para C18, 80 min. para MWCNT y 100 min. para PVMQ. Una vez obtenidas las condiciones optimizadas, se obtuvieron porcentajes de recuperación de PCBs desde un 52,8% hasta un 112,2% dependiendo de la fase usada para la extracción y del tipo de PCBs estudiado. Teniendo optimizada la etapa de extracción, posteriormente se utilizó RDSE con PDMS en una de sus caras, para determinar la biodisponibilidad de PCBs desde muestras de suelo, en este caso el suelo fue lixiviado con CaCl2 0,01 M. durante un período de 2000 minutos a 150 rpm en un agitador recíproco en una relación de 1:2 (suelo : solución extractante), para posteriormente ser centrífugado por 10 minutos a 2500 rpm separando el suelo del sobrenadante, en este último se introduce el disco de teflón recubierto en una de sus caras con PDMS y se extraen los PCBs mediante las condiciones de trabajo optimizadas en la etapa anterior (10 mL de muestra, 200 min. de agitación, 20% metanol y 0% de cloruro de sodio). Este proceso se validó con la cantidad de PCBs absorbidos por plantas de trigo, a las que se les extrajo los PCBs mediante extracción con ultrasonido y posterior limpieza con ácido sulfúrico concentrado, obteniéndose buenas correlaciones lineales para la mayoría de los analitos de interés, siendo el método propuesto en esta investigación, una propuesta adecuada para la estimación de la de la fracción biodisponible de bifenilos policlorados en muestras de suelo mediante el uso de RDSE con PDMS como fase extractante / Polychlorinated biphenyls (PCBs) are a group of synthetic organic compounds considered highly dangerous, which have been banned at the end of the 1970s. Due to their presence in various environmental matrices and their ability to bioaccumulate, it is necessary to develop rapid and safe analytical methods for their determination. As a result, in liquid samples several techniques have been developed based mainly on solid-phase extraction, to replace the liquid-liquid extraction techniques developed earlier. In order to diminish the high use of solvent and increase efficiency of current extraction techniques of PCBs, the use a solid-phase microextraction is proposed in this work using a rotating-disk sorptive extraction (RDSE) device covered with different low-polarity sorptive phases for extraction and preconcentration of PCBs. The assayed phases were: polydimethylsiloxane (PDMS), phenyl methyl vinyl silicone (PMVQ), octadecyl modified silica (C18) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT). This method was developed for the treatment of aqueous samples, and the different analytes were determined by gas chromatography (GC) with electron capture detector (ECD). In addition a selective mass detector was used for confirmation purposes. The variables affecting the extraction process were optimized such as: stirring time, quantity of methanol and sodium chloride as matrix modifiers, and sample volume. An experimental design, called central composite face-centered (CCF) was applied, to study the quantity of methanol and sodium chloride. Using Derringer's multi-response surface method, the optimal values were of 20% of methanol and 0% of NaCl. With respect to sample volumes, it was found that for 10 mL the extraction was more efficient always using a constant rotational velocity of the disk of 1250 rpm and 45 min of analyte desorption with methanol. Under these conditions, the extraction time profile for the analytes were obtained, with equilibrium times of 200 min for PDMS, 120 min for C18, 80 min for MWCNT and 100 min for PMVQ. Once this condition was achieved, recoveries of the PCBs were obtained from 52.8% to 112.2% depending on the extraction phase used and PCB's type studied. RDSE with a phase of PDMS was used to determine the bioavailability of PCBs in soil samples. In this case, the soil was leached with 0.01 M CaCl2 during 2000 min to 150 rpm in a reciprocal shaker with a 1:2 ratio (soil: extraction solution) and later it was centrifuged for 10 min to 2500 rpm. After centrifugation, a rotating Teflon disk coated with a PDMS film on one of its surfaces was included and finally PCBs are extracted through the previously selected conditions. (10 ml of sample, 200 min of stirring, 20% methanol and 0% sodium chloride). A good linear correlation between the results obtained through this method with those obtained by determining the amount of PCBs absorbed by wheat plants. Consequently the proposed biomimetic method is a good proposal to determine the bioavailable fraction of PCBs in soil samples using the RDSE with PDMS as extraction phase / Conicyt Fondecyt

Memoria para optar al Título de Químico / En la actualidad, existen diversas plantas de tratamiento de aguas servidas, cuyos residuos, los biosólidos, pueden ser usados como fertilizantes complementarios y/o remediadores de suelos. Sin embargo, éstos pueden contener diversos tipos de contaminantes como metales traza, compuestos orgánicos e inorgánicos y compuestos de origen farmacéuticos. Aunque el organismo es capaz de metabolizar un porcentaje importante de los fármacos ingeridos, un porcentaje de estos se excreta junto con los metabolitos resultantes de la digestión del fármaco a las aguas. Este hecho, puede afectar al medio ambiente, debido al fenómeno de bioacumulación y toxicidad del fármaco, convirtiéndolo en un contaminante emergente. El creciente uso de los antiinflamatorios no esteroidales (AINEs), se debe a sus efectos antiinflamatorios, analgésicos y antipiréticos, razón por la cual su incidencia en el medio ambiente es cada vez mayor. El objetivo de este estudio es determinar el comportamiento de los AINEs (Naproxeno, Ketoprofeno, Ibuprofeno y Diclofenaco), a través de la estimación de la capacidad de absorción en plantas de trigo en sistema hidropónico, junto con determinar la capacidad de adsorción de los AINEs en distintos sistemas suelo-biosólido. El sistema hidropónico de raíz flotante, consistió en una serie de recipientes plásticos, sobre los cuales se colocaron placas de plumavit, donde se dispusieron las plantas, quedando de esta manera la raíz flotando en solución nutritiva. Además, se determinó la capacidad de adsorción en suelos por medio de isotermas de adsorción, para conocer el tipo de interacción que existe en la interfase suelo-solución; además se estudió el efecto sobre la adsorción, de la incorporación de biosólidos no esterilizado y esterilizado sobre suelos sin esterilizar y esterilizado. La presencia de antiinflamatorios en las muestras se determinó mediante HPLC con detector de arreglo de diodos, trabajando con una columna C18 (5 μm; 250 mm x 4,6 mm), utilizando como fase móvil una mezcla de acetonitrilo con fosfato diácido de potasio 50 mM a pH 4,2-4,5 a un flujo de 1 mL/min. La baja absorción de los antiinflamatorios no esteroidales (AINEs), en plantas de trigo encontradas en este estudio, se pueden deber principalmente a fenómenos de fotodegradación y degradación enzimática. Todas las isotermas de adsorción se ajustaron a la ecuación de Freundlich y se determinó su coeficiente de partición o de reparto Kd, el cual nos indica la mayor o menos capacidad de un compuesto químico a ser adsorbido por la fracción solida del suelo. Dado que para el caso de estas isotermas de adsorción, Kd (L/g) varía con la concentración inicial de AINEs agregada, su valor fue estimado calculando el promedio de todos los puntos de cada isoterma, para así tener una estimación global del proceso de adsorción con todas las concentraciones usadas en el estudio. En general, se determinó que la adsorción de Ibuprofeno fue menor en todos los sistemas suelo-biosólidos en estudio, en comparación con los otros tres antiinflamatorios no esteroidales (AINEs). Si bien, la degradación microbiana tiene un papel fundamental en la degradación de los de los AINEs en estudio, existen otros tipos de degradaciones involucradas, como lo son la degradación oxidativa, fotodegradación, entre otras. En este estudio, solo se evaluó la degradación microbiana, al esterilizar tanto el suelo como el biosólido. A partir de esto, se determinó que para el caso del Diclofenaco y Ketoprofeno este tipo de degradación juega un rol importante, ya que al suprimir la actividad microbiana esterilizando el suelo, la adsorción de estos antiinflamatorios aumentó con la incorporación de biosólido estéril, en comparación con el suelo sin esterilizar. En cambio en el caso de Naproxeno e Ibuprofeno, se encontró que la adsorción no aumentó al inhibir la actividad microbiana, por ende se puede concluir que este tipo de degradación no es preponderante / At the present time, there are several treatment plants wastewater whose residues, biosolids, can be used as fertilizer complementary and / or remedial soil. However, they may contain various types of pollutants such as trace metals, organic and inorganic compounds and compounds of pharmaceutical origin. Although the body can metabolize a significant percentage of ingested drugs, a percentage of these are excreted with the metabolites resulting from digestion of the drug into the water. This fact can affect the environment, due to bioaccumulation and toxicity of the drug, making it an emerging contaminant. The increasing use of nonsteroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs), is due to its anti-inflammatory, analgesic and antipyretic, so its impact on the environment is growing. The objective of this study is to determine the behavior of NSAIDs (Naproxen, Ketoprofen, Ibuprofen and Diclofenac), through the estimate of the absorption capacity in wheat plants in hydroponic system, along with to determine the adsorption capacity of NSAIDs in different soil-biosolid systems. The floating root hydroponic system consisted of a series of plastic containers which were placed on Styrofoam plates, where plants are arranged, being in this way the root floating in nutrient solution. In addition, we investigated the adsorption capacity in soils through adsorption isotherms, to know the type of interaction that exists in the soil-solution interface; also studied the effect on the adsorption of the incorporation of non-sterile and sterile biosolids on unsterilized and sterilized soils. The presence of anti-inflammatory in the samples was determined by HPLC with diode array detector, working with a C18 column (5 um, 250 mm x 4.6 mm), mobile phase was a mixture of acetonitrile with potassium dihydrogen phosphate 50 mM at pH 4.2 to 4.5 at a flow rate of 1 mL / min. The low absorption of nonsteroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs), found in wheat plants in this study may be due mainly to photodegradation phenomena and enzymatic degradation. All adsorption isotherms were fitted to the Freundlich equation and determined its partition coefficient or distribution Kd, which indicates the greater or lesser capacity of a chemical compound to be adsorbed by the solid fraction of the soil. As in the case of these adsorption isotherms, Kd (L / g) varied with the initial concentration of NSAIDs added, its value was estimated by averaging all points of each isotherm, thereby having an overall estimation of the process of adsorption at all concentrations used in the study. In general, it was found that adsorption of ibuprofen was lower in all systems studied soil-biosolids, compared with the three other non-steroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs). Although microbial degradation plays a fundamental role in the degradation of NSAIDs under study, other types of degradation involved, such as oxidative degradation, photodegradation, among others. In this study only evaluated the microbial degradation, to sterilize both soil and biosolids. Based on this, we determined that for the case of Diclofenac and Ketoprofen this type of degradation plays an important role, that by removing microbial activity sterilizing the soil, the adsorption of these inflammatory increased with the addition of sterile biosolids, compared with non-sterile soil. In contrast, in the case of naproxen and ibuprofen was found that the adsorption do not increased when was inhibited microbial activity, hence can be concluded that this type of degradation is not predominant / FONDECYT

Tesis para optar al grado de Magíster en Administración / Autores no autorizan el acceso a texto completo de su documento / García Márquez, Francisco [Parte I Análisis estratégico y de mercado],Monsalve Salas, Daniel [Parte II Análisis organizativo - financiero] / La alimentación mundial es desafío y responsabilidad de todos, siendo vital para la salud y nutrición de las personas, ya que contribuye a la vida activa y sana. La agricultura en Chile, es una actividad económica de importancia, tanto por su participación en el PIB como por el rol que cumple a nivel social, representando más del 10% del empleo nacional. Según la FAO sólo cerca del 11% de la superficie agrícola nacional se utiliza para fines productivos de cultivos anuales y permanentes, esto se debe a diversos motivos como; la urbanización, desertificación y degradación de suelos, entre otros factores. Esto hace necesario buscar un aumento en la producción nacional a través de la recuperación de suelos degradados y el alza de los rendimientos de los cultivos. Por otra parte, existe una tendencia global a producir alimentos de forma sustentable, cuidando la inocuidad alimentaria y que sea amigable con el medio ambiente. A través de Daniel Monsalve, uno de los autores de este plan de negocio, se tiene acceso a la licencia comercial de una línea de productos biológicos llamada SoilTap Inc.1, los que son complementos de la fertilización convencional. SoilTap Inc. es una línea de enmiendas biológicas, cuyo objetivo es volver el estado del suelo a niveles “pre-humano”. Esto significa enmendar todo el daño al equilibrio natural que tenía el suelo antes de ser explotado por el hombre (aplicación de fertilizantes, pesticidas, desertificación, etc.). Antiguamente, el suelo estaba compuesto por una amplia gama de microorganismos que convivían de forma simbiótica, vale decir, mutuo beneficio con las plantas. Los productos SoilTap Inc. son una combinación altamente concentrada de microorganismos simbióticos que buscan revertir la degradación del suelo producida por el hombre y devolverles su “fertilidad natural”. Los microorganismos contenidos en los productos SoilTap Inc. han sido extraídos de las tierras más fértiles del mundo, lo que permite trasladar parte de los beneficios de esos suelos a los lugares donde se apliquen los productos ya mencionados. Los beneficios otorgados permiten un mejor desarrollo y nutrición de los cultivos, generando mayores rendimientos y con alta calidad. Mediante pruebas de campo conducidas por agricultores en USA, Panamá, Guatemala, México, España y China, y ensayos formales realizados por Huazhong Agricultural University de China, se ha observado mejoras en la calidad de la cosecha y aumentos de producción entre un 20% y 200%. Es muy importante destacar que los productos SoilTap Inc., NO SON FERTILIZANTES y no compiten con ellos. Los productos SoilTap Inc. son complementarios a los fertilizantes. Se plantea crear una empresa llamada “Vitalsuelo SpA”, que represente a la marca SoilTap Inc. en Chile, estableciendo canales de distribución, soporte técnico y fuerza de venta propia que asista a los clientes en terreno. Una vez implementado con éxito los productos SoilTap Inc., se ampliará la oferta de productos, incorporando otros adicionales de características similares y complementarias, Ej.: fertilizantes ecológicos y convencionales, productos que ayudan a la conservación y mayor aprovechamiento del agua, entre otros. En una primera etapa y antes de invertir grandes sumas de dinero en la puesta en marcha de Vitalsuelo SpA., se sugiere realizar ensayos formales a través del Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIA), para que una institución con respaldo nacional, valide en condiciones locales los resultados obtenidos en otras partes del mundo. Una vez obtenidos los resultados que demuestran un incremento en producción y/o de la calidad de los productos, aumentando el beneficio neto del productor en más de $1.000.000 de pesos por hectárea, se pasará a la fase II, “el desarrollo de la empresa”. Para efectos de este plan de negocio, se asume que los resultados de las pruebas nacionales, permitirán el desarrollo del resto del plan. Se busca posicionar estos productos como Premium, destacándose por su desempeño y beneficio entregado al agricultor. Para llevar a cabo este plan de negocio, se requiere un aporte de capital aproximado a USD 909.000, el cual debe ser proporcionado durante los primeros 4 años del proyecto según los requerimientos anuales para investigación y capital de trabajo. El retorno esperado es de 35,19% y el valor presente neto de Vitalsuelo SpA es de USD 1,8605 millones, utilizando una tasa de descuento de 17,42%. Vitalsuelo SpA, es una empresa que busca ofrecer un aporte tangible a productores agrícolas, elevando los rendimientos de sus cultivos y mejorando la calidad de sus cosechas, esto además, en línea con las actuales tendencias y desafíos propuestos por la sociedad. El riesgo asociado a la ejecución y éxito del proyecto, se hace atractivo producto de la tasa interna de retorno sobre el capital invertido.

Tesis para optar al grado académico de Magíster en Química

Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Química área de Especialización en Medio Ambiente y Memoria para optar al Título de Químico / Chile se ubica en el primer lugar de Latinoamérica en lo que se refiere al procesamiento de aguas residuales, lo cual ha posibilitado paulatinamente la descontaminación de los cursos de aguas superficiales y marítimos. El tratamiento de las aguas residuales trae consigo la generación de biosólidos, los cuales pueden ser utilizados como fertilizantes, mejoradores de los suelos, y también como materia prima para la generación de biogás. Aunque el plan de saneamiento de aguas servidas mejora significativamente la calidad del agua, no todos los contaminantes son capaces de ser completamente eliminados y pueden llegar al medioambiente a través del agua tratada o por la aplicación de biosólidos a los suelos. Los productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCPs) son contaminantes orgánicos que permanecen en los biosólidos, entre éstos se encuentran el Triclosán (TCS) y hormonas, como 17α-etinilestradiol (EE2). El TCS es un agente antimicrobiano usado en jabones, detergentes, pasta de dientes, cosméticos y productos farmacéuticos. El 17α-etinilestradiol es un estrógeno sintético usado como un ingrediente activo de los anticonceptivos orales y suplementos hormonales. El riesgo ambiental de los compuestos orgánicos contenidos en los biosólidos depende de su concentración, de su persistencia, su capacidad para incorporarse a la cadena trófica, su labilidad y su biotoxicidad. Por lo que se plantea como hipótesis que la adsorción de 17α-Etinilestradiol y de Triclosán en el suelo aumentaría con el incremento de materia orgánica aportada por el biosólido y por tanto disminuiría la biodisponibilidad de los contaminantes a las plantas de trigo. El objetivo general de este estudio fue evaluar el efecto de la aplicación de biosólidos en relación a la adsorción de hormonas esteroidales (17α-Etinilestradiol) y agentes bactericidas (triclosán) en suelos y la biodisponibilidad de estos compuestos determinada mediante ensayos con plantas de trigo. Para el estudio de biodisponibilidad se utilizó arena y dos series de suelos de la Región Metropolitana: Lampa y Lo Prado además de un biosólido de una planta de tratamiento de aguas residuales de la misma Región. Se realizó una caracterización física y química tanto de los suelos, como del biosólido, a través de pH, carbono orgánico (CO) y textura (determinada sólo para los suelos). La arena y suelos utilizados fueron tratados con una dosis de 0 y 90 Mgha-1 de biosólido. Se determinó la concentración de EE2 y TCS en el biosólido, a través de una extracción con acetato de etilo utilizando baño de ultrasonido, encontrándose concentraciones de 0,54 ± 0,06 y 8,31 ± 0,19 mgkg-1 respectivamente. La determinación de ambos se realizó por medio de cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas (GC-MS). Para los ensayos con plantas de trigo, las muestras fueron extraídas y determinadas con la misma técnica. Los resultados obtenidos de la extracción de EE2 y TCS de las plantas de trigo, indicaron que los compuestos se concentran mayoritariamente en la raíz de la planta que en la parte aérea. Además, se obtuvo que la biodisponibilidad de los compuestos en las plantas depende exclusivamente de las propiedades de los contaminantes y del suelo. Los estudios de adsorción muestran que el incremento de materia orgánica en los suelos aumenta la adsorción de TCS y EE2 en estos sustratos, y que ambos compuestos siguen el modelo de adsorción de Freundlich. La desorción indica, que la movilidad y disponibilidad en un periodo de 24 horas tanto de TCS como de EE2 depende del tipo de suelo, ya que fue mínima en el caso del suelo Lampa, con y sin aplicación de biosólido, en cambio en el suelo Lo Prado se observó una desorción de casi un 50% de TCS / Chile is ubicated in first place regarding to the wastewater treatment in Latin America, which has gradually enabled the decontamination of surface and sea water courses. The wastewater treatment entails the generation of biosolids, which could be used as fertilizers, soil improvers, and also as a feedstock for biogas generation. Although the wastewater treatment plan significantly improves water quality, there are contaminants that are not completely eliminated and may reach the environment through treated water or due the biosolids application to soils. Biosolids may contain inorganic and organic contaminants, among the latter are the pharmaceutical and personal care products (PPCPs), which have given rise to a series of emerging contaminants, among these are triclosan (TCS) and hormones, such as 17α-ethinylestradiol (EE2). The TCS is an antimicrobial agent used in soaps, detergents, toothpastes, cosmetics and pharmaceuticals. The 17α-ethinylestradiol is a synthetic estrogen used as an active ingredient in oral contraceptives and hormone supplements. The environmental risk of organic compounds in biosolids depends on their concentration, persistence, ability to enter the food chain, its lability and biotoxicity. As hypothesis, It is proposed that the adsorption of 17α-ethinylestradiol and triclosan in the soil would increase with increasing of organic matter provided by the biosolids and thereby would decrease the bioavailability of pollutants to the wheat plants. The general aim of the present study was to evaluate the effect of biosolids application in relation to the adsorption of steroid hormones (17α-ethinylestradiol) and antibacterial agents (TCS) in soils and their bioavailability through testing with wheat plants. For the bioavailability study, sand and two soil series of Metropolitan Region were used: Lampa and Lo Prado. The biosolid was obtained from wastewater treatment plant in the same Region. Both soils and biosolid were characterized through pH, organic carbon (OC) and, for soil only, texture. The sand and soils were treated with two biosolid rates (0 and 90 Mg ha-1). The EE2 and TCS concentration in biosolids was determined through ethyl acetate extraction using ultrasonic bath, finding concentrations of 0.54 ± 0.06 and 8.31 ± 0.19 mgkg-1 respectively. The determination of both compound was carried out through gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). The same extraction technique and determination was used for wheat plant assays. The results of the extraction of EE2 and TCS from wheat plants indicated that the compounds are mainly concentrated in roots more than shoots. Furthermore, it was found that the bioavailability of the compounds in plants depends exclusively on the properties of the contaminants and the soil. Adsorption studies showed that the increase of organic matter in the soil increases the adsorption of TCS and EE2 on these substrates, and both compounds follow the Freundlich adsorption model. The desorption indicates that the mobility and availability within 24 hours for both TCS and EE2 depends on soil type, because it was minimum in the case of soil Lampa, with and without biosolids application, while in the soil Lo Prado an increase of almost 50% in the case of TCS was observed

Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Química, Área de Especialización en Química Ambiental y Memoria para optar al Título de Químico / Una de las opciones que actualmente se está dando a los lodos estabilizados o biosólidos, es su aplicación en suelos agrícolas debido al alto contenido de materia orgánica, macro y micro nutrientes necesarios para el crecimiento de plantas, por esta razón, los biosólidos pueden ser benéficamente utilizados como co-fertilizantes en suelos agrícolas o en la recuperación de suelos degradados. No obstante, los biosólidos poseen metales pesados y otros contaminantes orgánicos que pueden contribuir a la contaminación de los suelos y a través de este medio llegar a los productos agrícolas y aguas subterráneas. Para evaluar el efecto ambiental que un contaminante ejerce en el suelo, es necesario conocer su fracción biodisponible. La determinación de la fracción biodisponible es importante en la evaluación de riesgos de contaminación y puede ser estimada a través de distintos procedimientos, uno de ellos es el procedimiento de extracción secuencial, que consiste en el uso de diferentes reactivos, para obtener la forma del metal que está asociado a los distintos componentes del suelo. La biodisponibilidad habitualmente es determinada a través de sistemas vivos, estos organismos ayudan a estudiar el nivel y/o impacto de agentes contaminantes en el medio ambiente, lo cual requiere de más trabajo y tiempo. Por esa razón, se han desarrollado técnicas nuevas que permiten simular este parámetro de manera más rápida e igualmente confiable: la Técnica de la gradiente de difusión en capa fina (DGT), emplea una resina de intercambio catiónico Chelex, un gel difusivo y un filtro de membrana dentro de un dispositivo plástico, de tal manera, que los iones difundan a través del filtro y del gel difusivo para alcanzar la resina y así, imitar la absorción de metales por la planta. Para relacionar la concentración del metal en la resina con la biodisponibilidad, se utiliza un modelo computacional DIFS (DGT Induced Fluxes in Sediments and Soils) que cuantifica la respuesta del DGT en relación a las características de difusión del suelo y la velocidad del suministro desde la fase sólida a la solución. Este estudio evaluó Influencia de la aplicación de diferentes dosis de biosólido: 0, 30, 90 y 200 Mg ha-1 sobre la biodisponibilidad de elementos traza (Cu, Cr, Ni y Zn) en suelos agrícolas de la región Metropolitana de Santiago. Se utilizaron tres métodos para determinar la biodisponibilidad de elementos traza en los suelos: cultivos de plantas de maravilla (Helianthus annuus), primera etapa de un procedimiento de extracción secuencial (BCR) y técnica de gradiente de difusión en capa fina (DGT). Las concentraciones de metales totales, con excepción de Ni, en el biosólido se encuentran bajo los límites permitidos por la norma chilena (DS-4, 2009), para ser aplicado a suelos agrícolas como forma de disposición final. La concentración de metales en el biosólido aumenta en el siguiente orden: Ni < Cu < Cr < Zn. En todos los suelos, la concentración de metales aumenta en el siguiente orden: Ni < Cr < Cu < Zn. Los resultados obtenidos en el procedimiento de extracción secuencial mostraron que los metales se encontraron principalmente en la fracción residual de los suelos, la aplicación de biosólidos en general disminuyó esta fracción a la vez que se produjo un incremento la fracción soluble en ácido (fracción más lábil de los suelos, normalmente asociada con la biodisponibilidad). Los contenidos de elementos traza en las plantas de maravilla cultivadas en los suelos estudiados, aumentaron con el incremento de dosis biosólidos aplicado sobre los suelos. En general la CE de Cu determinada con la técnica DGT en los suelos disminuyo con el aumento de dosis de biosólido, en cambio, CE de Cr, Ni y Zn aumentó al incrementar el contenido de biosólido aplicado en los diferentes suelos. Los resultados obtenidos para los contenidos de metales en los cultivos de plantas de maravilla, la concentración en la fracción soluble en ácido en el procedimiento de extracción secuencial en los suelos y la CE determinada por la técnica DGT-DIFS, se compararon utilizando un análisis de regresión simple para evaluar la eficiencia de estas técnicas en la estimación de la biodisponibilidad de metales en suelos. La comparación del contenido de metales en las plantas y CE muestra una buena correlación solo para Zn en el suelo Lampa (R = 0,862), el coeficiente de correlación de Cr y Zn en el suelo Lampa logrado por la comparación del contenido de metales en las plantas y la fracción soluble en acido fue de 0,879 y 0,941 respectivamente, mientras que en los otros suelos se obtuvieron coeficientes de correlación menores y no significativos. Sin embargo, la comparación de los resultados obtenidos en la fracción soluble en acido y CE permitieron mejores coeficientes de correlación para Cr, Ni y Zn en los tres suelos en estudio. / One of the use options that currently is being given to the stabilized sludge or biosolids, is their application in agricultural soils due to the high content of organic matter, macro and micro nutrients required for plant growth, therefore, biosolids can be beneficially co-used as fertilizer on agricultural land or in the recovery of degraded soils. However, biosolids have heavy metals and other organic pollutants that can contribute to the soils contamination, and through of this medium, to reach to groundwater and agricultural land. To assess on the soil, the environmental effect of a contaminant, it is necessary knowing its bioavailable fraction. The bioavailable fraction determination is important in evaluating the risk of contamination, and can be estimated by various methods, one of them is the sequential extraction procedure, which involves the use of different reagents, to obtain the metal form, which is associated with different components of the soil. Bioavailability is usually determined through living systems, which help to study the level and/or impact of the pollutants on the environment, which requires more work and time. For this reason, new techniques have been developed, to simulate this parameter faster and equally reliable: the technique of diffusion gradient in thin film (DGT) employs a cation exchange resin Chelex, a diffusive gel and filter membrane in a plastic device, so that the ions diffuse through the filter and to achieve diffusive resin gel and thus, mimic metal uptake by the plant. To relate the metal concentration in the resin with bioavailability, a computational model DIFS (DGT Induced Fluxes in Soils and Sediments) that quantifies the response of DGT in relation to the diffusion characteristics of the soil and the rate of supply from the solution to solid phase. This study assessed the influence of biosolid application to soil at various rates,: 0, 30, 90 and 200 Mg ha-1, on bioavailability of some trace elements (Cu, Cr, Ni and Zn) in agricultural soils of the Metropolitan Region. Three methods were used to determine the metal bioavailability in soils: bioassay with sunflower plants (Helianthus annuus), the first fraction of a sequential extraction procedure (BCR) and diffusion gradient in thin films technique (DGT). Excepting Ni, metal concentrations, in the biosolids are under of the limits allowed by the Chilean regulation (DS-4, 2009), to be applied to agricultural soils as a method of disposal. The metal concentration in the biosolid and soils increases in the following order: Ni < Cu < Cr < Zn , and Ni < Cr < Cu < Zn respectively. The results in the sequential extraction procedure showed that the metals are mainly found in the residual fraction of the soil, the application of biosolids generally decreased this fraction, while there was an increase in the acid soluble fraction or labile fraction, usually associated with the bioavailability. The contents of trace elements in plants grown in the soils studied, increased with increasing biosolids rates, applied to soils.CE for Cu, determined with DGT technique, decreased with increasing biosolid rate, however, CE for Cr, Ni and Zn increased by the biosolids rate applied at different soils. The results obtained for metal contents in sunflower plants, the concentration in the acid soluble fraction through sequential extraction procedure, and the CE determined by DGT-DIFS technique, were compared using an analysis of simple regression, to assess the efficiency of these techniques respect of the metal bioavailability estimation in soils. The metal content in plants and CE showed a good correlation only for Zn in Lampa soil (R = 0,862), the correlation coefficient for Cr and Zn in the Lampa soil, was achieved by comparing the metals content in the plants and the acid soluble fraction, was 0,879 and 0,941 respectively, while in other soils, were obtained correlation coefficients no significant. However, the comparison with the acid-soluble fraction and CE shown the best correlation coefficients for Cr, Ni and Zn in the three soils studied / Fondecyt

Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero Agrónomo / La demanda por alimentos en la zona centro de Chile está aumentando y la superficie arable se expande rápidamente, donde incluso terrazas aluviales que se inundan ocasionalmente han sido habilitadas para sistemas de producción de monocultivo de maíz, los que reciben dosis altas de fertilización nitrogenada. Sin embargo, un monto significativo de nitrógeno (N) residual podría estar disponible en el suelo durante el periodo de barbecho (otoño-invierno), reflejando un riesgo alto de lixiviación de nitratos (NO3-N) durante eventos de precipitación o inundación que generen una percolación rápida de agua en el suelo. El objetivo de este estudio fue comparar la efectividad de cuatro métodos: barreno agrológico (T0), pozo de observación (T1), cápsulas de succión (T2) y un lisímetro de drenaje FullStopTM (T3) para monitorear la lixiviación de NO3-N durante el periodo otoño-invierno en un suelo aluvial de textura gruesa que ha sido habilitado para el cultivo de maíz. La comparación de los diferentes métodos mostró que los métodos T0 y T3 pueden ser usados para monitorear lixiviación de NO3-N en suelos de textura gruesa con alta variabilidad de precipitaciones intra e inter anuales; mientras que los métodos T1 y T2 no fueron apropiados para las condiciones del sitio. Se encontró una relación entre las concentraciones de NO3-N y sales solubles (Cl- y CE) sólo en las primeras mediciones luego del periodo seco estival. / In Central Chile demand for food is increasing and arable land is rapidly expanding even floodplain soils have been clear for maize cultivation. However, a significant amount of residual N may be still present in the soil in autumn-winter reflecting a high risk of nitrate-nitrogen (NO3-N) leaching during flush flooding events. This study compare the effectiveness of four different methods: soil coring (T0), observation well (T1), ceramic suction cup lysimeters (T2) and a capillary lysimeter FullStopTM wetting front detector (T3) for monitoring NO3-N leaching during autumn-winter in a typical coarse-textured alluvial floodplain soil that has been clear for maize cultivation. The comparison of different methods showed that T0 and T3 can be used for monitoring NO3-N leaching in floodplain coarse textured soils with a high intra-and inter annual precipitation variability; whereas T1 and T2 were not appropriated for site conditions. There was found correlation between NO3-N and soluble salt measurements (Cl- and EC) only in first measurements after the dry summer period.