Tesis

Magíster en Química / El objetivo de este trabajo fue evaluar la disponibilidad, biodisponibilidad y bioaccesibilidad de elementos trazas presentes en niveles anormalmente altos en suelos urbanos de las ciudades de Santiago y Rancagua. Los elementos analizados fueron Cd, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn en suelos del orden Inceptisol (Mapocho), molisol (Rancagua) y Alfisol (Cauquenes). El desarrollo experimental implicó el uso de diferentes métodos para determinar la disponibilidad y biodisponibilidad de los metales. Además, se implementaron dos métodos para determinar la bioaccesibilidad de metales, los cuales se basan en el uso de extractantes que simulan las características de los fluidos gastrointestinales y que se aplican bajo diferentes condiciones de tiempo, pH, agitación y temperatura. Por otra parte, para evaluar la asociación del metal absorbido por la planta a diferentes estructuras vegetales, se implementó un método de fraccionamiento subcelular del tejido vegetal que distingue la fracción de metal unida a la pared celular, unida a los organelos y disuelta en el citoplasma. Los principales resultados del estudio señalan que ambos métodos para determinar bioaccesibilidad fueron útiles para evaluar la bioaccesibilidad de Cd, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn, en los tres suelos y en plantas cultivadas; sin embargo, los métodos respondieron de manera diferente, dependiendo de las condiciones de aplicación, fuerza extractiva y contenido de metal total que presentan los sustratos. En general, los metales presentes en el suelo fueron más bioaccesibles en la fase gástrica que en la fase intestinal. El orden en que los metales fueron bioaccesibles fue Cd > Pb > Zn > Cu >> Ni > Cr. Por su parte, Cd, Cu y Zn fueron extraídos con ambos métodos en la fase gástrica e intestinal, tanto en suelos como en plantas, en cambio Cr, Ni y Pb fueron extraídos sólo por el fluido constituido por glicina, sólo en suelos y solamente en una de las fases. La extracción secuencial reveló que los elementos Cd, Cu Ni y Zn se distribuyen en todas las formas en el suelo (intercambiable, reducible, oxidable y residual), en cambio Cr y Pb se asocian principalmente a las formas oxidable y residual. En relación a la biodisponibilidad de metales en los tres suelos, Cr, Cu, Ni y Zn presentaron mayor concentración en la raíz en comparación a parte aérea, ocurriendo lo contrario en el caso de Cd. Por su parte, el fraccionamiento del tejido vegetal permitió detectar los elementos Cd, Cu y Zn asociados a los tres componentes subcelulares, predominando las fracciones de metal unido a pared celular y soluble en el citoplasma. El estudio de correlación múltiple reveló que en suelos las variables más importantes fueron el contenido de metal total y unido en distintas formas en el suelo, siendo escasa la dependencia con variables relacionadas a propiedades fisicoquímicas del suelo, tales como pH, CIC, o contenido de arcillas y materia orgánica. En las plantas, las variables más significativas fueron el contenido de metal en la parte aérea y raíz, así como la fracción de metal unido a la pared celular y soluble en el citoplasma / The aim of this work was to assess trace elements availability, bioavailability and bioaccessibility present in highly abnormal levels in urban soils of Santiago and Rancagua. Cadmium, chromium, copper, nickel, lead and zinc were analyzed in Inceptisol (Mapocho), Mollisol (Rancagua) and Alfisol (Cauquenes) order soils. The experimental procedure implied different methods to determine metal availability and bioavailability. Furthermore, two methods were implemented to determine metal bioaccessibility, which are based on the use of gastrointestinal simulating extractants, applied under different time, pH, mixture and temperature conditions. By the other hand, in order to assess the association of metal absorbed by plants in different plant structures, a method for subcellular fractionation was implemented in order to obtain the metal fraction bounded to cell wall, organelles or dissolved in the cytoplasm. The study main results point that both bioaccessibility methods were useful to assess Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn bioaccessibility in all of the three soils and cultivated plants; however, both methods responded in different ways, depending on application conditions, extractive strength and total metal content in the substrates. Generally, soil metals were more bioaccessibles in gastric phase than in intestinal phase. The order in which metals were bioaccessibles was Cd > Pb > Zn > Cu >> Ni > Cr. For their part, Cd, Cu and Zn were extracted with both methods in both gastric and intestinal phase, in soils and plants. However, Cr, Ni and Pb were extracted only by glycine fluid, solely in soils and only in one phase. The sequential extraction revealed that Cd, Cu, Ni and Zn were distributed in all of the soil forms (exchangeable, reducible, oxidizable and residual), while Cr and Pb were mainly associated to oxidizable and residual forms. About metal bioavailability in the three soils, Cr, Cu, Ni and Zn presented higher concentrations in roots than shoots, contrary to Cd. Plant tissue fractionation allowed the detection of Cd, Cu and Zn associated to the three subcellular components, prevailing metal linked to cell wall and dissolved in the cytoplasm. The multiple regression analysis revealed that the most important soil parameters were total metal content and bounded in different forms, being insignificant the dependence with variables related to soil physicochemical properties, like pH, CEC, or clay and organic matter content. In plants, the most significant parameters were total metal content in shoots and roots, just like metal fraction bounded to cell wall and dissolved in the cytoplasm

La contaminación con nitratos de las aguas subterráneas es una preocupación a nivel mundial, que ha ido tomando mayor importancia en el último tiempo. El ciclo del nitrógeno involucra la atmósfera, el suelo y el agua, además de una serie de procesos y organismos. De este ciclo y los factores que influyen en él depende el equilibrio del nitrógeno en el ambiente. El hombre a través de diferentes actividades ha provocado cambios en el equilibrio y en el ciclo del nitrógeno, aumentando las entradas de este nutriente al suelo y el agua. La aplicación de fertilizantes y/o purines en cultivos corresponde a una de las fuentes más importantes de entrada de N al suelo y las aguas subterráneas. Por otra parte la ingesta de nitratos en el agua de consumo puede causar importantes problemas de salud en la población. Diferentes estudios han probado que altas dosis de nitratos pueden provocar metahemoglobinemia. Además los compuestos son considerados cancerigenos finales. A través de distintos estudios y experiencias realizadas en terreno acerca de la lixiviación con nitratos se han definido los factores más relevantes que determinan la tasa de lixiviación de nitratos, estos factores son la tasa de aplicación de N, los suelos, las precipitaciones y la proporción de las distintas formas de N en el purín. Existen distintas metodologías para estudiar y cuantificar la contaminación de las aguas subterráneas con nitratos, en diferentes condiciones. Por un lado están los índices de vulnerabilidad, que mediante la evaluación de factores calculan un puntaje comparativo entre distintos sitios y por otro lado están los modelos de simulación o estadísticos, que calculan tasas de lixiviación. Se aplicó un índice de contaminación intrínseca, en el área norte de Santiago, donde la entrada de nitrógeno se debe al riego con aguas servidas de las zonas agrícolas. La comparación de los resultados obtenidos con las concentraciones de NO3 de las aguas subterráneas en el sector mostró una clara diferencia, permitiendo concluir que la contaminación de la zona no se relacionaba con la agricultura. Debido a la extensión del área de estudio no se pudo realizar una correlación adecuada de los puntajes obtenidos con el índice y las concentraciones de NO3. El índice de contaminación resulta una herramienta útil siempre y cuando se aplique a escala regional y/o nacional y se pueda comparar entre distintos lugares. Se realizó un análisis de sensibilidad a dos modelos de simulación seleccionados, MANNER y DNDC. El análisis arrojó que ambos programas pese a tener características muy distintas se comportan de manera similar frente a variaciones en las condiciones o factores requeridos para la simulación. Además se aplicaron ambos programas a tres escenarios representativos de las condiciones: más favorable, media y más desfavorable a la contaminación con nitratos por aplicación de purines en Chile. De la aplicación se concluyó que para el escenario medio y más favorable a la contaminación la lixiviación de nitratos resultaba muy alta, pronosticando un importante impacto en la calidad de las aguas subterráneas. Según estos resultados y la comparación de las tasas de aplicación registradas en Chile es claro que debemos preocuparnos y desarrollar medidas de manejo que prevenga la contaminación de los acuíferos. Finalmente, los índices de contaminación y por sobretodo los modelos de simulación son una importante herramienta que nos puede ayudar en el futura a desarrollar políticas de manejo que nos permitan un desarrollo sustentable de la agricultura.

Tesis Magíster en Alimentos mención Gestión, Calidad e Inocuidad de los Alimentos / Los principales géneros de hongos asociados a la producción de ocratoxina A (OTA) son Aspergillius y Penicillium. OTA es una micotoxina con propiedades nefrotóxicas e inmunosupresora sobre animales, además ha sido clasificada por la Agencia Internacional de Investigación del Cáncer preventivamente como un posible cancerígeno en humanos (del grupo 2B). En la estructura de OTA se combina un aminoácido (fenilalanina) con la cumarina. Es estable en el tiempo y frente a altas temperaturas, fue detectada en numerosos alimentos, como cereales, maíz, especias, legumbres, café, cacao, pasas, coco, cerveza y vino. El objetivo del presente estudio fue determinar la contaminación de OTA en muestras de almendras y nueces, recolectadas en centros de producción de la región de O´Higgins y Valparaíso respectivamente. Las muestras se recolectaron de acuerdo a tres niveles: árbol, cosecha y almacén, con la finalidad de establecer la trazabilidad de la contaminación utilizando el método de Cromatografía Líquida de Alto Rendimiento con detección por fluorescencia, desarrollado e implementado en el Laboratorio de Toxicología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile. Los resultados presentados, corresponden a las muestras de almendras y nueces en las que se analizó (semilla, cáscara y pelón) que se encontraron por debajo del límite de detección (BLD), es decir no se evidenció ningún pico cromatográfico en el tiempo de retención correspondiente para OTA

El año 1996 la Región Metropolitana fue declarada Zona Saturada por cuatro contaminantes atmosféricos (ozono, material particulado respirable, partículas en suspensión y monóxido de carbono) y Zona Latente por los elevados niveles de dióxido de nitrógeno presentes en el aire. Las emisiones vehiculares representan una fuente importante de dichos contaminates, y sobre la cual existe poca información local. El presente trabajo aborda de manera directa la cuantificación de los distintos contaminantes atmosféricos asociadas al sector de fuentes móviles, haciéndose cargo de dicha deficiencia en información, relevante para la gestión ambiental de la región. Existen diversas campañas experimentales realizadas por el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile, las cuales se abordan en el presente trabajo. Las categorías estudiadas corresponden a vehículos livianos y medianos, camiones y buses del transporte público, totalizando una muestra de 179 vehículos, separados en 29 categorías vehiculares, según las normas de emisión vigentes en el país. El estudio distingue mediciones de CO, HC, NOX, MP y CO2 realizadas bajo condiciones de laboratorio y en ruta mediante equipos portátiles. Las mediciones de laboratorio entregan información bajo condiciones definidas y controladas para ciclos de conducción locales, en tanto que los equipos portátiles permiten estudiar las emisiones bajo condiciones de manejo en la vida real. Para los datos obtenidos mediante pruebas en ruta se utiliza un método basado en el concepto de Potencia Específica Vehicular, que permite evaluar las emisiones para cualquier condición de conducción. Siguiendo el esquema utilizado en Chile para la determinación de inventarios de emisión, se construyen 110 curvas de emisión para los contaminantes y categorías vehiculares de interés, las cuales se reportan en su forma algebraica, con los coeficientes de correlación correspondientes y para todas las categorías en estudio. La regresión de los resultados experimentales presenta, en la mayoría de los casos, valores de R2 superiores a 0,8. Los resultados obtenidos apuntan en la dirección de COPERT IV. Las curvas presentadas reflejan las condiciones de manejo y mantenimiento locales, y constituyen una herramienta útil para la estimación y análisis de las emisiones vehiculares bajo la realidad de la Región Metropolitana y se recomienda ampliar el tamaño muestral de la categoría de vehículos pesados, en particular de los Camiones.

El proyecto “Fortalecimiento de las capacidades locales para la descontaminación y recuperación de la cuenca del río Mantaro, mediante la implementación y gestión ambiental para contribuir a un desarrollo sostenible de la región Junín” realizado por el arzobispado de Huancayo, determinó que los suelos del distrito El Mantaro, Jauja, contienen alto contenido de cadmio, y superan el Estándar de Calidad Ambiental (ECA). Con base en esta información, los objetivos de este estudio fueron determinar la cantidad de cadmio fitoestabilizado por Lupinus mutabilis en un suelo contaminado del distrito El Mantaro, con diferentes dosis de estiércol de lombriz, asimismo, se determinó el factor de bioconcentración en raíz y parte aérea, y la influencia en el crecimiento de lupino. El suelo del experimento tuvo 31,98 mg/kg de cadmio, mayor en casi 23 veces que el Límite Máximo Permisible (LMP) del ECA de suelos del Perú. Se aplicaron 5 tratamientos de estiércol de lombriz: 0, 3, 6, 9 y 12 %, dispuestos en un diseño experimental completamente aleatorizado. Se evaluó el contenido de cadmio en la raíz y parte aérea, materia seca de la parte aérea y raíz, altura de planta y se calculó el factor de bioconcentración. Se concluyó que la cantidad de cadmio fitoestabilizado en las raíces de lupino fue de 13,33 mg/kg con el tratamiento de 9 % de estiércol de lombriz; el factor de bioconcentración de cadmio más alto en la raíz fue de 0,492 mg/kg con la dosis de 9 % de estiércol de lombriz y en la parte aérea fue de solo 0,0154 mg/kg con la misma dosis de humus de lombriz; el tratamiento de 12 % de estiércol de lombriz favoreció la formación de materia seca y altura de planta. El crecimiento de L. mutabilis fue de 13,33 cm en promedio y en la raíz 12,50 cm, ambos valores se obtuvieron con el tratamiento 12 %.

El Ig Nobel es un premio que entrega desde 1991 la revista“Annals of Improbable Research” junto con la Universidadde Harvard, y está dedicado a “celebrar lo inusual,honrar lo imaginativo y estimular el interés público en laciencia, tecnología, medicina y otras áreas”, en palabrasde sus creadores (http://improbable.com/ig). Por medio depremiaciones a investigaciones que a simple vista parecendivertidas, se busca hacer a las personas reír y, luego,pensar. / The Ig Nobel is a prize awarded since 1991 by the journal “Annals of Improbable Research” along with Harvard University. The prizes are intended to “celebrate de unusual,honor the imaginative and spur people’s interest in science, medicine, technology and other areas” according to their creators (http://improbable.com/ig). By rewarding different investigations that look funny to the common people, the Ig Nobel seeks to make people laugh and then think.

Se ha identificado que los actinidos (An) en medio acuoso se coordinan a nueve moléculas de agua para formar complejos de fórmula [An(H2O)9]3+. Esto es importante porque puede ayudar a entender el comportamiento de estos elementos en los desperdicios nucleares, lo cual podría ayudar a la implementación de métodos más eficientes para el tratamiento de dichos desperdicios y así reducir, o evitar, el daño que estos ocasionan al ambiente. / Se ha identificado que los actinidos (An) en medio acuoso se coordinan a nueve moléculas de agua para formar complejos de fórmula [An(H2O)9]3+. Esto es importante porque puede ayudar a entender el comportamiento de estos elementos en los desperdicios nucleares, lo cual podría ayudar a la implementación de métodos más eficientes para el tratamiento de dichos desperdicios y así reducir, o evitar, el daño que estos ocasionan al ambiente.

The quarries of Añashuayco are located northwest of the city of Arequipa on a peneplain formedby ignimbrites and alluvionic deposits.The geomorphology of the area is made by a traversal quebrada coming down from the Chachani volcano until its contact with the Chili river in the Uchumayo district, very closeto the La Caldera batholit. The upper sector of quebrada Añashuayco is settled by very poor people without any urbaninfrastructure. The medium sector is affected by the wastes of the industrial park Río Seco which have already infiltrated the underground water. The air quality is also very poor due to the burning of domestic garbage which produces a very uncomfortable smell. The lower sector of the quebrada is formed by ignimbrites and it is the quarries sites that have provided building material to Arequipa since Colonial times.In spite of being considered as a touristic attraction, these quarries are in complete abandonement and much polluted. Then, there is a need to join cooperation efforts from geography and education in order to get a more sustainable environment to benefit the locals and the landscape in general. / Las canteras de sillar de Añashuayco se localizan en la parte noroeste de la ciudad de Arequipay ocupan parte de la penillanura constituida por ignimbritas y depósitos aluviónicos. La geomorfología del área presenta una quebrada transversal que se inicia en el aparato vol- cánico del Chachani y concluye en la margen derecha del río Chili en el distrito de Uchumayo muy cerca del batolito de La Caldera.La parte superior de la quebrada está ocupada por asentamientos humanos en situación de extrema pobreza, mostrando una ocupación anárquica del territorio. La parte media recibe el impacto del Parque Industrial de Río Seco, donde los efluentes de las curtiembres y relaves de Inka Bor son depositados en esta quebrada, afectando directamente a la napa freática al producir un proceso de infiltración. Asimismo, se observa la presencia abundante de residuos sólidos y la atmósfera en esta zona es afectada principalmente por la constante quema de basura doméstica, lo que ocasiona olores fétidos. En el sector inferior de la quebrada, constituida por ignimbritas, se observa la extracción de este material obteniendo el sillar que ha sido utilizado desde la época colonial en la arquitectura religiosa y civil de la ciudad de Arequipa.A pesar de haber sido consideradas como un atractivo turístico, las canteras de sillar de Añashuayco se encuentran actualmente en un estado de contaminación total, por ello se debe hacer un esfuerzo desde la perspectiva geográfica y educativa a fin de contribuir al desarrollo de una sociedad más sustentable y equitativa para las actuales y futuras generaciones, tanto enel ámbito local como global.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero Agrónomo Mención Economía Agraria y Administración / En las aguas del Canal Camarico se produce una problemática ambiental cuyo origen se asocia con las prácticas de los habitantes de la Toma Yaconi ubicada a 500 metros aguas arriba del punto de entrega del agua para riego. Este problema corresponde a la presencia de residuos sólidos domiciliarios en las laderas del canal y en el agua transportada por éste, lo que menoscaba su calidad, incrementa los costos de limpieza y dificulta su gestión. Este problema se considera relevante dado que los servicios ambientales identificados en la cuenca del río Limarí tales como el aprovisionamiento de agua, filtración de agua, aprovisionamiento de alimento y secuestro de carbono se encuentran asociados a la actividad agropecuaria y es dicho rubro el que se ve afectado por la existencia de la problemática antes descrita. Con la finalidad de solucionar este problema se propone la aplicación de un programa de pago por servicios ambientales, que considera como proveedor del servicio ambiental a los habitantes de la Toma Yaconi, quienes se encuentran en condiciones de entregar agua para uso agrícola en función de su ubicación geográfica y sus prácticas, mientras que los regantes del Canal Camarico son los usuarios del servicio ambiental ya que requieren del recurso en apropiadas condiciones de calidad y volumen para lo cual pueden realizar un pago monetario a los proveedores del servicio. El mecanismo de pago propuesto es de carácter mixto considerando la generación de beneficios para los habitantes de la Toma como la entrega de dinero, generación de empleo y ayuda para llevar a cabo actividades de autoabastecimiento como reciclaje y compostaje, usando como insumo parte de los residuos presentes en el canal. Los pagos propuestos se circunscriben a los montos obtenidos a partir de la valoración del servicio ambiental a través de la técnica de Costos de reposición. Dentro del esquema se propone una participación activa del Estado en un rol tanto de fiscalizador como de financista parcial del programa. Esta fiscalización debiese estar a cargo de una institución que transparente y valide el programa como parte de su quehacer. / In the Camarico’s channel produces an environmental problem whose origin is related to the practices of the inhabitants of Yaconi’s appropiation located 500 meters upstream from the point of delivery of irrigation water. This problem is the presence of household waste on the slopes and in the water wich erodes the quality of the resource, increasing cleanup costs and affecting its management. This problem is relevant because the environmental services identified in the Limari river watershed like water provisioning, water filtering, food provisioning and carbon capture are related to the agriculture industrie wich is afected by the described problem. In order to solve this problem, it propose the implementation of a program of payment for environmental services, which considers environmental service provider to the inhabitants of Yaconi’s appropiation, they are able to provide water for agricultural use based on their location and quality due to its geographical location and their practices, the users of the environmental service are the farmers of the Camarico’s channel. The farmers need this resource under conditions of quality and volumen in order to this they should make a payment to the providers. In the payment mechanism to the environmental service provider are considered money, employment and assistence to carry out recycling and composting activities wich use the households waste as an input. The proposed payments are based on the amounts obteined from the valuation of environmental services through the replacements costs technique. The mechanism of environmental service payments its propose an active State participation as supervisor and partial financer. The supervising should be in charge of an institution that validate the program as part of their duty.