Los cánones de estética de diversas culturas a través de los tiempos han establecido una dentadura saludable y bonita como un símbolo de belleza. En la actualidad el blanqueamiento dental, un procedimiento que mediante el uso de sustancias químicas busca restablecer el color natural de los dientes con el cual nacemos, refuerza esta teoría. Varios métodos y sustancias se usan, sin embargo, uno que está en estudio y teniendo mayor acogida es el blanqueamiento dental con ozono. El uso del ozono para blanqueamiento dental se viene usando en países como España; Este método presenta grandes ventajas sin embargo uno de los problemas es su manipulación debido que a concentraciones muy altas puede ser altamente tóxico para las personas. Por ello la presente tesis tiene como propósito diseñar e implementar un prototipo generador de ozono clínico para blanqueamiento dental basado en descargas coronas con el fin de controlar eléctricamente su grado de concentración y lograr su producción más estable. El diseño e implementación del generador de ozono tiene las siguientes etapas. La primera es la de producción de ozono que se encarga de disociar las moléculas de oxígeno y transformarlas en ozono con 0.05 ppm de concentración, la segunda etapa es la de sensado que se encarga de medir la concentración de ozono producido, la tercera etapa mide el tiempo de producción y controla la concentración de ozono generado, la cuarta etapa es el transporte del ozono para su aplicación. Para la validación de los diseños se efectuaron simulaciones, luego la implementación y pruebas con lo que se comprobó la acción del blanqueamiento de los dientes usando ozono; para lo cual fue necesario exponer la dentadura a la concentración de ozono antes mencionado por 30 minutos.

Uno de los grandes problemas que ocurren en los centros de salud como hospitales, clínicas, etc. en el Perú son las enfermedades denominadas nosocomiales o conocidas como infecciones intrahospitarias. Para reducir el número de personas que adquieren estas enfermedades se cuenta con diversos mecanismos y normas que regulan el cuidado del paciente y personal de salud dentro de los hospitales. Existen muchos métodos para la desinfección de los ambientes en los hospitales, entre ellos los desinfectantes líquidos y la luz ultravioleta. El primero es el más común para la mayoría de ambientes dentro de los hospitales, sea emergencia, sala de operaciones, Unidad de Cuidados Intensivos (UCI), etc. El segundo método es menos utilizado en el Perú, dado principalmente por su alto costo. Una tercera opción, y poca explorada en nuestro país es el uso del ozono como desinfectante. Lo que plantea la presente tesis es el diseño e implementación de un sistema generador de ozono aplicado a la desinfección de habitaciones en los hospitales. El ozono debido a su alto potencial oxidante, es capaz de eliminar toda clase de bacteria, tanto en el aire como en alguna superficie. El nivel de desinfección dependerá de la concentración del ozono en un ambiente, el tipo de bacteria y el tiempo de exposición. El generador de ozono cuenta con una etapa de control con la lógica del programa y la interfaz de usuario; y una etapa de potencia para la obtención de los altos voltajes (superiores a 10 000V) conectados a un capacitador cilíndrico con una entrada de oxígeno gaseoso, el mismo que ingresará a una caja acrílica simulando un ambiente del hospital. Es ahí donde se realizará la exposición a 3 tipos de bacterias durante un tiempo determinado por la lógica de control.

En esta investigación se analiza la evolución del potencial de oxidación-reducción (ORP) y parámetros fisicoquímicos como oxígeno disuelto, pH, turbidez, sólidos disueltos totales, conductividad electrolítica, entre otros, con el fin de predecir la calidad de aguas residuales in situ, durante un proceso de desinfección con ozono, relacionándolos con parámetros microbiológicos como la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de oxígeno (DQO), así como el contenido de coliformes totales y coliformes termotolerantes. Estos estudios se realizaron sobre efluentes terciarios de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de SEDAPAL en Cieneguilla (Lima, Perú). Dentro de este proceso de ozonización, los resultados del ORP muestran un comportamiento particular frente al contenido de coliformes termotolerantes. Se propone un modelo matemático para correlacionar el ORP con el contenido de coliformes termotolerantes (actividad microbiana), logrando un enfoque semicuantitativo. Estas mediciones de ORP podrían utilizarse como indicador in situ para predecir la calidad de las aguas residuales tratadas con ozono. En condiciones de dosis de ozono de 13.33 mg/L y después de 30 minutos de ozonización, el ORP aumenta consistentemente por encima de 390 mV, logrando así valores aceptables para el contenido de coliformes termotolerantes dentro de los límites máximos permisibles (LMP) establecidos para efluentes en plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas o municipales (según el Ministerio del Ambiente de Perú), incluso para muestras iniciales de hasta 5.400.000 NMP/100 mL de coliformes termotolerantes antes de que comience el proceso de desinfección. / In this research, the evolution of the oxidation-reduction potential (ORP) and physicochemical parameters such as dissolved oxygen, pH, turbidity, total dissolved solids, electrolytic conductivity, among others, is analyzed with the purpose of predicting the quality of wastewater in situ during a disinfection process with ozone, relating them to microbiological parameters such as biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), as well as the content of total coliforms and thermotolerant coliforms. These studies were performed on tertiary effluents in the wastewater treatment plant (WWTP) of SEDAPAL in Cieneguilla (Lima, Peru). Within this ozonation process, the ORP results show a particular behavior against the content of thermotolerant coliforms. A mathematical model is proposed to correlate ORP with the content of thermotolerant coliforms (microbial activity), achieving a semiquantitative approach. These ORP measurements could be used as an in situ indicator to predict the quality of wastewater treated with ozone. At ozone dose conditions of 13.33 mg/L and after 30 minutes of ozonation, the ORP consistently rises above 390 mV, achieving thereby acceptable values for the content of thermotolerant coliforms within the maximum permissible limits (MPL) set for effluents of domestic or municipal wastewater treatment plants (according to the Ministry of Environment in Peru), even for initial samples as high as 5,400,000 NMP/100 mL of thermotolerant coliforms before the disinfection process begins.

En les últimes dècades, l'increment dels nivells de radiació solar ultraviolada (UVR) que arriba a la Terra (principalment degut a la disminució d'ozó estratosfèric) juntament amb l'augment detectat en malalties relacionades amb l'exposició a la UVR, ha portat a un gran volum d'investigacions sobre la radiació solar en aquesta banda i els seus efectes en els humans. L'índex ultraviolat (UVI), que ha estat adoptat internacionalment, va ser definit amb el propòsit d'informar al públic general sobre els riscos d'exposar el cos nu a la UVR i per tal d'enviar missatges preventius. L'UVI es va definir inicialment com el valor màxim diari. No obstant, el seu ús actual s'ha ampliat i té sentit referir-se a un valor instantani o a una evolució diària del valor d'UVI mesurat, modelitzat o predit. El valor concret d'UVI està afectat per la geometria Sol-Terra, els núvols, l'ozó, els aerosols, l'altitud i l'albedo superficial.Les mesures d'UVI d'alta qualitat són essencials com a referència i per estudiar tendències a llarg termini; es necessiten també tècniques acurades de modelització per tal d'entendre els factors que afecten la UVR, per predir l'UVI i com a control de qualitat de les mesures. És d'esperar que les mesures més acurades d'UVI s'obtinguin amb espectroradiòmetres. No obstant, com que els costs d'aquests dispositius són elevats, és més habitual trobar dades d'UVI de radiòmetres eritemàtics (de fet, la majoria de les xarxes d'UVI estan equipades amb aquest tipus de sensors). Els millors resultats en modelització s'obtenen amb models de transferència radiativa de dispersió múltiple quan es coneix bé la informació d'entrada. No obstant, habitualment no es coneix informació d'entrada, com per exemple les propietats òptiques dels aerosols, la qual cosa pot portar a importants incerteses en la modelització. Sovint, s'utilitzen models més simples per aplicacions com ara la predicció d'UVI o l'elaboració de mapes d'UVI, ja que aquests són més ràpids i requereixen menys paràmetres d'entrada.Tenint en compte aquest marc de treball, l'objectiu general d'aquest estudi és analitzar l'acord al qual es pot arribar entre la mesura i la modelització d'UVI per condicions de cel sense núvols.D'aquesta manera, en aquest estudi es presenten comparacions model-mesura per diferents tècniques de modelització, diferents opcions d'entrada i per mesures d'UVI tant de radiòmetres eritemàtics com d'espectroradiòmeters. Com a conclusió general, es pot afirmar que la comparació model-mesura és molt útil per detectar limitacions i estimar incerteses tant en les modelitzacions com en les mesures. Pel que fa a la modelització, les principals limitacions que s'han trobat és la falta de coneixement de la informació d'aerosols considerada com a entrada dels models. També, s'han trobat importants diferències entre l'ozó mesurat des de satèl·lit i des de la superfície terrestre, la qual cosa pot portar a diferències importants en l'UVI modelitzat. PTUV, una nova i simple parametrització pel càlcul ràpid d'UVI per condicions de cel serens, ha estat desenvolupada en base a càlculs de transferència radiativa. La parametrització mostra una bona execució tant respecte el model base com en comparació amb diverses mesures d'UVI. PTUV ha demostrat la seva utilitat per aplicacions particulars com ara l'estudi de l'evolució anual de l'UVI per un cert lloc (Girona) i la composició de mapes d'alta resolució de valors d'UVI típics per un territori concret (Catalunya). En relació a les mesures, es constata que és molt important saber la resposta espectral dels radiòmetres eritemàtics per tal d'evitar grans incerteses a la mesura d'UVI. Aquest instruments, si estan ben caracteritzats, mostren una bona comparació amb els espectroradiòmetres d'alta qualitat en la mesura d'UVI. Les qüestions més importants respecte les mesures són la calibració i estabilitat a llarg termini. També, s'ha observat un efecte de temperatura en el PTFE, un material utilitzat en els difusors en alguns instruments, cosa que potencialment podria tenir implicacions importants en el camp experimental.Finalment, i pel que fa a les comparacions model-mesura, el millor acord s'ha trobat quan es consideren mesures d'UVI d'espectroradiòmetres d'alta qualitat i s'usen models de transferència radiativa que consideren les millors dades disponibles pel que fa als paràmetres òptics d'ozó i aerosols i els seus canvis en el temps. D'aquesta manera, l'acord pot ser tan alt dins un 0.1º% en UVI, i típicament entre menys d'un 3%. Aquest acord es veu altament deteriorat si s'ignora la informació d'aerosols i depèn de manera important del valor d'albedo de dispersió simple dels aerosols. Altres dades d'entrada del model, com ara l'albedo superficial i els perfils d'ozó i temperatura introdueixen una incertesa menor en els resultats de modelització. / The increase in solar ultraviolet radiation (UVR) levels reaching the Earth surface during the last decades (mostly induced by the stratospheric ozone depletion), together with a detected increase in UVR-related diseases, has lead to a high volume of investigations about this band of the solar radiation and its effects on human beings.The ultraviolet Index (UVI), which is currently internationally adopted, was defined in order to disseminate information to the public about the risks of exposing the naked body to UVR and to send preventive messages. UVI was initially defined as the maximum daily value. However, the current use of this index has been widened and nowadays it makes sense to refer to an instantaneous value or to the evolution of the measured, modelled, or predicted UVI during the day. The actual value of UVI is affected by the Sun-Earth geometry, clouds, ozone, aerosols, altitude and ground albedo. High quality UVI measurements are essential as a reference and to study long-term trends; accurate modelling techniques are needed to understand the way factors affect UVR, to predict UVI, and as a quality control of the measurements. For the UVI measurement, best accuracy is expected with data from spectroradiometers. However, since the costs of these devices are expensive, data from erythemal radiometers are more commonly available (most UVI networks are equipped with this latter type of sensors). Best UVI modelling performance is found with multi-scattering radiative transfer models when the input information is well known. However, some relevant input information, such as the aerosol optical properties, is usually not available which can lead to large modelling uncertainties. More simple models are often used for applications such as UVI prediction or elaboration of UVI maps, as they are much faster and require less input parameters.Considering this framework, the general objective of this work is to analyse the agreement that can be reached between modelled and measured UVI for cloudless conditions.For this, model-measurement comparisons are presented for different modelling techniques, for several input options, and for UVI measured by both erythemal radiometers and spectroradiometers. As a general conclusion, it can be stated that the comparison of modelled vs. measured UVI is very useful to detect limitations and estimate uncertainties in both the modelling and measurements.As far as modelling is concerned, the main limitations found are the lack of knowledge in the aerosol information considered as input. Also, important differences are found between the ozone column from satellite and from ground based measurements, which lead to important differences in the modelled UVI.PTUV, a new simple parameterisation for fast UVI calculations for cloudless conditions, has been developed based on radiative transfer calculations. The parameterisation shows a good performance both with respect to the base model and to diverse UVI measurements. PTUV has demonstrated to be useful for particular applications such as to study the annual UVI variation at a particular site (Girona) and to build high resolution maps of typical UVI for a territory (Catalonia).Regarding the measurements, it is found that the use of the actual spectral response of the erythemal radiometers is very important to avoid large uncertainties in the measured UVI. If well characterised, the erythemal radiometers compare reasonably well with high quality spectroradiometers when measuring UVI. Major issues with respect to the measurements are long term calibration accuracy and stability. Also, a temperature effect in PTFE, a material used as diffuser in some instruments, has been observed, which could have potentially important implications in the experimental field. Finally, and concerning the model-measurement comparisons, the best agreement has been found when high quality spectroradiometric UVI measurements are considered and radiative transfer models are applied taking into account the best data available regarding aerosol and ozone optical parameters and their changes in time. In this case, the agreement can be as high as 0.1% in UVI, and typically less than 3%. This agreement deteriorates greatly if aerosols are ignored, and depends importantly on the aerosol single scattering albedo. Other data, such as ground albedo or the actual atmospheric temperature and ozone profiles, introduce lower uncertainty in the modelling results.

The dissertation comprises the general characteristic of the work, 5 chapters, conclusions and recommendations, references and list of published works on the topic of the dissertation. The dissertation covers 149 pages, 78 illustrations, 17 tables. In introduction chapter the problem topicality is considered, the aims and tasks of the work are formulated, the novelty of the research is described, the author’s reports and publications as well as the dissertation structure are presented. Chapter 1 is intended for the review of literature. The survey of ozone sources in working premises and the environment air is presented as well as methods of the ozone concentration determination and its dispersion simulation are discussed. At the end of the chapter conclusions are formulated and the dissertation tasks are concretized. In chapter 2 the methodology of the ozone concentration determination with the ozone analyzer and passive samplers as well as the measurement methods of aerosol particles and meteorological, microclimatic parameters are described. In chapter 3 the results obtained during experimental investigations are discussed: the ozone concentration changes near technogenic sources of this pollutant, the influence of meteorological and microclimatic parameters on the ozone concentrations changes, the relation of aerosol particles with the ozone concentration. Ozone concentrations measured by different methods are compared and the results of comparative measurements are... [to full text] / Disertaciją sudaro įvadas, 5 pagrindiniai skyriai, darbo išvados ir rekomendacijos, literatūros sąrašas, publikacijų sąrašas. Bendra disertacijos apimtis – 149 puslapiai, 80 iliustracijų, 17 lentelių. Įvadiniame skyriuje nagrinėjamas problemos aktualumas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašomas mokslinis darbo naujumas, pristatomi autoriaus pranešimai ir publikacijos, disertacijos struktūra. Pirmasis skyrius skirtas literatūros apžvalgai. Jame pateikta ozono šaltinių darbo patalpose ir aplinkos ore apžvalga, aptariami ozono koncentracijos nustatymo ir jos sklaidos modeliavimo metodai. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir konkretinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje aprašomi ozono koncentracijos nustatymo ozono analizatoriumi ir pasyviaisiais kaupikliais metodika bei aerozolio dalelių ir meteorologinių, mikroklimato parametrų matavimo metodai. Trečiajame skyriuje aptariami eksperimentinių tyrimų metu gauti rezultatai apie: ozono koncentracijos kitimą prie technogeninių šio teršalo šaltinių, meteorologinių ir mikroklimato parametrų įtaką ozono koncentracijos pokyčiams, aerozolio dalelių sąryšį su ozono koncentracija. Lyginamos ozono koncentracijos matuotos skirtingais metodais ir aptariami lyginamųjų matavimų rezultatai. Ketvirtajame skyriuje pateikti RISK programa sumodeliuoti ozono sklaidos nuo šaltinio rezultatai. Penktajame skyriuje pasiūlytas technologinis sprendimo variantas, leidžiantis sumažinti ozono koncentracijas prie technogeninių... [toliau žr. visą tekstą]

Šiame darbe nagrinėjamos pasaulio valstybių derybos dėl klimato kaitos problemos sprendimo per tarptautinių santykių tarptautinių režimų teorijų prizmę. Tiriama, ar šios teorijos tinka klimato kaitos derybų dinamikai aiškinti. Tinkamas teorinis modelis yra puikus įrankis šioms deryboms analizuoti ir suprasti, tiek nuo pat jų užuomazgos XX a. paskutinio dešimtmečio pradžioje, tiek tolimesnę jų eigą. Pateikiama išsami mokslinių darbų tarptautinių režimų teorijų ir pasaulinių klimato kaitos derybų temomis apžvalga, įvertinamas šio darbo indėlis į tokius akademinius tyrinėjimus; nustatinėjama, ar pasaulio valstybių derybas dėl klimato kaitos problemos sprendimo galima laikyti tarptautiniu režimu ir nuo kada jis buvo sukurtas; aiškinamasi, ar dominuojanti (didžiausią galią turinti) tarptautinės sistemos valstybė turi lemiamos įtakos režimo formavimuisi ir funkcionavimui; taip pat ieškoma atsakymo, kokiais klausimais dažniausiai ir labiausiai nesutapdavo valstybių pozicijos šiose tarptautinėse derybose. Siekiant pagrįsti jas paaiškinančio teorinio modelio aiškinamąją galią, jis tikrinamas ozono sluoksnio apsaugos režimo atveju. Pagrindinė magistro darbo problema – tarptautinių santykių tarptautinių režimų teorijų pritaikomumas pasauliniam klimato kaitos sprendimo režimui aiškinti. Magistro darbo objektas – tarptautinių režimų teorijos ir jomis aiškinamos pasaulinės derybos dėl klimato kaitos neigiamų pasekmių ribojimo. Darbo tikslas – patikrinti neorealizmo ir neoliberalizmo... [toliau žr. visą tekstą] / The main problem of this thesis is the ability of the international regime theory to explain the international regime to solve the climate change problem. The object of this thesis is the international regime theory and its explanation of the international climate change negotiations. The purpose of this thesis is to test the neorealistic and neoliberalistic international regime formation theories on the case of global climate change negotiations. The research is being carried out on the basis of two main assumptions: firstly, that United States of America is the hegemon of international system; such position was especially revealed at the beginning of the last decade of XX century, when Soviet Union collapsed and the Cold War ended. These events coincided with the first attempts to form an international regime to solve the climate change problem. It is assumed that only USA – the hegemon – had the ability and power to form such a regime. Secondly, the need to form such a regime arose because the essential problem was identified – global climate change. Since this problem will be negatively affecting the well-being of the all states around the world, it is their common interest to reduce its destructive consequences. During the research the definition of an international regime, created by Stephen Krasner and modified by the Tübingen research team, was used to identify the global climate change negotiations as an international regime. This regime was established in February... [to full text]

Durant les últimes dècades la quantitat de gasos i partícules contaminants que s’han injectat a l’atmosfera ha augmentat considerablement. Evidència d’aquesta informació són les elevades concentracions de diòxid de nitrogen o partícules amb una grandària inferior a 10µm (PM10) que es mesuren habitualment en zones urbanes i industrials, o les també altes concentracions d’ozó en moltes zones rurals situades a sobrevent de zones urbanes o industrials, on les concentracions dels seus precursors, fonamentalment òxids de nitrogen, són molt baixes en condicions normals. Paral•lelament però, a l’augment de la concentració de contaminats, s’ha potenciat de forma considerable la sensibilització de la població i de l’administració a la qualitat de l’aire que respirem. D’aquesta manera és ja una necessitat en els països desenvolupats el poder disposar d’eines de control, gestió i avaluació de la contaminació atmosfèrica. Aquest fet ha impulsat que en els darrers anys s’hagin produït importants avenços en els sistemes per a la modelització de la qualitat de l’aire fins a esdevenir eines de gestió i pronòstic ambiental que ofereixen resultats força precisos. A més, la modelització de la qualitat de l’aire s’ha convertit en una eina totalment necessària per poder conèixer els nivells d’immissió a zones on no es disposa d’estacions de mesura i per poder crear plans d’actuació per tal de poder combatre nivells elevats dels diversos contaminants. És per aquest motiu que en aquesta tesi doctoral es descriu la recerca i el desenvolupament d’un sistema de modelització de la qualitat de l’aire. S’ha utilitzat com a punt de partida els treballs anteriors, i es descriu l’acoblament dels diferents models que el componen. Els models són adaptats a la zona d’estudi mitjançant l’ajust de diversos paràmetres i són utilitzats de forma depenent entre ells. L’avaluació estadística dels pronòstics del sistema s’utilitza com el camí per a la localització d’incerteses i posterior refinament del model. Aquest procés d’acoblament i execució del sistema per períodes llargs de temps, validació dels resultats, localització d’incerteses i anàlisi de sensibilitat, esdevé un procés continu i cíclic durant la tasca de recerca del doctorand, fins a obtenir resultats dels paràmetres estadístics dins de les recomanacions de la comunitat científica i acomplint els requeriments de la legislació per a la utilització operativa del sistema. Degut a la problemàtica comentada en l’apartat anterior, cada vegada són més els estudis que es realitzen per investigar iniciatives de reducció de la contaminació atmosfèrica i per implementar models de pronòstic de qualitat de l’aire. És per aquests motius que l’objectiu final i fonamental d’aquesta tesi ha estat implementar un sistema de pronòstic de la qualitat sobre l’àrea d’interès que sigui actual, àgil i efectiu. Assolir aquest ambiciós objectiu ha suposat per al doctorand anar assolint reptes i metes durant la fase de recerca. El document s’estructura en deu capítols diferents, incloent la introducció i la bibliografia. / During the last decades the amount of gaseous and particulate pollutants that have been injected into the atmosphere has increased significantly. Evidence of this information is the high concentration of NO2 and aerosols that are usually measured in urban and industrial areas, or high concentrations of ozone in many rural areas. Parallel to this increase in concentration of pollutants, has been enhanced significantly the sensibility and management to the air quality. Thus it is necessary now in developed countries have the tools to control, management and evaluation of air pollution. In this way, the modelling of air quality is absolutely necessary to know the levels of gases and aerosols in areas where there are not measurement stations, and also to combat high levels of these pollutants. The photochemical models are tools of environmental management and forecasting that in recent years have been refined to provide quite accurate results. We need to adapt the models to each area by adjusting parameters and the study of characteristics of pollution episodes. For this reason, this doctoral thesis describes research and development of a air quality modelling system. We have been used as a starting point the previous work and we describe the coupling of different models. The models are adapted to the area of interest by setting different parameters and are used in a dependent relationship between them. The statistical evaluation of the forecasting system is used as a way to locate uncertain and further refinement of the model. This process of engagement and implementing the system for long periods of time, validation of results, location of uncertainties and sensitivity analysis is an ongoing, cyclical during the doctoral research.

Viena didžiausių problemų, atsirandančių dėl oro taršos miestų ore, yra tarša, sukelta fotocheminių oksidantų, tarp jų, ir priežemio ozono. Darbo tikslas: nustatyti priežemio ozono koncentracijos sklaidą Kauno mieste ir jos ryšį su meteorologinėmis sąlygomis. Tyrimai buvo vykdomi 2006 - 2009 metais. Darbo objektas - Kauno miestas. Visoje miesto teritorijoje priežemio ozono koncentracija buvo matuota 10 skirtingų matavimo vietų. Ozono koncentracijai nustatyti buvo naudotas „Aeroqual 300 Series” ozono matuoklis. Priežemio ozono koncentracija buvo matuota vidudienį nuo 12 iki 14 ir vakare nuo 17 iki 19 valandos. Kiekvienoje vietoje buvo atlikta nuo 4 - 6 matavimų, kiekvieno sezono metu. Tyrimų metu nustatyta, kad priežemio ozono koncentracijos pasiskirstymas kiekvieno sezono metu yra skirtingas. Didžiausia vidutinė sezoninė priežemio ozono koncentracija buvo nustatyta pavasario - vasaros sezonų metu (72 g/m3), o mažiausia žiemos sezono metu (7 g/m3). 2009 m. pavasario sezono metu Vileikos g., prie GMF nustatyta didžiausia vienkartinė priežemio ozono koncentracija (128 g/m3). Buvo vertintas priežemio ozono koncentracijos ryšys su meteorologinėmis sąlygomis ir azoto oksidų (NOx) koncentracija. Gauti rezultatai parodė, statistiškai reikšmingą teigiamą ryšį tarp ozono koncentracijos ir temperatūros (r = 0,73; p = 0,00) ir NO2 koncentracijos (r = 0,48; p = 0,03). Tai rodo, kad didėjant temperatūrai ir NO2 koncentracijai, didėja ir priežemio ozono koncentracija. Tarp priežemio... [toliau žr. visą tekstą] / One of the major problems resulting from air pollution of the urban area, is the pollution caused by photochemical oxidants, among their, ground level ozone. The aim of this work was to assess distribution of ground level ozone concentration in Kaunas and its relationship to meteorological situation. Measurements was carried out in 2006 - 2009. Object of work has been selected Kaunas city. Throughout the city area ground level ozone concentration was measured by a sampling scheme for the 10 different measurement points. For determinate of ground level ozone concentration, we used ozone quality monitor „Aeroqual 300 Series“. Ground level ozone concentration was measured at midday from 12 to 14 and in the evening from 17 to 19 hours. Each site was carried out from 4 - 6 measurements. Study rezults revealed, that ground level ozone concentration distribution of each season is different. The maximum average ozone concentration was found in spring - summer season (72 g/m3), and the lowest in winter season (7 g/m3). The higher ground level ozone concentration episode (128 g/m3) was stated in spring season in 2009 year. Relationship between ground level ozone concentration and meteorological situations and nitrogen oxides (NOx) concentration was evaluated. The results showed statistically significant positive relationship between ozone concentration and temperature (r = 0,73; p = 0,00) and NO2 concentration (r = 0,48; p = 0,03). Between ground level ozone concentration and wind... [to full text]

En la presente Tesis Doctoral se estudió la degradación de una mezcla de ocho compuestos fenólicos mediante diferentes procesos de oxidación avanzada. Se trataron mediante proceso foto-Fenton solar donde aplicando un diseño experimental tipo Doehlert se determinó que el proceso se puede extender hasta valores por encima de pH 2.8, probablemente debido a la formación de complejos del hierro con los compuestos fenólicos. En el tratamiento mediante ozono y la combinación de ozono con luz se estudió el efecto que la concentración de contaminante, el pH y la dosis de ozono tienen sobre el proceso. En general, la combinación del ozono con la luz resultó más eficaz en los casos más desfavorables, es decir, aquellos en los que la dosis de ozono era baja y/o el pH más ácido. La mineralización resultó ser superior en la combinación de ozono con luz y se alcanzó la detoxificación de las muestras en ambos ensayos. Se analizó la toxicidad mediante diferentes bioensayos, resultando el compuesto 2,4-dinitrofenol ser el más toxico para todos los ensayos. Para la monitorización de los contaminantes en los tratamientos, se midieron matrices de Excitación/Emisión (EMM) de fluorescencia. En el caso del proceso foto-Fenton, a los 12 minutos, todos los cromóforos habían desaparecido. En el tratamiento con ozono, se observa la aparición de nuevos cromóforos cuya intensidad va disminuyendo con el tiempo de tratamiento sin llegar a desaparecer por completo. Se han realizado matrices de Excitación/Emisión (EEMs) para estudiar la posible formación de complejos entre sustancias tipo húmicas (STH) y el hierro, así como los posibles cambios experimentados a lo largo del proceso foto-Fenton. Mediante análisis de factores paralelos (PARAFAC) se identificaron tres componentes. Se determinó la constante de estabilidad de los componentes con el Fe(III) a diferentes valores de pH, obteniéndose el máximo para pH 5. Los experimentos fotoquímicos empleando STH y Fe(III), en presencia y ausencia de H2O2, mostraron la dependencia del pH de los componentes modelados. En vista de la capacidad de las STH aisladas a partir de residuos urbanos de actuar como complejantes del Fe, se consideró la posibilidad de emplear otro tipo de residuos como material de partida; en concreto se empleó alperujo para la extracción de STH. Se probaron diferentes condiciones de extracción, obteniéndose los mejores resultados para valores de pH elevados y tiempos de digestión largos. Se comprobó la capacidad fotocatalíca de la STH extraídas y se profundizó en el estudio de la generación de especies radicales. Demostrada la utilidad de las EEMs y PARAFAC para profundizar en el conocimiento de mezclas complejas y teniendo en cuenta la dificultad que supone la aplicación del análisis matemático, se decidió colaborar en el desarrollo de una interfaz gráfica de usuario que facilitara dicho análisis. La aplicación EEMlab facilita la carga, pretratamiento y análisis mediante PARAFAC de sets de datos muy numerosos. Se creó un ejemplo con muestras que contenían mezclas de compuestos conocidos en diferentes proporciones y se empleó EEMlab para la corrección, preprocesamiento y análisis de los datos, validando la utilidad de la aplicación. / In this Doctoral Thesis, the degradation of a mixture of eight phenolic compounds by means of different advanced oxidation processes has been studied. An experimental methodology, based in Doehlert matrixes, was employed to analyze the effect of operational parameters on photo-Fenton process, and the results show that pH range can be extended clearly above 2.8, probably due to complexation of iron with the phenolic substances. In ozonation and ozone-UVA-Vis combination, the effect of pH, ozone dose and pollutants concentration were studied. Generally, O3/UVA-Vis was more efficient only in the experiments with worst operational conditions (low ozone dose and acid pH values). However, mineralization was better for the ozone UVA-vis combination. The toxicity was monitored along the degradation processes by means of different biotoxicity assays and in all cases a good detoxification was reached, being 2,4-dinitrophenol the most toxic pollutant. In order to monitor the pollutants along the treatment, excitation emission fluorescence matrixes (EEM) were recorded. In photo-Fenton process, chromophores were destroyed at 12 min of treatment. In ozonation, new chromophores appeared and partially disappeared at the end of the treatment. To gain further insight into the complexation of humic like substances (HLS) and Fe(III) and into the possible changes of the complex along the photo-Fenton process, EEMs were recorded and analyzed by PARAFAC (PARallel Analysis FACtor). Three fluorescent components were identified in all cases. The interaction of HLS with Fe(III) was characterized by determining the stability constants of the components with Fe (III) at different pH values, which reached their highest value at pH = 5. Photochemical experiments, with and without H2O2, showed pH-dependent trends for the modeled components. Taking into account the ability of humic substances to act as iron complexing agents, the possibility of employing olive mill wastes as a source of HLS was considered. Different extractions conditions were tested and best results were obtained for high pH values and long digestion times. Photocatalytic activity of the obtained substances was proved and the generation of reactive species was further studied. EEMs and PARAFAC seems to be a useful tool to gain further insight into complex mixtures, but the mathematical analysis in not easy. Taking this into account, we decided to collaborate in the development of a graphical user interface. The EEMlab application facilitates the load, preprocess and PARAFAC analysis of big data sets. An example dataset with already know mixtures of compounds at different concentrations was created. EEMlab was used to correct, preprocess and analyze the data set in order to probe the EEMlab utility. / En la present Tesi Doctoral es va estudiar la degradació d'una mescla de huit compostos fenòlics per mitja de diversos processos d'oxidació avançada. Es van tractar pel procés foto-Fenton solar, on aplicant un disseny experimental del tipus Doehlert es va determinar que el procés es pot estendre fins un valor per damunt de pH 2.8, probablement a causa de la formació de complexes del ferro amb els compostos fenòlics. En el tractament per ozó i la combinació ozó amb llum, es va estudiar l'efecte que la concentració del contaminant, el pH i la dosi d'ozó tenen en el procés. En general, la combinació d'ozó amb llum va resultar més eficaç en els casos més desfavorables, es a dir, aquells en els quals la dosi d'ozó era baixa i/o el pH més àcid. La mineralització va resultar ser superior en la combinació d'ozó amb llum i es va aconseguir la detoxificació de les mostres en ambdós assajos. Es va analitzar la toxicitat mitjançant diferent bioassajos, resultant el compost 2,4-dinitrofenol ser el més tòxic per a tot els assajos. Per a la monitorització dels contaminants en els tractaments, es mesuraren matrius de Excitació/Emissió (EEMs) de fluorescència. En el cas del procés foto-Fenton, als 12 minuts, tots els cromòfors havien desaparegut. En el tractament amb ozó, va observar-se l'aparició de nous cromòfors, la intensitat dels quals va disminuint amb el temps de tractament, sense arribar a desaparèixer completament. Es van realizar matrius de Excitació/Emissió (EMMs) per estudiar la possible formació de complexes entre les substàncies tipus húmiques (STH) i el ferro, així com els possibles canvis experimentats al llarg del procés foto-Fenton. Mitjançant l'anàlisi de factors paral·lels (PARAFAC) s'identificaren tres components. Es va determinar la constant de estabilitat dels components amb el Fe(III) a diferents valors de pH, obtenint-se'n el màxim per a un pH de 5. Els experiments fotoquímics empleant STH i Fe(III), en presència i absència de H2O2, mostraren la dependència amb el pH dels components modelats. En vista de la capacitat de les STH aïllades de residus orgànics urbans d'actuar com complexants del ferro, es va considerar la possibilitat d'utilitzar un altre tipus de residu com material de partida; concretament s'empleà el residu sòlid generat en l'obtenció de l'oli d'oliva en un procés en dos fases (pinyolada) per a l'extracció de STH. Es van provar diferents condicions d'extracció, obtenint-se'n els millors resultats per a valors de pH elevats i temps de digestió llargs. Es va comprovar la capacitat fotocatalítica de les STH extretes i es va profundizar en l'estudi de la generació d'espècies radicalàries. Demostrada la utilitat de les EMMs i PARAFAC per a aprofundir en el coneixement de mescles complexes i comptant amb la dificultat que suposa l'aplicació de l'anàlisi matemàtic, es va decidir colaborar en el desenvolupament d'una interfície gràfica d'usuari que facilitarà l'anàlisi. L'aplicació EMMlab facilita la càrrega, pretractament i anàlisi mitjançant PARAFAC de sets de dades molt nombrosos. Es va crear un exemple amb mostres que contenien mescles de compostos coneguts en diferents proporcions i es va emprar EEMlab per a la correcció, preprocessament i anàlisi de les dades, validant la utilitat de l'aplicació / García Ballesteros, S. (2017). DESARROLLO DE NUEVAS ESTRATEGIAS BASADAS EN LA INTEGRACIÓN DE PROCESOS FOTOQUÍMICOS SOLARES CON OTRAS TÉCNICAS AVANZADAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES COMPLEJAS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/95602 / TESIS

En muchas regiones del mundo con escasez de agua, la reutilización de los efluentes de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) se convierte en una alternativa cada vez más extendida y deseable. En los últimos años, gracias al desarrollo de técnicas analíticas avanzadas capaces de detectar contaminantes a muy baja concentración, se ha puesto en evidencia la presencia de microcontaminantes en los efluentes de las EDAR. Dado que las investigaciones recientes han demostrado que tienen efectos adversos sobre el medio ambiente y la salud humana, es necesario el uso de un tratamiento terciario para el refinado de estas aguas, a fin de evitar que los microcontaminantes (MCs) lleguen al agua de riego y a los cuerpos de aguas naturales. Se trata en muchos casos de sustancias de uso cotidiano como productos farmacéuticos y de cuidado personal, plastificantes, pesticidas, retardantes de llama, drogas de abuso, surfactantes, nanomateriales, entre otros. Todo ello probablemente relacionado con su uso masivo por parte de la población y por la deficiencia de los tratamientos biológicos actuales, que no fueron diseñados para hacer frente a este tipo de contaminantes. La tecnología de biorreactores de membrana (MBR) comprende la combinación del sistema convencional de lodos activados con la filtración mediante membranas, obteniendo un permeado de alta calidad con una elevada tasa de degradación de los microcontaminantes. No obstante, algunos son más refractarios al tratamiento MBR. Por lo tanto, es necesario un tratamiento adicional para la eliminación y la oxidación de compuestos refractarios, que pueden ser los procesos de oxidación avanzados (POA), que se basan principalmente en la generación de radicales hidroxilo (HO∙) con un alto potencial oxidativo y baja especificidad, capaces de mineralizar y degradar una gran variedad de compuestos orgánicos. Entre los POAs, la ozonización es un proceso en el que la oxidación puede tener lugar a través de vías directas e indirectas. Mientras que la vía directa de la oxidación se produce por medio de ozono molecular, durante la vía indirecta se produce a través del radical hidroxilo generado por la descomposición de ozono. En el caso de la fotólisis, que es un proceso en el que las moléculas de MCs sufren descomposición como resultado de la absorción de luz o radiaciones. Existen dos tipos de fotólisis: la fotólisis directa en la que la absorción directa de los fotones conduce a la degradación de los contaminantes y la fotólisis indirecta que se produce en presencia de fotosensibilizadores que absorben la luz y generan radicales oxigenados reactivos que realizan la degradación de la sustancia objetivo. Por otro lado, la optimización de las tecnologías existentes y el desarrollo de nuevas técnicas para el tratamiento, incluyendo la tecnología de membranas, la cual ha surgido como una importante innovación para el tratamiento y la recuperación de efluentes de EDAR. Durante los últimos años, esta tecnología ha recibido mucha atención por parte de investigadores y fabricantes, como resultado de una mejora de los materiales y técnicas de membranas, que proporcionan flujos más altos, una vida útil más larga, una disminución considerable del coste para la eliminación del ensuciamiento, etc. Además la separación de MCs del efluente tratado. El principal objetivo de la presente investigación es buscar un sistema que pueda eliminar/degradar los contaminantes emergentes de las aguas residuales, para ello se emplea un sistema combinado que consiste en una planta piloto de MBR, alimentada con aguas residuales sintéticas, de características similares a la urbana, para evaluar la eliminación de los MCs a diferentes edades del lodo. Los efluentes obtenidos se tratan mediante procesos adicionales de filtración (NF y OI), ozonización y radiación UV para eliminar los contaminantes refractarios, y su posterior comparación en cuanto a rendimiento de eliminación/degradación de los 30 MCs seleccionados. Para este estudio se utilizó un MBR a escala laboratorio de 90 L, con un módulo de membranas sumergido interno, fibra hueca de microfiltración, con un tamaño de poro de 0,4 µm y una superficie filtrante de 1 m2. El afluente utilizado es agua residual sintética dopada con los 30 microcontaminantes seleccionados, pertenecientes a las familias de triazinas, organoclorados, fármacos, hormonas, productos de cuidado personal, surfactantes, parabenos y plastificantes. Además se ha operado a tiempos de retención celular de 30 y 60 días. Para los post-tratamientos se utilizó un generador de ozono Modelo Anseros, COM-AD-01 con una generación efectiva de 4 g O3/h @ 100NL∙h-1, acoplado a una de columna de 0,75 L para el contacto ozono-agua. Para la realización del tratamiento UV se utiliza un fotoreactor con una lámpara de baja presión (LP) con una potencia regulable de 5-20 W de potencia con emisiones UV de 185 – 254 nm de la marca UV-Consulting peschl España. El sistema de filtración consiste en un módulo de células con agitación Amicon, los cuales son un soporte de filtros que posee juntas tóricas. A este módulo se le acoplaron membranas de NF (FILMTEC NF270) y OI (FILMTEC XLE-2521) con el objetivo de filtrar los efluentes del MBR. La mayoría de los compuestos han podido ser eliminado/degradado mediante el sistema MBR, Sin embargo algunos compuestos resultaron refractarios al tratamiento MBR como la simazina, atrazina, terbutilazina, linuron, alacloro y lindano, pertenecientes al grupo de triazinas y organoclorados, mientras que en el grupo de fármacos y hormonas, la carbamazepina, diclofenaco y 17-α-etinilestradiol son los compuestos refractarios al tratamiento MBR principalmente debido a sus condiciones hidrofílicas y a la persistencia de sus grupos funcionales. Según los resultados obtenidos en este estudio la dosis óptima para la ozonización es de 16 mg O3∙L-1, ya que con ésta se obtuvieron altos rendimientos superiores al 91% de eliminación de los compuestos refractarios, principalmente para los fármacos. Los resultados obtenidos en este estudio muestran que la dosis óptima UV es de 5.374 mJ∙cm2 ya que con ésta se obtuvieron altos rendimientos de eliminación combinado con un pretratamiento MBR con rendimientos superiores a 87% de eliminación de los compuestos biorefractarios, siendo los organoclorados y triazinas los mejores eliminados. Debido a que el tratamiento MBR y la oxidación UV u O3 son capaces de eliminar MCs por diferentes mecanismos de degradación, un sistema híbrido que involucre MBR + UV u O3 puede aprovechar su naturaleza complementaria. La oxidación UV y O3 puede complementar muy bien el tratamiento MBR, resultando en más del 85% de eficiencia de eliminación de los 30 MCs seleccionados en este estudio, incluyendo aquellos que son mal eliminados por tratamiento MBR u oxidación con UV u O3 cuando se implementan por separado. El sistema MBR+ NF obtiene rendimientos superiores al 83%, mientras que la configuración MBR+OI presentó rendimientos superiores al 96% de separación del agua producto. De hecho, el tratamiento con membrana NF/OI complementa muy bien el tratamiento con MBR, y la mayoría de los 30 MCs seleccionados en este estudio se eliminaron por debajo de los límites de detección. En este trabajo de investigación se muestran cuatro posibles combinaciones de tecnologías para la eliminación/degradación de los MCs presentes en las aguas residuales urbanas pero se deja bien claro que la selección de la tecnología depende del tipo de agua a tratar, los tipos de microcontaminantes que estén presentes y el uso final de ese efluente. Además de otros aspectos técnicos y económicos.