Tesis Doctorado

Permanent URI for this collection

https://repositorio.udec.cl/handle/11594/180

Browse

Now showing 1 - 20 of 87

El curso inferior y "estuario" del río Biobío: ¿ un eficiente convertidor de materia orgánica en biomasa bentónica?.
(Universidad de Concepción., 1999) Bertrán Vives, Carlos Enrique; Parra Barrientos, Óscar
Uno de los sistemas lóticos chilenos de mayor importancia de acuerdo a su caudal es el río Biobío. Su “estuario” es reducido, debido a la poca penetración del agua marina a su interior, especialmente en las épocas de máximo caudal. Durante los meses de verano, existe una mayor influencia marina, una mayor sedimentación de la materia particulada en suspensión (incluyendo el material orgánico), riqueza específica, diversidad, densidad y biomasa bentónica. Con el objetivo de verificar la hipótesis que en verano la disminución del caudal del río Biobío, determina una mayor depositación del material particulado fino y con el aumento del caudal en invierno existe un lavado y transporte del material depositado hacia el mar, se tomaron muestras en el curso inferior y “estuario” del río Biobío, en condiciones contrastantes de caudal (agosto, 1993 y marzo, 1994). Estos cambios incidirían en las diferencias estacionales de conversión de la materia orgánica particulada a biomasa bentónica. La fauna bentónica estuvo compuesta por 16 especies en el muestreo de invierno, la mayoría de ellas representada por muy poco individuos. Las especies más abundantes fueron un Archiannelida indeterminado y el poliqueto Perinereis gualpensis. En el muestreo de verano aumentó la riqueza específica (42) y sus abundancias totales. El promedio de las abundancias de las especies de mayor densidad por transecto y los grupos dominantes de cada uno se mantuvieron igual para ambas condiciones. Se concluye que en el curso inferior y “estuario” del río Biobío, producto de la disminución del caudal durante el verano, se posibilita la depositación del material suspendido fino, el que permite el desarrollo exitoso del macrozoobentos. El aumento del caudal de la época invernal, determina el transporte del material depositado hacia el mar. Aún cuando los valores de diversidad, abundancia y biomasa de la fase estival fueron de un orden de magnitud mayor (hasta en 2.7 bits, promedio: 53 veces, promedio 13 veces, respectivamente) que en la fase invernal, ellos fueron menores que los citados para estuarios chilenos típicos. Esto contribuye a confirmar el carácter atípico del estuario del río Biobío, el que no actúa como un buen convertidor de la materia orgánica en biomasa bentónica.
Caracterización de la calidad del agua del río Bíobio, entre las confluencias de los ríos Vergara y Laja y antecedentes para su modelación matemática.
(Universidad de Concepción., 2000) Vargas Baecheler, José; Ayala R., Luis
La presente investigación, titulada “Caracterización de la Calidad del Agua del río Biobío, entre los río Vergara y Laja, y Antecedentes para su Modelación”, tiene como objetivo analizar la influencia antrópica sobre la calidad del agua del río Biobio, en el tramo definido por las confluencias de los ríos Vergara y Laja, y realizar la modelación matemática mediante el balance de oxígeno disuelto como indicador de contaminación orgánica. Se estudió la porción de la cuenca del río Biobío, delimitada por los ríos Vergara y Laja, debido a que en este tramo el río Biobío es presumiblemente más contaminado, como consecuencia de las diversas actividades que se desarrollan en la cuenca, tanto aguas arriba como en el tramo estudiado. Se efectuaron dos campañas de muestreo; una Abril de 1992 (estiaje) y otra en Junio de 1992 (invierno). Los parámetros muestreados fueron: Oxígeno Disuelto (OD), Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), Demanda Química de Oxígeno (DQO), Carbono Orgánico Total (TOC), pH, Conductividad, Sólidos Totales, Sólidos Suspendidos, Nitratos, Nitritos, Nitrógeno Total y Fosfato Total. También y con el fin de verificar su presencia, Mercurio, Cloro residual y Sulfitos. Con los datos anteriores se efectuó una caracterización de la calidad del agua del río Biobío, en el tramo de estudio. Dicha caracterización permitió determinar que el río Biobío no se encuentra contaminado en término de los indicadores considerados. Se estudió los modelos de calidad de aguas, entre ellos, WASP, QUAL2E y WODA; y la forma cómo operan. En general, se basan en el balance de oxígeno disuelto a través de un balance masa. WASP y QUAL2E, resuelven la ecuación advección-dispersión mediante diferencias finitas. Al estudiar el balance de oxígeno disuelto aplicado a los ecosistemas lóticos, se detectó un problema comúnmente omitido: la estimación de los parámetros. En la presente investigación se desarrolló una metodología de cálculo del coeficiente de dispersión longitudinal en función de una exhaustiva revisión de la bibliografía respectiva, encontrando una expresión que estadísticamente permite una mejor aproximación de ese coeficiente para el tramo en estudio. Se efectuó la modelación de la calidad del agua para el tramo en estudio, tanto para condiciones de estiaje como de invierno, mediante el programa QUAL2E, dado que que es el más utilizado y probado mundialmente. Los resultados se compararon con los datos obtenidos en terreno. Se observa que el modelo funciona adecuadamente para el oxígeno disuelto, con errores inferiores al 4%, no así para la DBO, en que los errores son bastantes mayores, pero se deben a que están dentro del rango de sensibilidad del método de determinación de laboratorio. Debido a que bajo las condiciones reales modeladas, el Biobío resultó libre de contaminación, se simularon condiciones de escenarios hipotéticos, donde se representó un mayor grado de contaminación del sistema fluvial. Se concluye que el río Biobío, en el tramo estudiado, posee una gran capacidad de autodepuración que redunda en una gran capacidad de asimilación de contaminantes orgánicos. Se comprueba que el balance de oxígeno disuelto del río Biobío en el tramo de estudio no es sensible a cambios importantes del coeficiente de dispersión longitudinal ni a la demanda de oxígeno de los sedimentos, pero sí al coeficiente de reaireación y a las tasas de desoxigenación. Palabras claves : Río Biobío, calidad del agua, modelación matemática.
Degradación aeróbica de clorofenoles por bacterias del río BíoBío sustentadas con sustratos de fácil metabolización.
(Universidad de Concepción., 2002) Aranda Borghero, Carlos Patricio
En las últimas décadas el hombre ha sintetizado y liberado al ambiente un gran número de compuestos orgánicos tóxicos, mutagénicos o difíciles de degradar. Estas propiedades definen a estos compuestos de origen antropogénico como xenobióticos. La biodegradación de xenobióticos mediante bacterias es una estrategia eficiente tanto para la recuperación de ambientes contaminados como también para el tratamiento de residuos que los contengan. Son básicamente tres los mecanismos que presentan las bacterias para la degradación de estos compuestos: (1) biodegradación como única fuente de energía y de carbono, (2) biodegradación como sustrato secundario, debido a una biodisponibilidad inferior a la requerida para sustentar el crecimiento bacteriano, y (3) biotransformación cometabólica en que la célula bacteriana requiere de otro sustrato para sustentar el crecimiento. En esta tesis se considera como hipótesis la existencia de un nuevo mecanismo, que implica la biodegradación completa de un xenobiótico que no tiene la capacidad para sustentar el crecimiento bacteriano debido a que los niveles de toxicidad del compuesto sobrepasan las capacidades degradativas en el microorganismo. Como modelo de estudio se utilizó la biodegradación aeróbica de clorofenoles por bacterias aisladas del río Biobío. Se postula que la biodegradación aeróbica de estos xenobióticos, en ambientes acuáticos receptores tanto de clorofenoles como de compuestos orgánicos de fácil metabolización, podría ser llevada a cabo por bacterias que requieren de sustratos de fácil metabolización para sustentar su crecimiento. Los resultados obtenidos demostraron que la cepa Sphingopyxis chilensis S37 y la cepa S32 tipo Sphingopyxis, aisladas de un sitio contaminado del río Biobío, pueden crecer y degradar 2,4,6-triclorofenol en un medio salino mineral adicionado con glucosa como fuente de carbono. Los resultados por espectrofotometría, medición de cloruro liberado, GC y GC-MS y HPLC, mostraron la ruptura del anillo aromático del halofenol y la liberación estequiométrica de cloruro, sin la detección de intermediarios metabólicos que indiquen cometabolismo. Utilizando un rango de concentraciones del clorofenol entre 0,025 y 0,2 mM, se encontró que a mayor contenido del halofenol, estas bacterias requieren también de una mayor concentración de glucosa para sobreponerse al efecto tóxico del xenobiótico, pudiendo crecer y degradar este último. Por otro lado, en una condición de ausencia de crecimiento, utilizado suspensiones bacterianas de la cepa S. chilensis S37 con una densidad celular de 10 7 UFC ml -1, se demostró que 2,4,6-triclorofenol 0,5 mM provoca una muerte de la bacteria que se evita con una adición equimolar de un sustrato de fácil metabolización como la glucosa. Adicionalmente, se realizó un análisis de los modelos cinéticos que describen el crecimiento bacteriano y la degradación de compuestos tóxicos, poniéndose especial énfasis en el concepto de la mínima concentración de sustrato que permite el crecimiento bacteriano. Este concepto define la posible existencia de un sustrato secundario debido a una biodisponibilidad de sustrato inferior a la requerida para sustentar el crecimiento. Se propone una nueva ecuación que explica la posible mineralización de 2,4,6-triclorofenol que no sustenta el desarrollo de biomasa a cualquier concentración. Esta ecuación describe el efecto del incremento de la concentración de un compuesto tóxico, sobre el valor teórico de su concentración mínima que permitiría el desarrollo de la biomasa. Debido a que mayores concentraciones de un sustrato tóxico genera mayores requerimientos energéticos para la célula bacteriana, se demuestra la posibilidad de que cualquier concentración disponible de este compuesto sea siempre menor al valor teórico de su mínima concentración que permitiría el crecimiento bacteriano. Esta propuesta describe un nuevo tipo de sustrato secundario, el cual sólo puede ser mineralizado cuando el metabolismo bacteriano es sustentado con sustratos de fácil metabolización. Con la detección de bacterias con este tipo de propiedades se puede concluir que en el ambiente existiría un mayor potencial de autodepuración que el considerado hasta ahora. La comprensión y manejo de este potencial permitiría mejorar las estrategias de biorremediación de ambientes contaminados con compuestos tóxicos.
Estudio de la calidad ambiental de zonas intermareales en la bahía San Jorge (II región-Chile), mediante la evaluación de respuestas biológicas del mitílido perumytilus purpuratus.
(Universidad de Concepción., 2002) Riveros Aliaga, Any Andrea; Larraín P., Alberto
La gestión o manejo ambiental de la zona costera debe incluir el control y la vigilancia de las descargas antrópicas al medio, a través de la evaluación de la calidad acuática, especialmente porque la contaminación marina puede tener graves consecuencias tanto sobre los ecosistemas como en el sector socio-económico, los que presentan una fuerte interacción en esta área del territorio nacional. Un ejemplo de zona costera de multiuso es la Bahía San Jorge, donde se ubica la ciudad de Antofagasta (II Región–Chile). En esta tesis se establecieron tres sitios intermareales en esta bahía, como zonas en estudio: un área no intervenida, que no recibe descargas de efluentes (Referencia) y otras dos que reciben descargas antrópicas, Coloso (sitio intervenido por la actividad minera) y R.E. (Receptor de Efluente, sitio impactado por un efluente urbano e industrial). El objetivo planteado fue realizar una evaluación de la calidad de aguas marinas mediante un estudio ecotoxicológico, que consistió en la medición de respuestas a diferentes niveles de organización biológica (i.e. desde bioquímico a poblacional) en el mitílido Perumytilus purpuratus (chorito maico). Además, en los mismos sitios se realizó la determinación de cobre en agua y en organismos, debido a la importancia de conocer los efectos de este metal en el área de estudio. La hipótesis planteada fue que la gestión ambiental realizada en Puerto Coloso, que incluye el manejo y la vigilancia ambiental de las actividades de embarque de concentrado de cobre y de descargas industriales al sistema costero, han permitido mantener una calidad acuática más adecuada para la vida marina intermareal en este sitio intermareal que en R.E., sector receptor de un efluente urbano, en cuya descarga sin tratamiento no se había implementado un plan de vigilancia ambiental al momento de realizarse este estudio. La selección del mitílido P. purpuratus como organismo biomonitor se basó en su amplia distribución a lo largo del intermareal de la costa chilena y a varias características propias de los mitílidos, que los hacen adecuados para este tipo de estudios. Se evaluaron respuestas biológicas en poblaciones naturales, en organismos transplantados desde Referencia a los tres sitios en estudio y en individuos expuestos a concentraciones subletales de cobre en laboratorio. Se evaluaron respuestas a distintos niveles de organización biológica: a) celular: niveles de cobre-metalotioneínas (biomarcador bioquímico), estabilidad lisosomal en hemocitos y gránulos de lipofuscina y grado de vacuolización en células digestivas (biomarcadores subcelulares); b) individual: consumo de oxígeno, excreción de amonio y razón oxígeno a nitrógeno (biomarcadores fisiológicos), supervivencia en emersión prolongada (a nivel de organismo) y c) poblacional: morfometría y relaciones Peso Valvas vs. Longitud y Peso Tejidos Blandos vs. Longitud (índices de condición poblacional). Las mayores concentraciones de Cu en agua y tejidos (branquias, gónadas y resto) de P. purpuratus se detectaron en R.E. en todas las fechas de muestreos, tanto en choritos de las poblaciones naturales como transplantados. En la mayoría de los biomarcadores se detectaron respuestas similares entre los organismos de Referencia y Coloso, tanto de las poblaciones naturales como de los transplantes, en cambio los mitílidos obtenidos en R.E., principalmente de la población natural, presentaron respuestas diferentes. En estos choritos se encontraron las mayores variaciones en el peak de Cu asociado a MT, menor estabilidad lisosomal, mayor índice de daño en células digestivas (considerando gránulos de lipofuscina y vacuolas) y menor supervivencia en condiciones de emersión prolongada. Con respecto, a las mediciones a nivel poblacional, los choritos de R.E. asignaron menos recursos a crecimiento en tejidos que los de Referencia y Coloso. En los individuos expuestos a concentraciones subletales de cobre en condiciones de laboratorio, se observó un aumento en peak asociado a MT, disminución en la supervivencia en emersión, disminución de la estabilidad lisosomal en hemocitos (desde los 30 μg de Cu/l, p<0.05) y mayor vacuolización en células digestivas (a los 80 μg de Cu/l, p<0.05), con el aumento de la concentración del metal. Se encontró coincidencia entre la concentración de cobre en agua de mar en los sitios en estudio y el Cu unido a MT, además correlaciones positivas entre la concentración de Cu en tejidos (gónadas: r2=0.61, p<0.02; branquias: r2=0.66, p<0.01 y resto: r2:0.56, p<0.05) y la vacuolización (r2=0.62, p<0.01) con la concentración de este metal en el agua de mar. Se encontraron relaciones inversas entre la supervivencia en emersión, la estabilidad lisosomal (r2=0.79, p<0.001), el área ocupada por gránulos de lipofuscina (r2=0.53, p<0.05) y el índice de condición poblacional de P. purpuratus con la concentración de cobre en agua de mar. Las diferencias encontradas entre los sitios intermareales en las respuestas biológicas evaluadas en P. purpuratus indicaron una menor calidad ambiental en R.E. que en los sectores Referencia y Coloso, debido posiblemente al alto contenido de cobre, tanto en tejidos de P. purpuratus como en agua, y a la presencia de otros contaminantes en el ambiente. Este estudio aporta información sobre la calidad ambiental de las aguas costeras en sitios intermareales de Bahía San Jorge, así como sobre efectos biológicos potenciales del cobre y niveles de este metal en P. purpuratus y en agua de mar. Además, al utilizar simultáneamente varias técnicas ecotoxicológicas, el estudio permitió proponer y recomendar las más adecuadas para utilizarlas en el monitoreo ambiental a lo largo de la costa chilena, así como la utilización de transplantes de mitílidos. Finalmente, los resultados demuestran la utilidad de los sistemas de manejo y vigilancia ambiental de descargas antrópicas al sistema marino, y permiten sugerir la aplicación de técnicas ecotoxicológicas en planes de vigilancia ambiental.
Estudio de la contaminación atmosférica por material particulado en la ciudad de Chillán, región del BíoBío, Chile.
(Universidad de Concepción., 2003) Celis Hidalgo, José Enrique
Existe un sinnúmero de investigaciones que han demostrado que la contaminación aérea por material particulado afecta negativamente la calidad del aire y la salud de las personas. En ciudades, esta contaminación depende en gran medida de las actividades humanas, como el tráfico vehicular, las industrias y la quema de biomasa, junto con los factores meteorológicos imperantes. La mayoría de estos estudios se han desarrollado en Europa y Norteamérica, países que han podido paliar los costos de sus investigaciones en el largo plazo. Hay algunos esfuerzos que se han realizado en grandes ciudades latinoamericanas como Ciudad de México, Sao Paulo y Santiago. En Chile, recientemente se han hecho trabajos bastante completos en ciudades como Iquique, Valparaíso, Viña del Mar, Rancagua y Temuco, mostrando que las concentraciones del material particulado PM10 superaron los estándares europeos y estadounidenses. No obstante, aún hace falta información en ciudades intermedias de rápido crecimiento urbano, pues se requiere evitar que estas ciudades reproduzcan los problemas ambientales de las megaciudades. En consecuencia, el objetivo de este estudio fue realizar monitoreos para determinar la concentración del PM10 y las de los elementos químicos que lo componen, así como analizar sus variaciones temporales y espaciales en el aire respirable de la ciudad de Chillán. Los monitoreos se realizaron en seis puntos de la ciudad, abarcando zonas céntricas y periféricas. Los análisis químicos elementales fueron realizados mediante técnicas PIXE y XRF. También se determinó materia orgánica, carbono elemental, nitrato, amonio y sulfato. Los resultados indicaron que las concentraciones de aerosoles fueron mayores en invierno, con una marcada influencia antropogénica derivada de la combustión de la leña. Los niveles del PM10 promedio anual (63,5 ± 14,6 μg/m3) fueron un 27% mayor que la norma de 50 μg/m3, que es inferior a lo medido en Santiago, Temuco, Rancagua, y Valparaíso, y superior a lo registrado en Iquique y Viña del Mar. Los análisis químicos permitieron detectar Si, Fe, Al, Ca, Sr, As, K, Ti, Cl, Zn, Pb, Cu, Mn, Se, Ni, V, Ba, S, Mg, Br y Mo. Los compuestos más importantes fueron las sustancias carbonosas (39%), el suelo (27%) y las sustancias de origen secundario (nitrato, amonio y sulfato, con 23%). Palabras claves: PM10, contaminación aérea, polución urbana, aerosoles.
Degradabilidad del complejo EDTA-Fe(III) mediante un tratamiento químico-biológico.
(Universidad de Concepción., 2003) Oviedo Silva, Claudia Andrea
El ácido etilendiamino tetraacético (EDTA) es un compuesto sintético de amplio uso doméstico e industrial, con capacidad de coordinar con alta afinidad iones metálicos en solución. El objetivo de esta tesis es constituirse en un aporte en el conocimiento de la degradabilidad de este agente quelante. La tesis consta de una introducción y de cinco artículos. El artículo I (EDTA: The chelating agent under environmental scrutiny), sistematiza la información existente acerca del comportamiento ambiental del quelante. Se concluye que el EDTA es una sustancia persistente en el sistema natural y que entre los principales riesgos que involucra su presencia en el ambiente están los procesos de biodisponibilidad y removilización de metales pesados.Uno de los complejos mayoritarios del EDTA en aguas residuales y naturales es el EDTA-Fe(III). La abundancia de este complejo resalta su crucial importancia dado que, en los sistemas acuáticos naturales, ni la tasa de degradación fotoquímica ni la degradabilidad biológica representan una vía eficaz de degradación del complejo. Por ende, se ha intentado la degradación de este complejo mediante diversas tecnologías, antes de su liberación a las aguas naturales. Esta investigación apunta justamente a este propósito, pues se estudió la degradabilidad del complejo EDTA-Fe(III) en un tratamiento químico y en un tratamiento biológico, para proponer la realización de un tratamiento combinado químico-biológico. El tratamiento químico consistió en una reacción de oxidación avanzada inspirada en los procesos fúngicos de degradación de madera, denominada reacción de Fenton asistida por catecol, que fue seguido por un tratamiento biológico con la levadura Saccharomyces cerevisiae. En primer lugar, se evaluó la degradabilidad del complejo mediante la reacción de Fenton asistida por catecol (Degradation of the Fe(III)-EDTA complex by the Catechol driven Fenton reaction, Artículo II). Se demostró que el complejo es degradable por medio de esta reacción, estudiándose también el efecto de las variables: concentración de catecol, Fe(III) y peróxido de hidrógeno. Se encontraron las concentraciones de las variables para obtener una óptima degradación del complejo, lográndose un 90% de degradación del complejo EDTA-Fe(III) con un concomitante 20% de remoción de carbono orgánico total (TOC). Mediante análisis CG/MS se identificaron los principales productos de reacción: ácido acético, glioxal, ácido succínico, glicina, ácido nitrilotriacetico, ácido cítrico y ácido N-metil-N-(2-iminoacetil)-1,2-dioxaetil-2- aminoacetico. El complejo EDTA-Fe(III) no afectó la viabilidad de S. cerevisiae, pero no fue degradado por las levaduras ni como única fuente de carbono, ni en presencia de un sustrato fácilmente metabolizable. Una vez alcanzadas las condiciones de máxima degradación por el tratamiento químico, se realizó el tratamiento combinado químico-biológico para la remoción de los subproductos del tratamiento químico del complejo (Fe(III)-EDTA complex abatement using a catechol driven Fenton reaction, Artículo III). El tratamiento biológico con la levadura S. cerevisiae aumentó la mineralización del complejo pretratado químicamente, y fue eficaz en remover el fierro soluble. El tratamiento combinado químico-biológico logró 100% de degradación de EDTA-Fe(III), 68 % de remoción de TOC y 90% de remoción de fierro soluble. Entre las aptitudes que hicieron de S. cerevisiae el microorganismo de elección para la etapa posterior al tratamiento químico utilizado, está su capacidad reductora (enzimática y no enzimática) de Fe(III) a Fe(II) lo que podría potenciar la reacción de Fenton (Fe(II)/H2O2). La reacción de Fenton asistida por catecol es un mecanismo no enzimático de las vías fúngicas de degradación de madera por los hongos de pudrición de la madera. El artículo IV (Screening method for detecting iron reducing fungi) evalúa la capacidad reductora de Fe(III) a Fe(II) de diversos hongos de pudrición de madera, usando a S. cerevisiae como control positivo y diseñando un ensayo en medio sólido, para detectar esta capacidad. Se logró establecer un ensayo que resultó ser rápido y sensible encontrándose que los hongos de pudrición parda Gloeophyllum trabeum y Latiporeus sulphureus exhibieron mayores capacidades reductoras de fierro que los hongos de pudrición blanca ensayados Trametes versicolor, Ganoderma australe and Ceriporiopsis subvermispora. Por último, se comparó la degradación de dos compuestos persistentes, el EDTA-Fe(III) y el alcohol veratrílico mediante la reacción de Fenton asistida por catecol (Degradation of recalcitrant compounds by catechol driven Fenton reaction, Artículo V), encontrándose que en ambos casos la reacción de Fenton asistida por catecol es más eficiente que la reacción de Fenton (Fe/H2O2).
Evaluación de los cambios estructurales de ecosistemas microbianos edáficos provocados por la forestación de praderas uruguayas.
(Universidad de Concepción., 2003) Carrasco Letelier, Leonidas; Parra, Óscar
Dado que el cambio de cobertura vegetal es uno de los problemas ambientales más importantes en términos del Cambio Climático global. El estudio del Plan Forestal uruguayo, iniciado en 1988 que declaró a un 20 % de su territorio nacional como suelos de prioridad forestal, es altamente interesante. Los efectos de este cambio de cobertura vegetal que este Plan fomento en este país plantea son desconocidos, ya que a nivel internacional no existen estudios de experiencias similares y por la ausencia de investigación sobre el tema en este país. En este contexto, el estudio de los cambios provocados por la forestación de praderas uruguayas se plantea como un estudio ambiental relevante porque: primero, las praderas naturales en Uruguay ocupan un 87% del territorio (aproximadamente 140.000 Km2); segundo, la inexistencia de información científica, nacional e internacional, que permita evaluar, monitorear ni gestionar los impactos ambientales provocados por esta actividad económica; y tercero, la forestación en Uruguay se ha planteado como una actividad secuestradora de carbono atmosférico, en el marco de los interese vinculados al Protocolo de Kyoto. Hipótesis que nunca se ha comprobado luego de una década de iniciado el Plan Forestal. Por esta razón, este trabajo de investigación realizó un análisis integrado de la calidad del suelo entre suelos bajo plantaciones de Eucaliptus sp. con más de 20 años y bajo praderas naturales, en una de las zonas con mayor tasa de forestación en Uruguay, seleccionando para el estudio sitios edafológicamente y topológicamente similares para los dos tipos de cobertura vegetal. En este trabajo se analizaron los cambios ocurridos las propiedades fisicoquímicas del suelo (textura, distribución del tamaño de partículas, humedad, densidad, contenido de carbono orgánico, capacidad de retención de agua, repelencia al agua, procesos alelopáticos y de podzolización); así como los cambios en las propiedades funcionales y estructurales del ecosistema microbiano (respiración basal, biomasa microbiana, coeficiente metabólico, constantes cinéticas de la actividad fluorescein diacetato hidrolasa (FDAsa) y patrón de fosfolípidos (PLFA)) vinculadas al secuestro de carbono en los suelos. Los resultados muestran que en los suelos bajo plantación de Eucaliptus sp. se ha provocado una pérdida en el secuestro de carbono de 16,6 toneladas de carbono por hectárea; acidificación del suelo en 0,275 puntos; un descenso de su capacidad de retención de agua; que si bien, el ecosistema microbiano edáfico ha mantenido su nivel de biomasa microbiana, presenta una estructura ecosistémica diferente a la original, donde se ha incrementado la representación de hongos. Además, los mecanismos oxidativos del ecosistema microbiano edáfico bajos plantación forestal ha elevado su capacidad y actividad, lo cual explica el descenso en el secuestro de carbono, el incremento de la alifaticidad de las substancias húmicas y un proceso de podzolización. Finalmente surgen de este estudio como potenciales bioindicadores para el monitoreo y evaluación de suelos forestados con Eucaliptus sp. la determinación de las constantes cinéticas de la actividad FDAsa y la evaluación de los patrones de ácidos grasos de fosfolípidos microbianos. Palabras Clave: cambio de cobertura vegetal, carbono orgánico del suelo, Eucalyptus sp., microorganismos de suelo, biodiversidad microbiana, substancias húmicas, FDAsa.
Mecanismos de autodepuración de pentaclorofenol y 2,4,6 triclorofenol en el río Bíobio entre Negrete y Laja.
(Universidad de Concepción., 2004) Domínguez Lecky, Viccelda María; Vidal Sáez, Gladys
En la cuenca del río Biobío y en el área marina adyacente se concentra aproximadamente un 50% de las plantaciones forestales del país, un 90% de la producción nacional de celulosa, 100% de papel periódico y 90% de madera. La situación actual y futura, implica una creciente presión sobre la calidad del agua del río Biobío, debido a que ésta es usada para abastecimiento de agua potable (uso doméstico), industrial, riego y como receptor de las descargas de los residuos líquidos tratados (industriales y domésticos). La industria de celulosa kraft produce una variada gama de compuestos específicos que son descargados a través de sus efluentes. Debido a las tecnologías empledas en el blanqueo de la pulpa de celulosa kraft, esta industria puede descargar pentaclorofenol (PCP) y 2,4,6-triclorofenol (2,4,6-TCP) al medio. En efecto, estos compuestos han sido encontrados en el río Biobío y en particular en los subtramos estudiados. Dichos compuestos son tóxicos y ampliamente reconocidos como agentes carcinogénicos. El objetivo de esta tesis es investigar los mecanismos de autodepuración de PCP y 2,4,6-TCP en el río Biobío entre Negrete y Laja, considerando, dos subtramos con características hidrodinámicas y físico-químicas distintas y condiciones críticas de descarga. Se investigaron básicamente como mecanismos de transformación la biodegradación y fotólisis, mientras que como mecanismos de transferencia de masa la adsorción/desorción y volatilización. Para la determinación de las cinéticas de biodegradación y adsorción/desorción se tomaron muestras de agua y sedimento en el subtramo Laja y se realizaron ensayos en batch a nivel laboratorio. Considerando las características físico-químicas del agua del río y las características del PCP y 2,4,6-TCP se determinaron teóricamente las constantes cinéticas de fotólisis y volatilización. Por otro lado, en el subtramo de Coihue se realizaron pruebas hidráulicas en terreno, con la finalidad de determinar la constante de dispersión transversal, mediante la aplicación de un programa de calidad de aguas elaborado por el Grupo de Modelación Matemática de Calidad del Agua y Resolución Numérica (GMMCARN 2002) de la Universidad de Concepción y el método de análisis de cambio de momentos. Para determinar cual es el parámetro más sensible del programa de calidad de agua, se realizaron análisis de sensibilidad simples y combinados. Se pudo determinar que en tramos donde hay una elevada carga ambiental debido a descargas de PCP y 2,4,6-TCP existen bacterias adaptadas que son capaces de degradar concentraciones de 2,4,6-TCP hasta 260 mg/L de 2,4,6-TCP. Para este tipo de microcosmo, se determinó un valor para la constante de saturación (Ks) de 112,4 mg/L de 2,4,6-TCP, mientras que la constante de inhibición (Ki) fue de 243,9 mg/L de 2,4,6-TCP. Sin embargo, estas mismas cepas no presentaron la habilidad para degradar PCP. Para efectos de modelación se consideró como constante debido a la biodegradación de 2,4,6-TCP el valor de 4,2-10-5 1/s. En el caso de la fotólisis, se consideró un valor para el PCP y 2,4,6-TCP de 1,6-10-6 1/s cada uno. El sedimento del subtramo Laja del río Biobío, presenta baja adsorción e irreversibilidad debido principalmente a su granulometría, arena gruesa (escala de Wentworth), mínimo porcentaje de finos (0,12), bajo contenido de carbono orgánico (0,22 %) y pH cercano a 7. La constante cinética de adsorción del 2,4,6-TCP y PCP fue de 2,9-10-7 1/s y 4,3-10-7 1/s, respectivamente. Por otra parte, la cinética de volatilización calculada en condiciones críticas (época de estiaje: 20 °C y velocidad del agua de 0,5 m/s) fue de 2-10-6 1/s para el PCP y 2,2-10-6 1/s para el 2,4,6-TCP. Además de determinar los coeficientes hidráulicos de dispersión y advección, se aplicó la condición de caudal más crítica (7Q10) para predecir la calidad del agua, de acuerdo al programa GMMCARN (2002). Los resultados indican, que bajo el escenario crítico (época de estiaje), en el subtramo de Laja, se cumpliría con el valor recomendado por la Organización Mundial de la Salud, para concentraciones de 2,4,6-TCP en el agua (10 μg/L). Sin embargo, en la zona de mezcla (lugar de descarga de la industria de celulosa kraft blanqueada) esto no ocurre. Más aún, para el caso del PCP en ninguna de las secciones simuladas, se cumpliría con la futura norma secundaria de calidad ambiental para la protección de las aguas continentales superficiales (CONAMA 1997), considerando calidades de agua clases 1 (Muy buena calidad: indica un agua apta para la protección y conservación de las comunidades acuáticas, para el riego irrestricto y para los usos comprendidos en las clases 2 y 3) y 2 (Buena calidad: indica un agua apta para el desarrollo de la acuicultura, de la pesca deportiva y recreativa, y para los usos comprendidos en la clase 3). Considerando las constantes cinéticas de transformación y transferencia de masa, determinadas en este estudio, sólo se podría alcanzar a cumplir con calidad de agua clase 3 (indica un agua adecuada para bebida de animales y para riego restringido). Se recomienda seguir realizando estudios que consideren los efectos sinérgicos de la mezcla de contaminantes, y además realizar campañas en terreno de calibración y validación de modelos para contaminantes específicos, que permitan predecir con mayor precisión la calidad del agua y así mejorar la gestión de ésta.
Evaluación de los extraíbles de maderas nativas como biopesticidas: una alternativa al uso de plaguicidas químico-sintéticos.
(2004) Becerra Allende, José; Silva, Mario
El rápido crecimiento que el sector forestal ha tenido en Chile, en los últimos años, ha traído como consecuencia serios problemas ambientales, como la contaminación del aire, agua y suelos, principalmente debido al uso extensivo de preservantes de la madera para aumentar su durabilidad. Una alternativa para disminuir el impacto producido por los preservantes de origen químico sintetico, es el uso de pesticidas bioquímicos obtenidos de maderas con una alta durabilidad natural. Tal es el caso de las maderas de las gimnospermas nativas chilenas, que forman parte de los bosques patagónicos: Araucaria araucana, Podocarpus saligna, P. saligna, P. nubigena, Prumnopytis andina, Saxegothaea conspicua, Fitzroya cupressoides, Austrocedrus chilensis y Pilgerodendron uviferum. Las maderas de estas especies contienen una alta concentración de extraíbles, constituidos por diferentes tipos de metabolitos secundarios como ácidos grasos, sesquiterpenos, diterpenos fenólicos y lignanos; compuestos que presentan diferente acción fungicida y antibacteriana. Los extraíbles de las Podocarpaceae están constituidos mayoritariamente por diterpenos fenólicos derivados del ferruginol y totarol. En el caso de Podocarpus saligna y P. nubigena, los compuestos mayoritarios son los derivados del totarol, en cambio, en Prumnopytis andina y Saxegothaea conspicua los compuestos mayoritarios son los derivados del ferruginol. Ambos compuestos con marcada actividad antibacteriana y antifúngica. Los extraíbles de Araucaria araucana están constituidos mayoritariamente por compuestos del tipo lignano. Entre estos se destacan, por su alta concentración y actividad biológica, el secoisolariciresinol seguido por el eudesmin. Los extraíbles de las maderas de las Cupressaceae, Pilgerodendrum uviferum, Fitzroya cupressoides y Austrocedrus chilensis, están constituidos mayoritariamente por diterpenos fenólicos y lignanos. En el primer grupo destacan por su concentración y actividad antifúngica el 6,7 dehidroferruginol y el ferruginol, y entre los lignanos el matairesinol y sus derivados. Se demostró que los extraíbles tienen un rol fundamental en la durabilidad de las maderas nativas, porque cuando son removidos esta durabilidad disminuye notablemente. Su potencial uso como biopesticidas se evaluó mediante ensayos de impregnación y se encontró que los extraíbles de las especies en estudio inhiben el desarrollo de hongos degradadores y manchadores de la madera.
Distribución, exposición, riesgos ambientales y ocupacionales del tribromofenol empleado en baño antimanchas.
(Universidad de Concepción., 2004) Gutiérrez Henríquez, Manuel; Barra Ríos, Ricardo Orlando
La industria de aserrío forma parte de uno de los sectores productivos más importantes de Chile. Para ilustrar este punto, es necesario destacar que las actividades forestales presentaron una participación del 12% del total de exportaciones efectuadas en el año 2002, con montos que alcanzaron los US$ 2.223,7 millones (Banco Central, 2003). En cuanto a la industria de aserrío, ésta juega un rol relevante en la economía del sector forestal. En el año 2002, el retorno generado por las exportaciones, en particular de madera aserrada fueron de US$ 327 millones, ocupando el segundo lugar, después de la pulpa blanqueada de pino (Banco Central, 2003). En Chile, la industria del aserrío se caracteriza básicamente porque el proceso está orientado a transformar principalmente trozas de pino radiata (Pinus radiata) en madera dimensionada y productos elaborados (INFOR, 2002). Respecto del nivel tecnológico, este aspecto está íntimamente ligado al tamaño de los aserraderos. En los aserraderos grandes y medianos, la producción está dirigida fundamentalmente a la exportación de sus productos, para lo cual deben ajustarse a las normas que imponen los mercados extranjeros (Céspedes, 2000). Respecto de los aserraderos pequeños, del punto de vista tecnológico presentan las mayores deficiencias en cuanto a la obsolescencia de las maquinarías y de las técnicas de operación. En lo que al proceso se refiere, en los aserraderos las trozas son dimensionadas de acuerdo al tipo de producto requerido. En términos generales, en un proceso de aserrío se distinguen las etapas esquematizadas en la Figura 1. En primer lugar está el acopio, donde se recepciona la madera y se clasifican los trozos de acuerdo a su calidad y...
Desarrollo de sistemas integrados para la producción de Xilitol , a-celulosa y acidos orgánicos a partir de bagazo de caña de azúcar.
(Universidad de Concepción., 2004) Macedo Baudel, Henrique; Zaror Zaror, Claudio; Abreu, César
Escenarios formulados para el sector alcoholero (período 2005-2020) indican un incremento superior a 50% en la producción alcoholera brasileña en virtud del aumento de las exportaciones del mismo, además de la implementación de políticas de incentivo a su empleo como combustible vehicular. Sin embargo, existe una incertidumbre con respecto a las implicaciones ambientales de tal desarrollo. Las elevadas demandas por recursos hídricos, materiales y energéticos, además de emisiones líquidas y de "gases invernaderos" son aspectos de naturaleza ambiental que efectivamente pueden restringir la sustentabilidad de la actividad alcoholera. Específicamente, la producción alcoholera genera cantidades masivas de bagazo de caña, como residuo de proceso sin utilización, operándose un impacto significativo sobre el entorno ambiental de la actividad. En virtud de su composición ligno-celulósica, carácter renovable y bajo costo, el bagazo representa una oportunidad de explotación económica a través de la producción de xilitol, -celulosa y ácidos orgánicos, los cuales poseen amplio uso industrial, además de valor agregado superior al etanol. En este contexto, la implementación de una planta para a producción integrada de etanol, xilitol, -celulosa y ácidos orgánicos a partir del bagazo excedente de las destilerías emerge como una alternativa viable en términos económicos. El objetivo general de la preente investigación consistió en desarrollar un sistema integrado “eco-eficiente” de producción de xilitol, -celulosa y ácidos orgánicos a partir del bagazo de caña de azúcar excedente de las destilerías, en la perspectiva de su aplicación a la realidad local. El referente geográfico abordado en esta investigación fue la Cuenca del Tapacurá-Capibaribe (Pernambuco, Brasil), la cual constituye un sistema socioeconómico y ecológico donde la actividad alcoholera se encuentra inserida desde el siglo XVI. En términos generales, el desarrollo del sistema integrado para la producción de xilitol, -celulosa y ácidos orgánicos emergió como una alternativa factible. Debido a las características del bagazo, los procesos de hidrólisis ácida y deslignificación pudieron ser conducidos bajo condiciones moderadas. Se logró producir xilitol y -celulosa con elevado rendimiento y selectividad. Por otro lado, se evidenció la factibilidad de producirse -celulosa mediante el empleo de una secuencia de deslignificación "limpia y suave" totalmente exenta de cloro (TCF), sin generación de compuestos organoclorados (AOX) altamente tóxicos a la biota acuática. Además de esto, la oxidación húmeda de los licores negros (generados en la secuencia de deslignificación) con producción de ácidos orgánicos permitió formular un sistema productivo integrado compatible con la capacidad ambiental de los medios receptores. En términos generales, se produce cerca de 2540 ton de xilitol, 5.250 ton de -celulosa y 5.480 ton de ácidos orgánicos a partir del procesamiento anual de 16.000 ton de bagazo seco, lo que representa un incremento económico del orden de 157% sobre la actividad de producción de alcohol etílico. Los posibles impactos ambientales asociados a la producción de etanol, xilitol, -celulosa y ácidos orgánicos se distribuyen en las dimensiones temporal y espacial. Asimismo, el desarrollo de un sistema integrado eco-eficiente requiere un análisis de los diversos aspectos ambientales con base al ciclo de vida del sistema, en diferentes escenarios formulados para la actividad alcoholera El procesamiento industrial del alcohol etílico es responsable por la mayor parte del consumo de agua y energía, así como de las emisiones líquidas. La actividad agrícola ejerce una importante contribución a la reducción del efecto invernadero, mediante la fijación del CO2 atmosférico. El balance neto de CO2 en el ciclo de vida completo del sistema integrado promueve una fijación neta de 4,90 ton CO2/m³ etanol, aunque se considere la combustión del etanol en los vehículos automotores. El sistema químico aporta la mayor cantidad de DQO no renovable, proveniente de la producción de -celulosa. El balance energético del sistema altamente tóxicos a la biota acuática. Además de esto, la oxidación húmeda de los licores negros (generados en la secuencia de deslignificación) con producción de ácidos orgánicos permitió formular un sistema productivo integrado compatible con la capacidad ambiental de los medios receptores. En términos generales, se produce cerca de 2540 ton de xilitol, 5.250 ton de -celulosa y 5.480 ton de ácidos orgánicos a partir del procesamiento anual de 16.000 ton de bagazo seco, lo que representa un incremento económico del orden de 157% sobre la actividad de producción de alcohol etílico. Los posibles impactos ambientales asociados a la producción de etanol, xilitol, -celulosa y ácidos orgánicos se distribuyen en las dimensiones temporal y espacial. Asimismo, el desarrollo de un sistema integrado eco-eficiente requiere un análisis de los diversos aspectos ambientales con base al ciclo de vida del sistema, en diferentes escenarios formulados para la actividad alcoholera El procesamiento industrial del alcohol etílico es responsable por la mayor parte del consumo de agua y energía, así como de las emisiones líquidas. La actividad agrícola ejerce una importante contribución a la reducción del efecto invernadero, mediante la fijación del CO2 atmosférico. El balance neto de CO2 en el ciclo de vida completo del sistema integrado promueve una fijación neta de 4,90 ton CO2/m³ etanol, aunque se considere la combustión del etanol en los vehículos automotores. El sistema químico aporta la mayor cantidad de DQO no renovable, proveniente de la producción de -celulosa. El balance energético del sistema altamente tóxicos a la biota acuática. Además de esto, la oxidación húmeda de los licores negros (generados en la secuencia de deslignificación) con producción de ácidos orgánicos permitió formular un sistema productivo integrado compatible con la capacidad ambiental de los medios receptores. En términos generales, se produce cerca de 2540 ton de xilitol, 5.250 ton de -celulosa y 5.480 ton de ácidos orgánicos a partir del procesamiento anual de 16.000 ton de bagazo seco, lo que representa un incremento económico del orden de 157% sobre la actividad de producción de alcohol etílico. Los posibles impactos ambientales asociados a la producción de etanol, xilitol, -celulosa y ácidos orgánicos se distribuyen en las dimensiones temporal y espacial. Asimismo, el desarrollo de un sistema integrado eco-eficiente requiere un análisis de los diversos aspectos ambientales con base al ciclo de vida del sistema, en diferentes escenarios formulados para la actividad alcoholera El procesamiento industrial del alcohol etílico es responsable por la mayor parte del consumo de agua y energía, así como de las emisiones líquidas. La actividad agrícola ejerce una importante contribución a la reducción del efecto invernadero, mediante la fijación del CO2 atmosférico. El balance neto de CO2 en el ciclo de vida completo del sistema integrado promueve una fijación neta de 4,90 ton CO2/m³ etanol, aunque se considere la combustión del etanol en los vehículos automotores. El sistema químico aporta la mayor cantidad de DQO no renovable, proveniente de la producción de -celulosa. El balance energético del sistema altamente tóxicos a la biota acuática. Además de esto, la oxidación húmeda de los licores negros (generados en la secuencia de deslignificación) con producción de ácidos orgánicos permitió formular un sistema productivo integrado compatible con la capacidad ambiental de los medios receptores. En términos generales, se produce cerca de 2540 ton de xilitol, 5.250 ton de -celulosa y 5.480 ton de ácidos orgánicos a partir del procesamiento anual de 16.000 ton de bagazo seco, lo que representa un incremento económico del orden de 157% sobre la actividad de producción de alcohol etílico. Los posibles impactos ambientales asociados a la producción de etanol, xilitol, -celulosa y ácidos orgánicos se distribuyen en las dimensiones temporal y espacial. Asimismo, el desarrollo de un sistema integrado eco-eficiente requiere un análisis de los diversos aspectos ambientales con base al ciclo de vida del sistema, en diferentes escenarios formulados para la actividad alcoholera El procesamiento industrial del alcohol etílico es responsable por la mayor parte del consumo de agua y energía, así como de las emisiones líquidas. La actividad agrícola ejerce una importante contribución a la reducción del efecto invernadero, mediante la fijación del CO2 atmosférico. El balance neto de CO2 en el ciclo de vida completo del sistema integrado promueve una fijación neta de 4,90 ton CO2/m³ etanol, aunque se considere la combustión del etanol en los vehículos automotores. El sistema químico aporta la mayor cantidad de DQO no renovable, proveniente de la producción de -celulosa. El balance energético del sistema integrado a través del ciclo de vida indica un excedente neto de energía del orden de 19%. La carga ambiental (en particular, las descargas del DQO) y los consumos de agua y energía concernientes a la actividad alcoholera de la Cuenca pueden ser significativamente reducidos a niveles aceptables mediante acciones de modernización tecnológica y de gestión ambiental. En el contexto global, la implementación de estas medidas permitiría duplicar la capacidad de producción de etanol, además de introducir un sistema químico a la matriz productiva, sin aumentar la carga orgánica sobre los cursos de agua en la misma proporción.
Registros sedimentarios lacustres de contaminación atmosférica derivada de los procesos de combustión en la provincia de Concepción - Chile en los últimos 500 años.
(Universidad de Concepción., 2005) Chirinos García, Luis Ricardo; Zaror Zaror, Claudio
Las emisiones atmosféricas procedentes de los procesos de combustión de biomasa vegetal, y de combustibles fósiles (carbón y petróleo) han estado presentes en la provincia de Concepción - Región del Biobío - a lo largo de diferentes periodos durante los últimos 500 años. Estos procesos de combustión se intensificaron con la quema de biomasa vegetal, utilizada como agente modificador del paisaje durante el periodo colonizador (1550-1810). Posteriormente, en el periodo republicano, se inició el uso de combustibles fósiles con fines industriales. El primero de ellos fue el carbón, que a mediados del siglo XIX se utilizó en las actividades mineras e industriales desarrolladas en el pueblo de Lota, en la provincia de Concepción. Mientras que el segundo combustible fósil fue el petróleo, que a finales de la década de 1920 ingresó como combustible alternativo al carbón en la industria minera de la zona, y en la actualidad su uso, sumado al del carbón, constituyen componentes importantes en la estructura energética de la región. A pesar que las emisiones gaseosas derivadas de dichos combustibles, se encuentran entre las más contaminantes debido a su toxicidad y persistencia en los compartimentos ambientales, son muy escasos los estudios relacionados con los efectos de dichas emisiones en la región. En tal sentido, este trabajo tuvo como objetivo principal, demostrar los niveles de alteración ambiental derivados de los procesos de combustión de la biomasa vegetal y de los combustibles fósiles (carbón y petróleo). Para establecer la evidencia de la contaminación derivada de los procesos de combustión antes mencionados, se escogió el lago Laguna Chica de San Pedro – ubicado en la provincia de Concepción – debido al proceso de ocupación que tuvo lugar, al sur del río Biobío, desde la llegada de los conquistadores españoles. Proceso que continuó intensificándose producto del desarrollo industrial y urbano, acaecido a lo largo de los últimos 150 años. Adicionalmente, con el propósito de establecer la influencia transfronteriza y/o regional de la contaminación por el uso de combustibles fósiles se consideró el lago Galletué, un cuerpo de agua dulce alto andino relativamente prístino – ubicado en la provincia de Malleco, Región de la Araucanía – sin influencia antrópica local proveniente de la actividad industrial relacionada con el consumo intensivo de energía. Las aptitudes de los estratos sedimentarios, para la detección de la contaminación atmosférica y el establecimiento de la geocronología, se reconocieron a través de las condiciones de la matriz sedimentaria en cada uno de los lagos. Los resultados de los análisis de materia orgánica total, carbono inorgánico, y granulometría en ambos lagos, indicaron que hubo poca variabilidad en los respectivos procesos de sedimentación. Las laminaciones detectadas en los núcleos sedimentarios, a través de las imágenes de rayos X, corroboraron la ausencia de procesos de movilización posteriores a la sedimentación. Con el propósito de definir la distribución temporal de la contaminación por el uso de combustibles fósiles, fue necesario el establecimiento de registros geocronológicos en testigos sedimentarios de los dos lagos. En ambos casos se utilizó el método de plomo-210, que estimó un periodo de 120 años para el lago Laguna Chica de San Pedro (1880-2003), y un periodo de 90 años para el lago Galletué (1915-2002). Para completar la escala temporal propuesta en el estudio, se extrapolaron las edades de plomo-210 establecidas en el estratos sedimentarios de Laguna Chica de San Pedro, hasta completar los últimos 500 años. Esto fue necesario en vista de la ausencia de restos biológicos de micro y macro fósiles necesarios para la datación con radiocarbono. Sobre la base de la geocronología definida en ambos lagos, se determinaron los perfiles de concentración de partículas carbonosas esferoidales, indicadores de la contaminación ambiental por el uso de combustibles fósiles, considerando las características morfológicas de las partículas. La ausencia de partículas carbonosas esferoidales en los sedimentos del lago Galletué, refleja que las emisiones atmosféricas derivadas del uso de combustibles fósiles provenientes de fuentes transfronterizas y/o regionales no afectan los sistema lacustres cordilleranos en la cuenca del Biobío. Lo anterior, sumado a las concomitancias entre el perfil de concentración de partículas carbonosas y el consumo regional de combustibles fósiles, fundamentalmente carbón, comprueba que se trata de una contaminación atmosférica de origen local. Las principales fuentes de esta contaminación estarían en la actividad industrial presente en cinco de los nueve sub-sectores con consumos intensivo de energía presentes en la región. El perfil de partículas carbonosas esferoidales presentó tres características, las que son concomitantes con la evolución de la actividad industrial asociada al uso de combustibles fósiles (carbón y petróleo) en la región. Estas particularidades son (i) Inicio del perfil (300 g PS-1); (ii) Máxima tasa de concentración y máxima concentración (8000 g PS-1); y (iii) reducción en la concentración de partículas (4000 – 8000 g PS-1). La primera de ellas tuvo lugar durante el periodo 1915-1937, y su origen está vinculado con los procesos de combustión de carbón desarrollados en la industria de porcelana y en la planta termoeléctrica del pueblo de Lota. La segunda característica refleja el vertiginoso crecimiento de la producción de harina de pescado a lo largo de la segunda mitad de la década de 1980-1990. Esto sumado al desarrollo industrial alcanzado en otros sectores vinculados al consumo de estos combustibles queda reflejado en la máxima concentración de partículas carbonosas esferoidales registradas para el periodo 1990-1992. La última particularidad del perfil, que corresponde a la reducción de la concentración de las partículas, refleja las medidas ambientales de control y mitigación de la contaminación atmosférica derivada de uso de combustibles fósiles implementadas en la ciudad de Talcahuano y a la drástica reducción en la producción de harina de pescado en la zona debido a la escasez de biomasa pelágica. A nivel hemisférico, la ausencia de partículas en los sedimentos del lago Galletué y las evidencias reportadas acerca de la presencia de partículas carbonosas esferoidales en sedimentos lacustres de reconocida calidad ambiental, como las Islas Falkland, islas marítimas Antárcticas y Tansmania-Australia plantean interrogantes acerca de los patrones de transporte a larga distancia de este material particulado en el Hemisferio Sur. En la actualidad no se reconoce la existencia de un nivel base de este material para el Hemisferio Sur, que de existir, debe ser menor al establecido para el Hemisferio Norte (100-1000 g PS-1). Una contribución en la determinación del nivel base de este material para el Hemisferio Sur pasaría por mejorar los límites de detección utilizados en este estudio. Los procesos de combustión en la Región del Biobío no sólo estuvieron asociados al uso de los combustibles fósiles sino también a la biomasa vegetal. La evidencia de ello se determinó a través de las partículas carbonizadas de biomasa lignocelulósica, reconocidas como indicadores de la presencia de procesos de combustión de dicho material. El perfil de concentración de dichas partículas, establecido en los sedimentos lacustres de Laguna Chica de San Pedro, representa la relación entre el hombre y la naturaleza a lo largo de los últimos 500 años. Las variaciones en la concentración de estas partículas, a través del periodo Pre-hispánico, Colonial y Republicano, reflejan el uso del fuego en beneficio de actividades productivas desarrolladas en cada periodo. Durante el periodo Pre-hispánico se presentaron tendencias crecientes y decrecientes en la concentración de las partículas carbonizadas de biomasa lignocelulósica a lo largo de la estratigrafía. Es indudable que la ausencia de información al respecto del tipo y magnitud de las actividades desarrolladas por los indígenas, dificulta la interpretación de este perfil, sin embargo, las inferencias realizadas por algunos investigadores de las actividades desarrolladas por los aborígenes, suponen que la presencia de este material particulado estaría asociado al uso del fuego, fundamentalmente en actividades asociadas al despeje de pequeñas áreas, para la práctica de la agricultura aborigen. El perfil de partículas carbonizadas de biomasa lignocelulósica durante el periodo colonial se mantuvo en forma relativamente constante salvo en los estratos que representan el último siglo, donde presentaron tendencias crecientes. La razón de ello se encuentra en el uso del fuego como agente modificador del paisaje y en las actividades agrícolas, principalmente con el propósito de fertilizar la tierra. A pesar de que las actividades relacionadas con el uso del fuego fueron más intensas durante el periodo colonial que aquellas desarrolladas en el periodo Pre-hispánico, las concentraciones de partículas en los sedimentos son bastante similares (< 12000 g PS-1). A diferencia de lo que se observó en los estratos de los periodos antes mencionados, durante el periodo Republicano la concentración de partículas se incrementó significativamente en los últimos 20 años, llegando a ser 500% (50,000 g PS-1) mayor que aquellos registrados en los periodos anteriores. El origen de este material se encuentra en las actividades desarrolladas en el sector forestal y agrícola. Dadas las consideraciones metodológicas asumidas en la elaboración del perfil, es muy poco probable que el material particulado derivado del uso de combustible madera se encuentre representado. Reconocido el hecho de que los sedimentos lacustres de Laguna Chica de San Pedro registran las evidencias de la contaminación derivada del uso de combustibles fósiles y de la quema de biomasa vegetal, se determinó la composición mineralógica y elemental, de los diferentes estratos sedimentarios. Esto se hizo con el propósito de establecer la existencia de cambios en la concentración de los constituyentes del sedimento, atribuibles a la acumulación de partículas carbonosas esferoidales, considerando la capacidad absorbente de su superficie, de compuestos derivados del proceso de combustión. El análisis de componentes principales presenta cuatro grupos marcadamente definidos. La primera componente representa la fuente litógenica en la zona, la segunda componente representa a los sedimentos sensibles a las condiciones óxido reducción presentes en el lago, la tercera componente representa al grupo de elementos traza que no se ven afectados por las condiciones del lago y finalmente la cuarta componente representa la productividad primaria en el lago. Los resultados indican que la fuente litogénica de sedimentos en el lago cambió de un material andesítico-volcánico a un material metamórfico a lo largo de los últimos 1000 años. Asimismo, los perfiles de concentración de los elementos móviles (Fe, Mn, P y S), así como algunos elementos traza (Pb, Cu, V y As) se incrementaron en los estratos sedimentarios que corresponden a los últimos 15 años. Estos incrementos tienen su origen en la movilización de los elementos sensibles a las condiciones de óxido reducción presentes en el lago; situación que dificulta la interpretación de las estimaciones de la influencia antrópica en la composición elemental de los sedimentos, principalmente de aquella derivada de las partículas carbonosas esferoidales detectadas en los estratos sedimentarios. Sin embargo, considerando los factores de enriquecimiento de las partículas carbonosas esferoidales con elementos traza presentes en el combustible, no se descarta la posibilidad que parte de estos incrementos tengan como fuente a este material. Considerando los resultados obtenidos en el desarrollo de este estudio nos permite concluir lo siguiente: La hipótesis 1 “Los estratos sedimentarios de Laguna Chica de San Pedro y Galletué conservan registros de tipo biológico, físico y químico de los últimos 500 y 100 años respectivamente” se rechaza debido a la movilización de los elementos sensibles a las condiciones de óxido reducción presentes en el lago. A pesar de ello, se logró establecer la ausencia de perturbación y movilización del sedimento, que permitió establecer perfiles de partículas carbonosas esferoidales y partículas carbonizadas de biomasa lignocelulósica. La hipótesis 2 “La emisión de partículas carbonosas esferoidales (PCEs) derivada de los procesos de combustión del carbón y petróleo desde fuentes regionales y/o transfronterizas no afectan los sistemas lacustres cordilleranos de la cuenca del Biobío” se acepta. La ausencia de partículas carbonosas esferoidales en los sedimentos del lago Galletué confirma que los sistemas lacustres en la Región del Biobío no se ven afectados por procesos de combustión de carbón y petróleo desde fuentes transfronterizas y/o regionales. Sin embargo a nivel hemisférico, la presencia de este material en lagos ubicados en áreas con calidad ambiental reconocida plantea interrogantes acerca de los patrones de transporte a larga distancia de las partículas carbonosas esferoidales. La hipótesis 3 “Las partículas carbonosas esferoidales (PCEs), derivadas del proceso de combustión del carbón y petróleo, establecen un perfil sedimentario con patrones temporales similares al consumo local histórico de dichos combustibles, en los sedimentos lacustres de Laguna Chica de San Pedro (LCHSP)” se acepta. Los resultados obtenidos indican que el perfil de partículas carbonosas esferoidales establecido en los sedimentos lacustres de Laguna Chica de San Pedro presenta coincidencias con el consumo de combustibles fósiles, principalmente carbón, en la zona. A partir de estos resultados, se infiere que el perfil de partículas carbonosas esferoidales se puede emplear como método de datación indirecto en los sistemas lacustres de la Región del Biobío. La hipótesis 4 “Las partículas carbonizadas de biomasa vegetal presentes en los sedimentos lacustres de Laguna Chica de San Pedro (LCHSP) establecen un perfil sedimentario que permite reconocer las actividades productivas locales de los últimos 500 años, que involucraron procesos de combustión de biomasa vegetal” se acepta. Estas actividades productivas estaban relacionadas con la provisión de áreas despejadas para la práctica, de actividades agrícolas y como fertilizante, y recientemente como parte de las actividades forestales desarrolladas en la zona. La hipótesis 5 “Dada la capacidad absorbente de la superficie de las partículas carbonosas esferoidales (PCEs) de compuestos inorgánicos, formados con los constituyentes de los combustibles fósiles durante el proceso de combustión, las partículas carbonosas esferoidales (PCEs) son indicadores de la presencia de elementos traza en los sedimentos lacustres de Laguna Chica de San Pedro (LCHSP)” no se pudo comprobar. Los procesos de óxido reducción presentes en el lago no permiten conservar los registros químicos, derivados del uso de combustibles fósiles, sensibles a los cambios de estas condiciones. Palabras claves: partículas carbonosas esferoidales; partículas carbonizadas de biomasa lignocelulósica; combustible fósil; sedimentos lacustres; contaminación atmosférica, combustible madera, composición elemental, composición mineralógica.
Influencia de la tecnología de tratamiento en la eliminación de fitoesteroles contenidos en efluentes de celulosa kraft y en la toxicidad de estos compuestos en organismos acuáticos.
(Universidad de Concepción., 2006) Xavier, Claudia Regina; Vidal Sáez, Gladys Cecilia
En la Cuenca del río Biobío - Chile se encuentran 3 industrias de celulosa kraft blanqueada (ICKB), las cuales producen cerca de 1.230.000 ton/año. El consumo de agua por estas industrias es en promedio 60 m3/ton de celulosa producida. El efluente generado por estas ICKB posee materia orgánica, color y toxicidad. Además contiene fitoesteroles, que son compuestos que pertenecen a la fracción de los extractivos de la madera liberados durante el proceso de pulpaje. Estos compuestos pueden alterar la reproducción, desarrollo y crecimiento (disrupción endocrina) de organismos acuáticos expuestos a efluentes de ICKB descargados al cuerpo de agua receptor. Para mitigar el impacto generado por la descarga de fitoesteroles de las tres plantas que puede alcanzar hasta 18 kg/d, se emplean tecnologías de tratamiento biológico a los efluentes de ICKB. Sin embargo, en estudios realizados por otros autores, se ha encontrado que en efluentes tratados por vía aeróbica, las concentraciones de fitoesteroles en estas descargas se encuentran entre 0,003- 1,056 mg/L; mientras que las concentraciones de estos compuestos capaces de producir disrupción endocrina varia entre 0,008- 1,200 mg/L. Por lo tanto, un estudio detallado de la eliminación de fitoesteroles (-sitoesterol y estigmasterol) contenidos en efluentes de ICKB a través de tecnologías aeróbicas de Lodos activados (AS) y Laguna aireada (AL), permitirá encontrar condiciones de operación óptimas en los sistemas de tratamiento, para producir el máximo de eliminación de estos compuestos y evitar así, efectos tóxicos asociados a la descarga de los efluentes tratados. La hipótesis de este trabajo es que la tecnología de tratamiento de lodos activados promueve una mayor eliminación de los fitoesteroles y toxicidad en un efluente de celulosa kraft que una laguna aireada, bajo las mismas condiciones de operación. Para verificar esta hipótesis se consideró como objetivo general el evaluar la influencia de tecnologías aeróbicas de tratamiento de AS y de AL, en la eliminación de fitoesteroles y de toxicidad presentes en efluente de ICKB. Un reactor de AS y un sistema de AL fueron operados durante 260 días. La estrategia de operación consistió en aumentar la velocidad de carga orgánica (VCO) de 0,2 hasta 9,0 gDQO/L·d, y la velocidad de carga de fitoesteroles (VCF) desde 0,17 hasta 31,07 mg/L·d. Además de los fitoesteroles, se midió y controlo la eficiencia de remoción de la materia orgánica (DQO, DBO5), compuestos específicos (compuestos aromáticos, lignínicos y ácido lignosulfonicos), color, toxicidad en daphnidos, y genotoxicidad en Bacillus subtilis. Se determinaron las fracciones de fitoesteroles biotransformados, solubles y adsorbidos a la biomasa de los reactores aeróbicos. La actividad de la biomasa fue evaluada para verificar la presencia de efectos inhibitorios/activadores de los fitoesteroles sobre la misma. Así como, las constantes de afinidad (Ks) y de inhibición (Ki) fueron calculadas a partir del modelo de Andrews. La remoción de fitoesteroles en sistemas de AS y AL operando con VCO de 9,0 gDQO/L·d y TRH de 3 horas fue de 70,3 y 66,5 % respectivamente. La toxicidad aguda y crónica fueron removidas completamente en AS; mientras que no hubo remoción de toxicidad aguda (CL50 48h= 88,22 %), ni tampoco de la toxicidad crónica de reproducción y crecimiento (LOEC= 20 %) en la AL. El efecto genotóxico aumentó en un 6 % en el efluente del reactor de AS y 16 % en el efluente de la AL. Los resultados indican que cuando los sistemas de AS y AL son operados bajo las mismas condiciones, el tratamiento por AS promueve una mayor remoción de los fitoesteroles y de toxicidad en un efluente de ICKB. El desempeño de las lagunas aireadas puede ser mejorado, por la mantención de un tiempo de retención hidráulico (TRH) entre 20 y 48 h, para lograr Resumen niveles de remoción de estos parámetros comparables a los de lodos activados con TRH de 3 h. Por lo tanto, se recomienda el uso de estas tecnologías, previo a optimización de los parámetros de operación para disminuir las descargas de compuestos con actividad endocrina. Palabras claves: Efluentes de celulosa kraft, fitoesteroles, toxicidad, tratamiento aeróbico.
Efecto del aporte de carbono orgánico en la estructura de dos suelos derivados de cenizas volcánicas, con distintos manejos.
(Universidad de Concepción., 2007) Sandoval Estrada, Marco Antonio; Stolpe, Neal B.
En Chile, los suelos derivados de materiales volcánicos representan entre el 50-60% del total de las 5.400.000 hectáreas de suelos arable que el país dispone; es en estos suelos donde se desarrolla gran parte de la producción cerealera y ganadera; además, una parte importante de los bosques se establecen sobre suelos derivados de cenizas volcánicas (Mella y Kühne, 1983). Estos suelos se distribuyen en un 98% entre la Región Metropolitana y la X región. Sin embargo, hoy enfrentan un deterioro productivo importante, consecuencia del actual manejo y tecnología aplicada, especialmente la quema de los rastrojos y aradura de los suelos (Peña et al., 1994; Sandoval et al., 1994); ésto ha generado un incremento de la pobreza en los sectores rurales. La pobreza es la resultante de aspectos cuantitativos y cualitativos básicos e insatisfechos, el medio ambiente juega un rol importantísimo como proveedor de recursos cuya utilización genera satisfacción de necesidades y grados de bienestar. La degradación del propio patrimonio ambiental, con el fin de generar ingresos que satisfagan las necesidades básicas priorizadas, agrega una nueva dimensión al fenómeno de la pobreza, especialmente en el sector rural. Esta circunstancia, puede adquirir formas en extremo peligrosas, ya que no parece tan infrecuente la existencia velada de altos índices de pobreza potencial futuras, disfrazadas hoy, tras un uso depredador irracional de la dotación de recursos naturales (Vial y Huaracán, 1993; MIDEPLAN, 1994; Pérez y Gonzáles, 2001). Una de las causas de pérdida del potencial productivo de los suelos, es el arrastre por erosión de los primeros centímetros del suelo que coinciden con la mayor riqueza de carbono orgánico del perfil. De hecho, el actual problema de desarrollo de muchas comunas de la VIII región, ubicadas principalmente en la Cordillera de la Costa, se debe a la escasa potencialidad de sus suelos y los altos costos que significa su recuperación. Este problema de erosión y degradación de los suelos, no sólo es propio de la Cordillera de la Costa, sino que también hoy afecta a los suelos de la Precordillera Andina y Valle Central; suelos de origen volcánico reciente (Andisols) y antiguos (Alfisols), respoectivamente. En general, la superficie bajo uso productivo silvoagropecuario ocupa, en Chile, casi la totalidad del uso potencial y las técnicas y prácticas culturales no han sido conservacionistas, más aún, han sido extractivas y degradativas del recurso suelo, especialmente en aquellos suelos arables con limitaciones y no arables sujetos a estas labores (Rodríguez et al., 2000). La baja rentabilidad en los cultivos anuales y la degradación del suelo, ha significado la reducción en un 32% de la superficie sembrada en los últimos 10 años para la VIII Región (Censo,1996). Esto demuestra una necesidad urgente de contrarrestar los efectos indicados precedentemente y recuperar la productividad de los suelos y la conservación del medio ambiente. De acuerdo a los antecedentes recogidos, un importante problema de la actual agricultura, es la degradación de los suelos. Algunas propuestas de solución corresponderían al uso de cero labranza y manejo de rastrojos, además, de rotaciones que incluyan praderas que permita detener y revertir el estado de degradación de los suelos derivados de cenizas volcánicas. El uso de rastrojo en la zona, ha demostrado que las pérdidas de suelo, por erosión, se ven considerablemente disminuidas, cuyos valores no sobrepasan las 1,1 t ha-1 año-1 (Peña et al., 1994, Sandoval et al., 1994). La literatura mundial, en general, indica efectos benéficos en la utilización de residuos (Carter, 2002). Sin embargo, en Chile no se ha demostrado que en estos suelos, la calidad física de ellos, se favorezca con las prácticas propuestas, porque no se tienen experiencias en el mediano y largo plazo, aunque algunos autores han encontrado problemas de aumento en la compactación de los suelos, especialmente en aquellos con mayor contenido de arcillas después de 5 y 6 años de ensayo (Sandoval, 1997). Actualmente se cuentan con dos experimentos de campo a nivel productivo y ensayos de rotaciones cultivo-pradreras, en suelos derivados de cenizas volcánicas
Restos sub-fósiles de quironómidos (insecta: diptera) y registros documentales, en el estudio de eventos climáticos pasados en el centro-sur de Chile, durante los últimos 2000 años.
(Universidad de Concepción., 2007) Araneda Castillo, Alberto Eduardo; Urrutia Pérez, Roberto Enrique
Actualmente existe un importante grado de preocupación mundial respecto del incremento global de temperatura, debido a que se estima que gran parte de este cambio se debe a la emisión de gases de efecto invernadero por parte del hombre. Sin embargo, también existen antecedentes de la ocurrencia de eventos climáticos en el Holoceno antes del período industrial, como el Periodo Cálido Medieval (MWP) y La Pequeña Edad de Hielo (LIA), donde en el primero se habrían registrado temperaturas similares a las actuales, pero donde no habría sido el CO2 el responsable de tales variaciones, sino probablemente la actividad solar y el volcanismo. En este sentido, se han concentrado esfuerzos en el último tiempo, para aumentar el conocimiento de la variabilidad natural del clima dentro de los últimos 1000 años, debido a que un mejor entendimiento de las forzantes generadoras de estos cambios, pueden ayudar a mejorar las proyecciones sobre escenarios climáticos futuros. De este modo, la presente investigación aporta con información respecto de la ocurrencia de estos eventos climáticos en el centro-sur de Chile, específicamente para la Pequeña Edad de Hielo (LIA, aproximadamente entre 1500-1850). Se utiliza para ello la información contenida en los ensambles de quironómidos (Insecta: Diptera) en sedimentos lacustres y su posterior comparación con los antecedentes históricos más antiguos del país, que aportan con información respecto del comportamiento climático. Respecto de los quironómidos, diversas investigaciones han utilizado los restos de estos insectos contenidos en los sedimentos lacustres, para reconstruir condiciones ambientales pasadas, destacándose la reconstrucción de temperatura. Lo anterior se debe a que los quironómidos necesitan un determinado nivel de temperatura para completar sus diferentes etapas de desarrollo. Se han realizado investigaciones que incluso han llegado reconstruir cuantitativamente el cambio de temperatura durante Cuaternario tardío, el período Holocénico y algunos antecedentes para el Holoceno tardío (últimos 2000 años). No obstante su utilidad, demostrada en varias investigaciones principalmente del Hemisferio Norte, la aplicación de estos organismos en ambientes del Hemisferio Sur se encuentra limitada por la carencia de información ecológica respecto de los taxa locales, situación que se ha resuelto aplicando la información ecológica de representantes holárticos. Pero otro factor importante en los ambientes lacustres de Chile, es la interferencia de la actividad volcánica, , por lo que es importante determinar este tipo de influencia sobre los quironómidos, para desacoplarlo de la influencia climática. Por este motivo, se realiza primero una investigación en el lago Galletué, donde en un testigo corto, se estudia el impacto de la depositación de una tefra, sobre los ensambles de quironómidos. Estos resultados, juntos con los determinados en un segundo trabajo, respecto de la influencia en otros proxies (diatomeas, polen) indican que efectivamente existe una alteración en los ensambles, producto de la entrada de los sedimentos volcánicos. Pero al mismo tiempo, todos los proxies concuerdan que una vez pasado el efecto instantáneo de la caída de la tefra, el lago vuelve a recuperar las condiciones existentes antes del evento volcánico, sugiriendo que el efecto de la tefra es temporal y que no afectaría respuestas de los organismos acuáticos frente a otras alteraciones, como las climáticas y antrópicas. Posteriormente, se describe un registro de los últimos 2000 años, en los ensambles de quironómidos del lago Laja. De forma general se reconoce que en la última parte del registro, que corresponde a la época más reciente del lago, existe un aumento de los taxa típicos de ambientes eutróficos, lo cual indicaría un cambio en la entrada de nutrientes al lago. Además, en el rango temporal que se describe en el Hemisferio Norte para la ocurrencia de la LIA, los quironómidos del Laja estarían indicando la prevalencia de condiciones frías y secas (1500-1900 AD). Respecto del evento cálido del medioevo (MWP), los ensambles no indican claramente la existencia de tales condiciones. Por otra parte, en el trabajo de los antedecentes históricos de la Laguna San Rafael, se reconoce claramente la existencia de un período frío entre 1766-1898 AD, con un peak entre 1857-1875 AD, que concuerda con el rango temporal de la LIA en otras partes del planeta y también con el período frío-seco, reconocido en el lago Laja. Debido a estos antecedentes y a la sincronía del período de enfriamiento en San Rafael con avances de glaciares en Chile central, se concluye que efectivamente la LIA se habría manifestado entre el centro-sur y la Patagonia Norte de Chile. Respecto del MWP, si bien los antecedentes de San Rafael parecen indicar la existencia de condiciones cálidas alrededor de 1675 AD, no es evidencia suficiente para afirmar que se trataría de tal período cálido, sino que podría corresponder al período intermedio en una LIA de dos pulsos (“two-step LIA”). Se destaca la utilidad de los muchas veces pobremente citados antecedentes históricos, para la reconstrucción del clima en los siglos recientes y como evidencia climática independiente a los proxies naturales, siendo uno de los registros más precisos para determinar la temporalidad de la LIA.
Evaluación del impacto y efecto de los ácidos resínicos sobre sedimento marino y peces en el Golfo de Arauco, Chile.
(Universidad de Concepción., 2008) Hernández Santander, Víctor Javier
Las fábricas de celulosa que utilizan el proceso kraft a partir de especies de madera blanda (coníferas), descargan efluentes con altas cargas de contaminantes con distinto grado de toxicidad. Uno de los componentes de dicha mezcla, lo constituyen los ácidos resínicos, compuestos tipo diterpenos tricíclicos que se clasifican en dos familias: abietanos (ác. dehidroabiético, abiético, palústrico, levopimárico, neoabiético) y pimaranos (ác. sandaracopimárico, iso-pimárico y pimárico). Estos compuestos son causantes de problemas que afectan la calidad de la pulpa así como también son altamente tóxicos para poblaciones de peces que habitan los cuerpos receptores. Son por esta razón, considerados como contaminantes prioritarios de la industria de la celulosa y el papel. En los efluentes de tratamiento de plantas de celulosa, estos compuestos se encuentran en concentraciones variables de 2 a 40 mg/L. Los cuerpos receptores de estos efluentes albergan concentraciones del orden de 1500 mg/L, los cuales son muy superiores si se trata de efluentes de pulpaje termo-mecánico. Los sedimentos son una matriz integradora en el tiempo de los cambios químicos y equilibrios de la solubilidad de los compuestos orgánicos e inorgánicos contenidos en la columna de agua. La adsorción de compuestos orgánicos a partículas, formación de complejos y/o formación de precipitados, son los mecanismos que integran compuestos químicos a esta matriz. Se ha demostrado que la toxicidad aguda de los efluentes está directamente relacionada a la presencia de los ácidos resínicos. (Leppänen et al, 2000 op cit.; Leppänen y Oikari, 1999 op cit.). También se sugiere que la toxicidad de estos compuestos puede ser evidente aún a concentraciones sub-letales debido a procesos de bioacumulación en factores de entre 100 a 1000 veces para varios tejidos de peces. Se realizó un estudio químico tendiente a identificar y cuantificar los ácidos resínicos y sus derivados presentes tanto en las muestras de sedimento marino en el área de Arauco, donde actualmente se realiza la mayor descarga directa al mar de efluentes de producción de celulosa kraft y se evaluó los efectos que estos xenobióticos sobre aspectos metabólicos y fisiológicos de lenguados (Paralichtys microps (Gunther, 1881) y P. Adpersus (Steindachner, 1867)) que habitan en el area de las descargas, en el sector sur del Golfo de Arauco (Bahia de Horcones) y se comparó con muestras obtenidas en un área de referencia establecida en la Bahía de Coliumo, aprox. 120 kms al norte de Arauco. Se informan estos resultados y se discute los posibles efectos que tendrían futuras descargas al mar de efluentes tratados de la industria de celulosa, una tendencia cada vez mayor en esta actividad forestal.
El cambio de uso del suelo en el centro sur de Chile. Comprendiendo su dinámica a través de la modelación espacialmente explícita y explorando sus efectos ambientales en una cuenca hidrológica de meso escala.
(Universidad de Concepción., 2008) Aguayo Arias, Mauricio Iván; Parra Barrientos, Óscar
Los usos del suelo han transformado una gran proporción de la superficie del planeta en los últimos 300 años. La tala de bosques, la producción agrícola, y la expansión de los centros urbanos son acciones humanas que han cambiado drásticamente el paisaje natural. En el centro y sur de Chile las transformaciones del paisaje estuvieron asociadas, en un inicio, a la expansión de la frontera agropecuaria que permitió satisfacer tanto las necesidades internas como la creciente demanda externa por productos agrarios. Posteriormente, un fuerte incentivo a la forestación, comandado por el estado, genera un acelerado proceso de desarrollo forestal que explica, en gran medida, la actual configuración del paisaje en esta región. El cambio de uso del suelo es el resultado de complejas interacciones entre factores sociales –incluido los políticos, económicos y culturales- y ambientales. Las técnicas de modelación espacialmente explícitas constituyen una poderosa herramienta que permite analizar los mecanismos que determinan los cambios y predecir los potenciales impactos derivados de las transformaciones del territorio. Una manera directa de explorar los efectos ambientales del cambio de uso del suelo es evaluar el impacto que esta perturbación genera sobre los recursos hídricos. La cobertura del suelo constituye un componente determinante en los procesos hidrológicos que ocurren a nivel de cuenca. Cambios en la cobertura, producto de diversas prácticas de uso del suelo, alteran significativamente el balance de aguas superficiales y la partición de las precipitaciones dentro de los procesos de evaporación, escorrentía y flujo de agua subterránea. En el centro sur de Chile la principal fuente de abastecimiento corresponde a cursos de agua superficiales. Muchas de las cuencas que dan origen a estas fuentes de abastecimientos han sido sometidas a intensos procesos de transformación incluyendo la tala de bosque nativo, el desarrollo de actividades agropecuarias y, en las últimas décadas, la forestación masiva con especies exóticas de rápido crecimiento. Este proceso de forestación ha hecho surgir con fuerza la idea de que las plantaciones forestales disminuyen la producción de agua en las cuencas hidrográficas. En este contexto, las hipótesis que guían este trabajo hacen referencia, por un lado, a la combinación de factores sociales y ambientales cuya distribución geográfica influyen fuertemente en el patrón espacial de la transformación del paisaje y, por otro, a los efectos que las coberturas de reemplazo generan sobre la producción hídrica en una cuenca de meso-escala. De este modo, los objetivos estuvieron centrados en la caracterización del patrón espacial de los cambios de uso del suelo que ha experimentado el paisaje del centro sur de Chile durante los últimos 30 años, explorando sus efectos ambientales a través de la respuesta hidrológica de una cuenca de meso escala. El área de estudio cubre una superficie de 2,3 millones de hectáreas y se encuentra localizada en una de las regiones más pobladas e industrializadas del país. Los cambios en la cobertura del suelo fueron detectados y cuantificados a través del uso de dos imágenes satelitales cuyas escenas corresponde a los años 1979 y 2000. Usando métodos cuantitativos basados en técnicas estadísticas y modelación espacial se sometieron a prueba una serie variables que, a priori, fueron consideradas factores forzantes del cambio de uso del suelo. Los resultados reafirman que las principales transformaciones del paisaje están dadas por el desarrollo de la actividad forestal, la mantención de los rubros agropecuarios y el crecimiento urbano e industrial. Las coberturas que experimentaron los mayores cambios corresponden a matorrales, terrenos agrícolas, bosque nativo y plantaciones forestales, siendo esta última la principal cobertura de reemplazo. Las áreas urbanas y las plantaciones forestales registraron los mayores avances durante el período de análisis. Una parte importante de las plantaciones se establece sobre suelos aptos para la agricultura. El tamaño de la propiedad y algunas variables demográficas determinan, en gran medida, la probabilidad de expansión forestal. Así también, el avance forestal se ve favorecido por la presencia de plantaciones previamente establecida y buenas condiciones accesibilidad. Por su parte, la presencia de bosque nativo influye positivamente en la probabilidad de expansión forestal debido a que una parte importante de estas áreas poseen condiciones favorables para el establecimiento de las plantaciones. Los procesos de desforestación y sustitución del bosque nativo están fuertemente controlados por condiciones topográficas extremas y de accesibilidad. Bosques ubicados en sectores con topografía moderada y altamente fragmentados son más susceptibles a los cambios. Los datos revelan que la principal causa de pérdida del bosque nativo, en el área de estudio, se debe a la expansión de la frontera forestal hacia los cordones montañosos. En cuanto a las áreas urbanas, las vías de acceso siguen siendo la variable que tradicionalmente ha estructurado su crecimiento. Gran parte de la expansión urbana se establece en suelos agrícolas, tendencia observada en la mayoría de las ciudades ubicadas a lo largo del valle central de Chile. En cuanto a los efectos ambientales, el modelo Soil an Water Assesment Tool (SWAT) fue elegido para evaluar la respuesta hidrológica de la cuenca del río Vergara (4.265 km2) ante distintos escenarios de uso del suelo construidos a partir de reglas heurísticas y modelos de regresión logística. Los resultados muestran que el modelo aplicado posee una buena capacidad para representar la hidrología de la cuenca bajo análisis. Las tendencias en la variación del caudal son consistentes con las encontradas por otros autores en cuencas de pequeña y meso escala. Escenarios en donde los usos agrícolas son dominantes producen un aumento del caudal medio anual. Por el contrario, escenarios predominantemente forestales generan una disminución de los caudales de descarga. Los resultados también sugieren que el proceso forestación, independiente de la especie utilizada, devuelve las condiciones hidrológicas típicas de una cuenca cuya principal cobertura de suelo son formaciones boscosas.
Distribución latitudinal, evaluación de zonas de convergencia y los factores ambientales que afectan la depositación de bifenidos policlorados(PCBs) en áreas remotas del sur de Chile (Región de Aysén).
(Universidad de Concepción., 2008) Mendoza Neira, Rafael Gonzalo; Barra Ríos, Ricardo Orlando
Los Contaminantes Orgánicos Persistentes (COPs) son un problema medioambiental global, en parte por su uso masivo y emisiones continuas al ambiente, pero en particular, debido a su extraordinaria toxicidad, persistencia y movilidad en el ambiente. Cuando la producción y el uso de estos compuestos comenzaron en forma industrial, en la década de los 40` del siglo pasado, una gran cantidad de estos compuestos ingresaron al medio ambiente, desconociéndose sus posibles efectos y los daños en el medio ambiente y en la salud de la población. Una gran variedad de procesos de transporte está dispersando los COPs a través del planeta. Por ello, el año 2001 el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), luego de varios años de negociaciones, concretó el desarrollo y firma del Convenio de Estocolmo, que permite a una escala global, introducir un manejo sustentable de los COPs, este convenio fue ratificado por Chile en Julio del 2005. Para cumplir con los objetivos del convenio, se han realizados investigaciones tendientes a comprender la dinámica temporal de la contaminación con COPs, en particular en aquellas áreas geográficas donde no existen información (hemisferio Sur) ni fuentes puntuales de emisión de dichos contaminantes. En la presente tesis se determino el transporte latitudinal de Bifenilos Policlorados (PCBs) a lo largo de la costa Chilena, utilizando para ello al bivalvo P. purpuratus como especie bioindicadora de la contaminación, los resultados indican la presencia de un fraccionamiento global registrándose con esta tesis la primera publicación científica avalando dicha hipótesis para el hemisferio Sur, específicamente a lo largo de la costa de Chile. Se identificaron dos fenómenos; primero las concentraciones son mas elevadas hacia el sur del País y el segundo que los perfiles encontrados a lo largo de la costa son diferentes, encontrando congeneres mas pesados en concentraciones menos elevadas en latitudes mas bajas, en tanto se encuentran congeneres mas livianos en latitudes mas altas. En forma reciente, se ha planteado la posibilidad de la existencia de zonas de convergencia de contaminación, áreas geográficas que de acuerdo a sus características naturales, permiten una acumulación selectiva de COPs o que pueden actuar como una trampa natural de ellos. En la presente tesis además de determinar el transporte latitudinal, se evalúo el transporte de PCBs y Éteres Polibromados (PBDEs) a nivel longitudinal en la Región de Aysén en sedimentos lacustres y suelos. Esta región presenta particulares características geográficas, es decir existen importantes gradientes espaciales de precipitación en zonas relativamente pequeñas y de temperaturas relativamente homogéneas, lo que permitió demostrar en forma experimental, zonas geográficas donde existe algún grado de convergencia (acumulación selectiva de PCBs) a lo largo de gradientes altitudinales, y en segundo lugar evaluar la temporalidad de este fenómeno para responder la pregunta si la depositación de PCBs y PBDEs es mas intensa en períodos recientes. Los resultados indican bajas concentraciones de PCBs (7 congéneres) desde no detectado (n.d) hasta 10 ng g-1 dw (peso seco), encontrándose las concentraciones más altas en la parte superior del corer. Las concentraciones de PBDEs son inclusive más bajas desde n.d hasta 0,32 ng g-1 dw, representado por tres congéneres importantes (47,99 y 100). Al igual que los PCBs encontrados estos se ven incrementado en los últimos años pero su aparición es mas reciente. Estos resultados apuntan a que contaminantes antropogénicos están llegando a ecosistemas remotos en del Sur de Chile (PCBs aprox. en la década de los ’90 y PBDEs en los últimos 5 años) Existen diferencias en las concentraciones y proporción de los congeneres encontrados a lo largo de la transecta altitudinal en los lagos analizados y los suelos cercanos a ellos, dicha diferencia explicada por el tipo de precipitación en el caso de los lagos, siendo la nieve el factor predominante en altas altitudes; y para el suelo explicado por la temperatura y otros factores ambientales como la materia orgánica y tipo de vegetación. La principal fuente de esta contaminación podría ser la deposición atmosférica, sin embargo, otras fuentes tales como el biotransporte, migración de Salmónidos principalmente, no puede ser excluido y debe ser estudiado en futuras investigaciones.
Análisis del comportamiento hidrológico y disponibilidad de agua, bajo escenarios de cambio climático, para dos sub-cuencas del río Biobío incorporando el impacto del aporte nival en la zona cordilleran.
(Universidad de Concepción., 2008) Stehr Gesche, Alejandra Patricia; Zaror Zaror, Claudio; López Avaria, Andrés
El agua dulce es un elemento esencial para la sobrevivencia y desarrollo de los seres humanos y de los ecosistemas continentales. Chile es un país montañoso donde el 70% de la población se abastece del agua proveniente de las zonas alto-andinas. Como consecuencia del cambio climático global se esperan importantes cambios en los patrones de precipitación en gran parte de Sudamérica. Específicamente en el caso Chileno, el Estudio de Variabilidad Climática en Chile para el Siglo XXI, realizado por CONAMA-DGF, indica que para la zona centro sur de Chile, el régimen pluviométrico ha tenido una tendencia decreciente desde mediados de los años 1970. En cuanto a las temperaturas se refiere, en la región comprendida entre Santiago y Concepción se aprecia desde 1960 un aumento de +0.05°C/década y de +0.18°C/década en los promedios anuales de temperatura máxima y mínima diaria, respectivamente. Dicho informe menciona que la pluviometría disminuirá en la mayor parte del territorio y en el caso de las temperaturas dominarán los cambios positivos en todos los sectores de la cuenca para el período comprendido entre 2071 – 2100. Lo anterior, junto con la elevación de la isoterma 0°C, crea un cuadro preocupante para la región centro sur del país, ya que se estima que uno de los impactos hidrológicos más importantes que se producirá será reducción de la cantidad de nieve caída en cuencas de altura, teniendo como consecuencia cambios en la disponibilidad y calidad de agua, así como complicaciones en la gestión de los embalses y sistemas de riego. Es por ello, que es importante poder cuantificar estos efectos a nivel del ciclo hidrológico de los ríos locales, ya que esto posibilita un adecuado manejo de los recursos hídricos, como una protección efectiva al medio ambiente. Actualmente en Chile se está trabajando en elaborar una propuesta nacional de gestión de cuencas “Estrategia Nacional de Gestión de Cuencas”, que nace a partir de lo estipulado en la Agenda Ambiental 2006-2010, lo cual es fuertemente respaldado por el poder ejecutivo. De lo anterior nace la necesidad de proveer a los encargados de tomar las decisiones de herramientas que cuenten con un soporte científico y técnico solido, para así ayudar en la gestión los recursos hídricos, de tal manera de asegurar un suministro de agua eficiente para consumo humano pero que sea compatible con las funciones del ecosistema. Para ello el adecuado entendimiento de los procesos de precipitación escorrentía, tanto al mediano como largo plazo, así como su impacto en el balance hídrico de la cuenca, es fundamental. En este sentido el desarrollo y aplicación de un modelo hidrológico juega un rol de gran importancia, ya que además permite considerar el cambio climático al relacionar las variables climáticas con los caudales. En este contexto el objetivo de esta tesis fue generar una herramienta capaz de analizar el comportamiento de las cuencas en estudio: Vergara (4.265 km2) y Lonquimay (455 km2), bajo escenarios de cambio climático tanto a macro como a meso-escala (sub-cuencas), incorporando el impacto del aporte nival en la zona cordillerana y la disponibilidad del recurso agua durante diferentes períodos del año. Para realizar la modelación y considerando la disponibilidad de datos entre otros factores, se eligió el modelo Soil and Water Assessemnt Tool (SWAT). En el caso de la cuenca del río Lonquimay también se utilizaron las coberturas de nieve entregadas por imágenes MODIS, para validar el área cubierta de nieve. La evaluación estadística de los resultados entregado por el modelo durante los periodos de calibración y validación indican que el modelo es capaz de representa de manera adecuada los caudales medios mensuales en ambas cuencas. En cuanto al cambio climático, se utilizaron una serie de escenarios climáticos con la finalidad de obtener un rango de cambios esperados en los caudales para las distintas estaciones del año. Los escenarios fueron generados con MAGICC/SCENGEN (42 escenarios) y otros dos escenarios se obtuvieron a partir de un modelo climático regional. Los resultados indican una amplia gama de impactos potenciales en términos de reducción en la magnitud de los caudales medios mensuales, siendo esta variación mayor en las épocas de primavera y verano. Este estudio permitió realizar una primera interpretación cualitativa de los potenciales impactos del cambio climático en la disponibilidad de los recursos hídricos en la cuenca del río Biobío.
Efecto de los cambios de temperatura y nivel del mar sobre la malacofauna marina durante el holoceno medio , Región de Magallanes, Chile.
(Universidad de Concepción., 2009) Cárdenas Mancilla, Javiera Rocío
En los últimos años, el aumento de la temperatura, cambios en el nivel de mar y desglaciación han sido un tema relevante a nivel mundial y nacional. Si bien los efectos antrópicos pueden exacerbar estos eventos, ellos han sido registrados desde tiempos geológicos. La Región de Magallanes localizada en el extremo austral de Chile (48°36’-56°30’S; 66°25’-75°40’O) estuvo expuesta los efectos combinados de las glaciaciones, fluctuaciones de temperatura, cambios en el nivel del mar y la interrumpida conectividad entre los Océanos Pacífico y Atlántico, considerándose una zona clave para la evaluación de cambios paleoambientales y determinar los potenciales efectos en la biota y en el poblamiento humano. Los cambios en el nivel del mar han sido evidenciados con sistemas de terrazas según su edad y altura y están representados por una gran diversidad de macrofauna bentónica, especialmente de moluscos. La presente investigación tiene como objetivo determinar si existen efectos a nivel comunitario y poblacional en la malacofauna, debido a los cambios de temperatura y de las fluctuaciones en el nivel del mar ocurridos durante el Holoceno Medio en la Región de Magallanes. A nivel comunitario, se analizó y comparó moluscos provenientes de depósitos marinos del Holoceno y playas modernas adyacentes, para cinco localidades del Estrecho de Magallanes, entregando un primer listado taxonómico de malacofauna subfósil para el extremo austral de Chile. Se identificó un total de 44 taxa, 32 especies corresponden a Gastropoda y 12 a Bivalvia. Todas las especies encontradas corresponden a taxa de aguas frías-templadas, someras presentes en las costas actuales de la Provincia Magallánica, sugiriendo que las fluctuaciones de temperatura y cambios en el nivel del mar no generaron cambios drásticos en las comunidades durante el Holoceno Medio en el Estrecho de Magallanes, a diferencia de otras provincias malacológicas como la Argentina (28ºS a 42°S) y la Provincia Chileno-Peruana (15ºS a 42°S) en las cuales se registran cambios en la composición, diversidad y distribución de taxa. Además, se analizó comunidades de moluscos de terrazas marinas del Estrecho de Magallanes y del Canal Beagle. Se identificó 33 especies de gastrópodos y 12 de bivalvos. Los análisis tafonómicos indicaron dominancia de elementos epifaunales en el Estrecho de Magallanes, sugiriendo ambientes de alta energía, mientras que en el Canal Beagle dominan los elementos infaunales, indicando ambientes de baja energía. A nivel de población se realizó análisis de variabilidad morfológica, seleccionando ejemplares subfósiles del Holoceno Medio (6000-4000 años AP) y actuales de las especies de gastrópodos Nacella (Patinigera) magellanica y Pareuthria plumbea. Los resultados indican cambios morfológicos significativos entre ejemplares subfósiles y actuales para ambas especies, los cuales estarían asociados a los cambios ambientales ocurridos durante el Holoceno Medio, donde las fluctuaciones en el nivel del mar y la temperatura habrían forzado la morfología pasada y la actual de los moluscos. Se concluye que a nivel de comunidades, los moluscos no registraron cambios en composición, diversidad ni distribución durante el Holoceno Medio en el extremo austral de Sudamérica, sugiriendo que las variaciones postglaciales no fueron suficientes para alterar estas comunidades al menos desde los 6000 años AP. Sin embargo, a nivel de población, algunos taxa como los gastrópodos Nacella (Patinigera) magellanica y Pareuthria plumbea presentaron diferenciación morfológica en sus conchillas atribuibles a fluctuaciones paleoambientales. Este trabajo constituye un primer acercamiento a la biota marina de los depósitos holocénicos del Estrecho de Magallanes, del que pueden desprenderse futuras líneas de investigación que aborden temáticas taxonómicas y paleobiogeográficas que permitan establecer los efectos paleoambientales sobre la biota marina y su dispersión en el extremo austral de Sudamérica. Palabras claves: Moluscos marinos / Cambios de temperatura / nivel del mar / Holoceno / Región de Magallanes

Browse

Browsing Tesis Doctorado by Issue Date

Results Per Page

Sort Options