Determinació d'hidrocarburs aromàtics policíclics (PAHs) en mostres de sòls per cromatografia de gasos acoblada a l'espectrometria de masses (GC/MS)

La importància dels Hidrocarburs Aromàtics Policíclics (PAHs) com a contaminants ha estat sempre en debat. Des del moment en què no compleixen els requeriments de persistència, toxicitat i transport a llargues distàncies, no es consideren contaminants orgànics persistents (POPs). En conseqüència, no es troben inclosos dins la llista dels dirty dozen de la Convenció d’Estocolm sobre POPs. A més, ja que el seu alliberament no és intencionat, algunes veus han plantejat la possibilitat d’eliminar o reduir la quantitat d’aquests compostos a l’atmosfera i que arriben també, per deposició, al sòl, sediments, aigües, etc. Tanmateix, segons el Protocol firmat pel Comitè Estats Units-Europa (UNECE), els PAHs haurien d’haver estat inclosos a aquesta llista ja que són productes químics les emissions dels quals haurien de ser minimitzades o previngudes. És per això i l’interès pel medi ambient que dins el projecte Estudi de la influència de contaminants orgànics (BTEX i PAHs) en la mobilitat de metalls pesants en sòls, al qual es vol entendre quin és el mecanisme de transport dels metalls pesants en presència d’aquests contaminants, enfocat sobretot als marges de les carreteres per la combustió de gasolines i l’exhaust dels vehicles, que es justifica aquest treball de recerca. Aquest treball de recerca es basa en la posta a punt d’un mètode d’anàlisi de PAHs mitjançant la Cromatografia de Gasos acoblada a l’Espectrometria de Masses (GC/MS). Cadascun dels mètodes seguits estan reportats a la Environmental Protection Agency dels Estats Units (US EPA), però tot i així cal fer la optimització, realitzant o no, lleus modificacions d’aquests per ajustar-nos a les nostres necessitats específiques. En aquest treball de recerca s’exposen els diferents passos a realitzar un cop feta la presa de mostra fins l’expressió final dels resultats un cop identificats i quantificats els PAHs d’interès presents en una matriu de sòl. Això comprèn la seva extracció inicial mitjançant el Soxhlet, un cleanup posterior a partir tant de l’extracció en fase sòlida (SPE) amb una fase C18 com la cromatografia en columna utilitzant gel de sílice com a adsorbent. Finalment, s’han determinat els paràmetres influents en la separació, identificació i quantificació dels PAHs amb relació a la cromatografia de gasos i la seva detecció per espectrometria de masses.

Monitoring switch-type sensors and powering autonomous sensors via inductive coupling: application to removable seats in vehicles

Aquesta tesi explora la possibilitat de fer servir enllaços inductius per a una aplicació de l’automòbil on el cablejat entre la centraleta (ECU) i els sensors o detectors és difícil o impossible. S’han proposat dos mètodes: 1) el monitoratge de sensors commutats (dos possibles estats) via acoblament inductiu i 2) la transmissió mitjançant el mateix principi físic de la potència necessària per alimentar els sensors autònoms remots. La detecció d'ocupació i del cinturó de seguretat per a seients desmuntables pot ser implementada amb sistemes sense fils passius basats en circuits ressonants de tipus LC on l'estat dels sensors determina el valor del condensador i, per tant, la freqüència de ressonància. Els canvis en la freqüència són detectats per una bobina situada en el terra del vehicle. S’ha conseguit provar el sistema en un marge entre 0.5 cm i 3 cm. Els experiments s’han dut a terme fent servir un analitzador d’impedàncies connectat a una bobina primària i sensors comercials connectats a un circuit remot. La segona proposta consisteix en transmetre remotament la potència des d’una bobina situada en el terra del vehicle cap a un dispositiu autònom situat en el seient. Aquest dispositiu monitorarà l'estat dels detectors (d'ocupació i de cinturó) i transmetrà les dades mitjançant un transceptor comercial de radiofreqüència o pel mateix enllaç inductiu. S’han avaluat les bobines necessàries per a una freqüència de treball inferior a 150 kHz i s’ha estudiat quin és el regulador de tensió més apropiat per tal d’aconseguir una eficiència global màxima. Quatre tipus de reguladors de tensió s’han analitzat i comparat des del punt de vista de l’eficiència de potència. Els reguladors de tensió de tipus lineal shunt proporcionen una eficiència de potència millor que les altres alternatives, els lineals sèrie i els commutats buck o boost. Les eficiències aconseguides han estat al voltant del 40%, 25% i 10% per les bobines a distàncies 1cm, 1.5cm, i 2cm. Les proves experimentals han mostrat que els sensors autònoms han estat correctament alimentats fins a distàncies de 2.5cm.

Análisis de la calidad del agua de las playas El Tenis, Faro Maya, Descanso, Los Pinos y Buena Ventura de la provincia de Matanzas (Cuba)

El projecte s’emmarca dins els estudis que fa el Ministerio de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente de Cuba. Aquest organisme realitza un monitoreig ambiental integral de les platges, avaluant aspectes estructurals, morfològics i dinàmics, estat de la vegetació i qualitat de l’aigua. El projecte es centra en el monitoreig ambiental de l’aigua de les platges, que té com a propòsit fonamental valorar, observar i controlar el recurs aigua per protegir, conservar i millorar la seva qualitat. Es pretén analitzar puntualment i evolutivament la qualitat sanitària de les platges utilitzant la Norma Cubana com a límit establert. Per determinar aquesta qualitat es tenen en compte diferents indicadors físico-químics i microbiològics i també aspectes estètics

Estudio de la calidad ambiental de la Bahía de Cárdenas para un futuro manejo integrado de zonas costeras

Estudi de la qualitat ambiental de la Bahía de Cárdenas (Cuba) mitjançant una sèrie d’indicadors físico-químics de l’aigua que reflecteixen l’estat actual de l’ecosistema. Els resultats s’han contrastat amb la legislació cubana per tal de determinar el grau de contaminació de l’aigua. S’han estudiat les fonts contaminants i finalment s’han proposat una sèrie d’actuacions per a la seva millora

Time processing in visual cortices: How the visual brain encodes and keeps track of time

Time is embedded in any sensory experience: the movements of a dance, the rhythm of a piece of music, the words of a speaker are all examples of temporally structured sensory events. In humans, if and how visual cortices perform temporal processing remains unclear. Here we show that both primary visual cortex (V1) and extrastriate area V5/MT are causally involved in encoding and keeping time in memory and that this involvement is independent from low-level visual processing. Most importantly we demonstrate that V1 and V5/MT are functionally linked and temporally synchronized during time encoding whereas they are functionally independent and operate serially (V1 followed by V5/MT) while maintaining temporal information in working memory. These data challenge the traditional view of V1 and V5/MT as visuo-spatial features detectors and highlight the functional contribution and the temporal dynamics of these brain regions in the processing of time in millisecond range. The present project resulted in the paper entitled: 'How the visual brain encodes and keeps track of time' by Paolo Salvioni, Lysiann Kalmbach, Micah Murray and Domenica Bueti that is now submitted for publication to the Journal of Neuroscience.

Sistema d'avaluació de l'impacte organitzatiu i sobre les condicions de seguretat i salut en el treball per l'aplicació de la normativa REACH

L’aparició de la nova normativa sobre productes químics de l’Unió Europea,anomenada REACH ( Registration, Evaluation, Authorization and restriction ofChemicals) i recollida en el reglament (CE) nº1907/2006 del Parlament Europeu i delConsell de 18 de desembre de 2006, suposa un canvi en la forma d’actuació respectea la manipulació de productes químics per part de fabricants, d’importadors, dedistribuïdors i de consumidors finals.Aquesta nova normativa de caràcter europeu es caracteritza per la seva complexitat iper la seva incidència sobre diferents sectors socials, per això dintre de l’estudi s’handefinit els següents objectius:Un primer objectiu d’aquest estudi serà exposar la nova normativa d’abast europeusobre productes químics REACH (Registration, Evaluation, Authorization andrestriction of Chemicals), que ha entrat en vigor el juliol de 2007._ _Un segon objectiu consistirà en avaluar l’acció o impacte que podria causar laimplantació de la normativa sobre les indústries químiques i el seu entorn, tant a nivellde negoci, com a nivell personal.Finalment es definirà una petita empresa fabricant de productes químics a partir de laqual es veuran els impactes que causarà l’aplicació de la nova normativa REACH.Aquest estudi pretén ajudar a quantificar els possibles impactes que puguin sorgir apartir de l’entrada en vigor de la nova normativa sobre productes químics. Aquestsimpactes poden influir sobre la salut dels treballadors, sobre el medi ambient i tambésobre l’economia, tant a nivell local com a nivell internacional.Per poder aconseguir establir els impactes, serà necessari en primer lloc tenir un bonconeixement tant de les lleis químiques actuals, com de les que aniran sorgintsuccessivament, com la nova normativa REACH.D’altra banda, també serà necessari veure els possibles impactes que podrien afectara una petita empresa química, per poder, si és necessari, extrapolar els resultats per aempreses del mateix tipus influenciades també per la normativa REACH.Així doncs, aquest estudi servirà de guia d’iniciació per aquells empresaris i/opersones relacionades amb el món de la química a nivell industrial, que vulguincomençar a determinar el grau en que es veuran afectats per la nova normativa.L’impacte que causarà la nova normativa s’analitzarà a partir d’una empresa virtualdedicada a la fabricació d’adhesius situada a la provincia de Girona.Els impactes es centraran en dos productes, una cola produïda en grans quantitats,però sense gaires implicacions pel medi ambient ni per la seguretat de les persones, iuna altra que es produeix en quantitats més reduïdes però que inclou substànciesperilloses pel medi ambient i per les personesA partir de l’anàlisi dels diferents impactes (pel medi aquàtic, pel sòl, per l’atmosfera, iper la seguretat de les persones al lloc de treball), s’han realitzat unes matriusd’impacte que ajudaran a determinar l’impacte econòmic que causarà la normativasobre l’empresa en qüestió

Characterization and simulation of a CdTe detector for use in PET

The Voxel Imaging PET (VIP) Path nder project got the 4 year European Research Council FP7 grant in 2010 to prove the feasibility of using CdTe detectors in a novel conceptual design of PET scanner. The work presented in this thesis is a part of the VIP project and consists of, on the one hand, the characterization of a CdTe detector in terms of energy resolution and coincidence time resolution and, on the other hand, the simulation of the setup with the single detector in order to extend the results to the full PET scanner. An energy resolution of 0.98% at 511 keV with a bias voltage of 1000 V/mm has been measured at low temperature T=-8 ºC. The coincidence time distribution of two twin detectors has been found to be as low as 6 ns FWHM for events with energies above 500 keV under the same temperature and bias conditions. The measured energy and time resolution values are compatible with similar ndings available in the literature and prove the excellent potential of CdTe for PET applications. This results have been presented in form of a poster contribution at the IEEE NSS/MIC & RTSD 2011 conference in October 2011 in Valencia and at the iWoRID 2012 conference in July 2012 in Coimbra, Portugal. They have been also submitted for publication to "Journal of Instrumentation (JINST)" in September 2012.

Desenvolupament d'un node sensor sense fils autoalimentat. Mòdul piezo-magnètic

En aquest projecte es pretén implementar un dispositiu capaç de ser auto-suficient i no dependre de cap tipus de pila, bateria o fil elèctric que l’abasteixi d’energia elèctrica. El dispositiu recol·lectarà la energia magnètica generada per la corrent elèctrica a un fil i la transformarà en energia elèctrica, que serà emmagatzemada per el seu posterior ús. A demès, aquest projecte s’ha desenvolupat en col·laboració amb un segon projecte, dintre del qual s’implementarà una xarxa de sensors, mitjançant el protocol MIWI. Aquest projecte es divideix en tres grans blocs. El primer bloc del projecte serà una introducció teòrica de tots els coneixements relacionats amb el concepte d’energy harvesting i els mecanismes físic implicats. Al segon bloc podrem veure com s’han realitzat els càlculs, simulacions i posada en marxa, dels diferents elements que formaran el dispositiu recol·lector d’energia. Per últim en el tercer bloc veurem el prototip ja implementat. Es valoraran els resultats obtinguts, i es veuran els temps que necessitarà per alimentar al microcontrolador.

Critical analysis and extension of the Hirshfeld atoms in molecules

The computational approach to the Hirshfeld [Theor. Chim. Acta 44, 129 (1977)] atom in a molecule is critically investigated, and several difficulties are highlighted. It is shown that these difficulties are mitigated by an alternative, iterative version, of the Hirshfeld partitioning procedure. The iterative scheme ensures that the Hirshfeld definition represents a mathematically proper information entropy, allows the Hirshfeld approach to be used for charged molecules, eliminates arbitrariness in the choice of the promolecule, and increases the magnitudes of the charges. The resulting "Hirshfeld-I charges" correlate well with electrostatic potential derived atomic charges

The relevance of the Laplacian of intracule and extracule density distributions for analyzing electron-electron interactions in molecules

A topological analysis of intracule and extracule densities and their Laplacians computed within the Hartree-Fock approximation is presented. The analysis of the density distributions reveals that among all possible electron-electron interactions in atoms and between atoms in molecules only very few are located rigorously as local maxima. In contrast, they are clearly identified as local minima in the topology of Laplacian maps. The conceptually different interpretation of intracule and extracule maps is also discussed in detail. An application example to the C2H2, C2H4, and C2H6 series of molecules is presented

Determination of vibrational polarizabilities and hyperpolarizabilities using field-induced coordinates

An analytical set of field-induced coordinates is defined and is used to show that the vibrational degrees of freedom required to completely describe nuclear relaxation polarizabilities and hyperpolarizabilities is reduced from 3N-6 to a relatively small number. As this number does not depend upon the size of the molecule, the process provides computational advantages. A method is provided to separate anharmonic contributions from harmonic contributions as well as effective mechanical from electrical anharmonicity. The procedures are illustrated by Hartree-Fock calculations, indicating that anharmonicity can be very important

Electron localization function at the correlated level

The electron localization function (ELF) has been proven so far a valuable tool to determine the location of electron pairs. Because of that, the ELF has been widely used to understand the nature of the chemical bonding and to discuss the mechanism of chemical reactions. Up to now, most applications of the ELF have been performed with monodeterminantal methods and only few attempts to calculate this function for correlated wave functions have been carried out. Here, a formulation of ELF valid for mono- and multiconfigurational wave functions is given and compared with previous recently reported approaches. The method described does not require the use of the homogeneous electron gas to define the ELF, at variance with the ELF definition given by Becke. The effect of the electron correlation in the ELF, introduced by means of configuration interaction with singles and doubles calculations, is discussed in the light of the results derived from a set of atomic and molecular systems

The curvature of the conical intersection seam: an approximate second-order analysis

We present a method for analyzing the curvature (second derivatives) of the conical intersection hyperline at an optimized critical point. Our method uses the projected Hessians of the degenerate states after elimination of the two branching space coordinates, and is equivalent to a frequency calculation on a single Born-Oppenheimer potential-energy surface. Based on the projected Hessians, we develop an equation for the energy as a function of a set of curvilinear coordinates where the degeneracy is preserved to second order (i.e., the conical intersection hyperline). The curvature of the potential-energy surface in these coordinates is the curvature of the conical intersection hyperline itself, and thus determines whether one has a minimum or saddle point on the hyperline. The equation used to classify optimized conical intersection points depends in a simple way on the first- and second-order degeneracy splittings calculated at these points. As an example, for fulvene, we show that the two optimized conical intersection points of C2v symmetry are saddle points on the intersection hyperline. Accordingly, there are further intersection points of lower energy, and one of C2 symmetry - presented here for the first time - is found to be the global minimum in the intersection space

C-H···O H-bonded complexes: how does basis set superposition error change their potential-energy surfaces?

Geometries, vibrational frequencies, and interaction energies of the CNH⋯O3 and HCCH⋯O3 complexes are calculated in a counterpoise-corrected (CP-corrected) potential-energy surface (PES) that corrects for the basis set superposition error (BSSE). Ab initio calculations are performed at the Hartree-Fock (HF) and second-order Møller-Plesset (MP2) levels, using the 6-31G(d,p) and D95++(d,p) basis sets. Interaction energies are presented including corrections for zero-point vibrational energy (ZPVE) and thermal correction to enthalpy at 298 K. The CP-corrected and conventional PES are compared; the unconnected PES obtained using the larger basis set including diffuse functions exhibits a double well shape, whereas use of the 6-31G(d,p) basis set leads to a flat single-well profile. The CP-corrected PES has always a multiple-well shape. In particular, it is shown that the CP-corrected PES using the smaller basis set is qualitatively analogous to that obtained with the larger basis sets, so the CP method becomes useful to correctly describe large systems, where the use of small basis sets may be necessary