Development of chemical separation processes for the treatment and monitoring of metallic cations and oxoanions in polluted waters

The chemical contamination of natural waters is a global problem with a worldwide impact. Considering the relevance of this problem, this thesis is intended, on one hand, to develop different separation/preconcentration techniques based on membranes ability to permeate anions for the transport of toxic oxyanions of chromium(VI) and arsenic contained in aqueous matrices. In particular, we have investigated supported liquid membranes and polymer inclusion membranes, both of which contain the commercial quaternary ammonium salt Aliquat 336 as a carrier, as well as commercial anion exchange membranes. On the other hand, we have focused on the development of chemical sensors to facilitate the monitoring of several metals from different aqueous matrices. Thus, a selective optical sensor for Cr(VI) based on polymeric membranes containing Aliquat 336 as an ionophore has been designed. Additionally, mercury-based screen-printed electrodes have been evaluated for for cadmium, lead, copper and zinc detection.

Impact of chlorophenols and heavy metals on soil microbiota: their effects on activity and community composition, and resistant strains with potential for bioremetiation

Pollution by toxic compounds is one of the most relevant environmental damages to ecosystems produced by human activity and, therefore, it must be considered in environmental protection and restoration of contaminated sites. According to this purposes, the main goal of this doctoral thesis has been to analyse the impact of several chlorophenols and heavy metals on the microbial communities of two typical Mediterranean soils. The ecological risk concentrations of each pollutant, which have been determined according to respirometric activity and changes in the microbial community composition, and the factors that influence on their effective toxic concentrations (bioavailable pollutants) have been analysed in order to predict their potential impact on different soil ecosystems and provide scientific data for the regulation of the soil protection policies. Moreover, resistant microorganisms with pollutant removal capacities have been isolated from artificially contaminated soil microcosms and tested in axenic cultures, to infer their potential usefulness for bioremediation.

Evolución Paleoambiental de la Bahia de Montevideo - (Uruguay) Bases para el Estabelecimento de un modelo ambiental

La acción modificadora del hombre como agente geológico deja su rastro en el sedimento permitiendo así el estudiar las transformaciones del ambiente y el registro de los procesos antrópicos. De esta forma, la determinación de cuando ocurrieron los primeros episodios de contaminación antrópica, y la evaluación de la respuesta del sistema a tales eventos constituye una herramienta potencial para fines de manejo. La Bahía de Montevideo está integrada al sector fluvio‐marino del Río de la Plata y la mayoría de su agua proviene de éste. Este sistema ha sufrido grandes presiones antrópicas en los últimos 100‐150 años lo que ha provocado importantes consecuencias negativas sobre el ecosistema. El objetivo del presente trabajo es evaluar el registro histórico, analizando las capas más superficiales de sedimento de un testigo de 200 cm para determinar la historia de los cambios recientes causados por la presión humana en la Bahía de Montevideo. En este sentido fue aplicado un análisis integrado de los parámetros geoquímicos y foraminíferos. Fue posible diferenciar tres zonas en la columna sedimentaria. La zona I definida desde la base del testigo hasta los 110 cm de profundidad está constituida por altos porcentajes de arena, bajas concentraciones de materia orgánica y bajos valores de susceptibilidad magnética. Los foraminíferos estuvieron representados por especies generalistas, calcáreas y mixoalinas tales como A. tepida, A. parkinsoniana, E. excavatum y E. gunteri. La zona II (intervalo 110 y 60 cm) caracterizada por una marcada disminución en el tamaño del sedimento (altos porcentajes de limo y arcilla), alto porcentaje de materia orgánica y aumento en la SM. Los foraminíferos presentaron bajos valores de densidad, diversidad y riqueza. Las especies dominantes fueron Psammosphera sp. y H. wilberti (ambas de paredes aglutinantes, características de ambientes oligohalinos y ricos en materia orgánica). La zona III corresponde a los últimos 100 años. Se observó que los cambios ambientales registrados en la región condujeron a la presencia de altas concentraciones de metales pesados en la columna sedimentaria así como a grandes cambios en la distribución de la fauna de foraminíferos. Los valores máximos de Cr, Cu y Pb en la Zona III son 70, 14 y 12 veces mayores que el valor mínimo registrado para cada metal, respectivamente, en el testigo estudiado. Todos los metales analizados ‐ indicadores de polución ‐ presentan una tendencia al aumento desde la base de la tercera zona hacia el tope del testigo. El factor de enriquecimiento (FE) muestra claramente que todos los metales presentan la misma tendencia de aumento en la tercera zona con un incremento marcado en las camadas superiores de la columna sedimentaria. De acuerdo con los valores del FE el Cr presenta un nivel de polución entre significativo y alto. El Pb y el Zn indicaron ambos polución moderada. El incremento en los vertidos industriales en la región de la Bahía de Montevideo provocó un cambio dramático en las características químicas del sedimento (alrededor de 10‐15 cm, 1983 AD) y consecuentemente en la fauna de foraminíferos (disminución en los valores de diversidad, riqueza y densidad) llevándola a un empobrecimiento con momentos casi azoicos.

Estudio espacio-temporal de los foraminíferos bentônicos en un área altamente impactada: Bahía de Montevideo y región costera adyacente (Uruguay)

Los ambientes marinos y estuarinos estuvieron gradualmente sujetos a impactos significativos durante el siglo XX, debido al incremento en el uso como sumideros de desechos antropogénicos, afectando a las comunidades acuáticas que las habitan. Varios estudios han demostrado que es posible determinar relaciones entre los foraminíferos y condiciones ambientales tanto naturales como antropogénicas. Los foraminíferos bentónicos pueden ser afectados por variables ambientales tales como: concentración de materia orgánica, niveles de oxígeno, cambios en la salinidad y la presencia de metales pesados en el sedimento. Variaciones en estas condiciones pueden influenciar su abundancia y diversidad, y resultar en la deformación de sus caparazones. Como regla general, los foraminíferos que son abundantes y tienen una distribución geográfica amplia son las especies tolerantes a la contaminación. Es el caso de Ammonia tepida, especie eurihalina y oportunista, que ha sido reportada como dominante cerca de efluentes de metales pesados, aguas residuales, efluentes químicos y térmicos, y fertilizantes. Bajo condiciones adversas, algunas especies oportunistas pueden mudar su estrategia reproductiva de sexuada a asexuada, generando organismos menores de ciclo de vida corto con una tasa de reproducción más elevada, por lo que la biometría de los caparazones puede ser una herramienta útil como indicador de tales condiciones.

Musgos como bioindicadores de contaminación metálica: caracterización físico-química en términos de adsorción

[EN] Bioindicators have been used in urban and industrial areas to control the atmospheric pollution because it constitutes one of the most important environmental problems of human health. In this sense, mosses are able to reflect the chemical composition of surrounding atmosphere that together with the easy production techniques becomes mosses as one of the potential bioindicators in Europe. This study is part of the Mossclone project (FP-7) and quantifies the adsorption of heavy metals on 4 typical moss species in order to propose one of them to be used for environmental monitoring in the moss bag technique.

Calidad del agua en el área regadía del Río Mendoza (Argentina)

El río Mendoza conforma el oasis norte que es el más importante de la provincia. El crecimiento urbano ha avanzado sobre áreas originalmente agrícolas, rodeando la red de canales y desagües, que también recibe los desagües pluviales urbanos, producto de tormentas convectivas. La actividad antropogénica utiliza el recurso para bebida, saneamiento, riego, recreación, etc., y vuelca sus excedentes a la red, contaminándola. Para conocer la calidad del agua de esta cuenca se seleccionaron, estratégicamente, 15 sitios de muestreo: 3 a lo largo del río y a partir del dique derivador Cipolletti (R_I a R_III), 5 en la red de canales (C_I a C_V) y 7 ubicados en los colectores de drenaje (D_I a D_VII). Se realizaron los siguientes análisis físico-químicos y microbiológicos; en el río y en la red de canales: conductividad eléctrica, temperatura, pH, aniones y cationes (cálculo de RAS), oxígeno disuelto (OD), sólidos sedimentables, demanda química de oxígeno (DQO), bacterias aerobias mesófilas (BAM), coliformes totales y fecales y metales pesados. En la red de drenaje sólo se realizaron los cuatro primeros. Los resultados de los análisis, se incorporaron a una base de datos y se sometieron a un análisis estadístico descriptivo e inferencial. Este último consistió en la aplicación de diversas pruebas en busca de posibles diferencias entre los sitios de muestreo, para cada variable respuesta, a un α = 0.05. Se realizó el análisis de la varianza de efectos fijos y de efectos aleatorios y se probaron los supuestos de homocedasticidad y de normalidad de los errores. En el caso de violación de los supuestos, se utilizó la prueba de Kruskal- Wallis. Se compararon los siguientes sitios de muestreo entre sí: ríos, R_I-canales y drenajes. Se concluyó que hay un aumento significativo de la salinidad y la sodicidad en R_II, que los cambios de calidad ocurridos entre R_II y R_III podrían deberse al aporte de otras aguas. Con respecto a la comparación de los parámetros entre la cabeza del sistema (R_I) y la red de canales se puede decir que los aportes realizados por los escurrimientos urbanos ubicados hacia el oeste del canal Cacique Guaymallén, sumados a los vuelcos de Campo Espejo (detectados en C_II), incrementan significativamente la salinidad (+55 %) y sodicidad del agua (+95 %) respecto del punto R_I, aunque el valor de sodicidad sigue siendo bajo. También se han encontrado incrementos de salinidad (+80 %), de DQO (+1159 %) y BAM (+2873 %) con lógica disminución de OD (-58 %) en el punto C_V (canal Auxiliar Tulumaya) respecto del punto R_I, ocasionados por aportes urbanos (Gran Mendoza) sumados a la carga contaminante del canal Pescara. Los metales pesados no presentan grandes diferencias entre sitios de muestreo.

Monitoreo de cadmio y plomo en los principales fungicidas cúpricos comercializados en Mendoza, Argentina

La aplicación de fungicidas ha tenido un incremento importante en los últimos períodos agrícolas, siendo los cúpricos los más utilizados en nuestro medio. Según el Instituto de Sanidad y Calidad Agropecuaria Mendoza (ISCAMEN), en el período 2004/2005 se han aplicado 2.500 toneladas de estos fungicidas: 44,80% sulfato de cobre; 54,24% oxicloruro de cobre y 0,96% de hidróxido de cobre, cantidades similares a las registradas en los últimos ciclos. Habiéndose detectado metales pesados en estos productos, se pretende determinar sus concentraciones en la mayoría de los cúpricos comercializados en Mendoza. Con tal objetivo se reunieron 53 muestras comerciales de fungicidas cúpricos (44 de sulfato y 9 de oxicloruro de cobre), que representan la mayoría de las marcas comercializadas. Sobre extractos ácidos se determinaron plomo y cadmio mediante espectrofotometría de absorción atómica de llama, contrastando con material de referencia altamente confiable. La legislación argentina sólo establece límites a los contenidos de plomo, el cual no puede superar el valor resultante de la fórmula: Límite de Pb mg.kg-1 = 5 x (% Cu del producto). Para el oxicloruro el valor límite es 275 mg.kg-1 y para el sulfato 125 mg.kg-1. Los datos fueron analizados estadísticamente con los siguientes resultados: para el oxicloruro la media fue de 207,17 mg.kg-1 y el 33,3% de las muestras superaron los valores permitidos para plomo. Para los sulfatos la media fue de 63,06 mg.kg-1 y ninguna de las muestras superó el límite máximo. La presencia de cadmio está representada por medias de 2,64 mg.kg-1 y 1,53 mg.kg-1 para oxicloruro y sulfato de cobre, respectivamente.

Remediation of feedlot effluents using aquatic plants

Feedlots have increased in several regions of Argentina, particularly in the Pampas. The absence of adequate treatments of the effluents produced in these establishments creates serious problems to the society. Phytoremediation can be defined as inexpensive and environmentally sustainable strategy used to remove pollutants by plants. The aim of this study was to evaluate the remediation potential of two macrophyte species (Eichhornia crassipes and Hydrocotyle ranunculoides) on a feedlot effluent. This effluent was treated with these species for 31 days. Control and macrophyte treatments decreased dissolved inorganic nitrogen (DIN), Kjeldahl nitrogen (Kj N), biological oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total dissolved salts (TDS), total phosphorus (TP), Pb, Zn and Cr levels. At macrophyte treatments, relatively constant pH levels were kept and decreased EC and TDS values were obtained compared to control, mitigating the release of contaminants and potential greenhouse gases to the atmosphere. Moreover, significant increases in biomass were obtained, being higher in E. crassipes. The results allow concluding that the presence of aquatic plants increases the removal rates of nutrients, organic matter and heavy metals from wastewater in approximately 10-17 days for a feedlot effluent with high organic load.

La dialéctica sujeto/mundo en Anima mía, de Carlos Marzal

Carlos Marzal (Valencia, 1961) es uno de los poetas españoles de mayor renombre en estas dos últimas décadas. El propósito de esta ponencia es acercarnos a su último poemario Ánima mía publicado en el año 2009. Como veremos en este trabajo la escritura poética de Marzal adhiere a una vasta genealogía que arranca en el siglo XVII, con la elección de un tono de voz próximo a la contención y la reducción que caracterizaran al barroco tanto hispánico como sajón. Más que de lecturas o influencias, Marzal prefiere hablar de la voluntad de 'unir ciertos nombres al suyo propio'. Así, desde la publicación de Metales pesados, libro bisagra en su trayectoria escritural, hay que mencionar los nombres de San Juan de la Cruz y Heráclito, Hiedegger y Tertuliano, Emily Dickinson y George Santayana, Manrique y Juan Ramón Jiménez, Bécquer y Miguel Hernández, José Hierro, John Keats y Horacio. Como veremos a lo largo de este trabajo, Anima mía es un libro de síntesis, de madurez y aprendizaje, de amoroso entendimiento con el mundo; un libro que se orienta hacia el tono celebratorio, el del canto de alabanza y la cadencia hímnica de visos claramente neorrománticos

La dialéctica sujeto/mundo en Anima mía, de Carlos Marzal

Carlos Marzal (Valencia, 1961) es uno de los poetas españoles de mayor renombre en estas dos últimas décadas. El propósito de esta ponencia es acercarnos a su último poemario Ánima mía publicado en el año 2009. Como veremos en este trabajo la escritura poética de Marzal adhiere a una vasta genealogía que arranca en el siglo XVII, con la elección de un tono de voz próximo a la contención y la reducción que caracterizaran al barroco tanto hispánico como sajón. Más que de lecturas o influencias, Marzal prefiere hablar de la voluntad de 'unir ciertos nombres al suyo propio'. Así, desde la publicación de Metales pesados, libro bisagra en su trayectoria escritural, hay que mencionar los nombres de San Juan de la Cruz y Heráclito, Hiedegger y Tertuliano, Emily Dickinson y George Santayana, Manrique y Juan Ramón Jiménez, Bécquer y Miguel Hernández, José Hierro, John Keats y Horacio. Como veremos a lo largo de este trabajo, Anima mía es un libro de síntesis, de madurez y aprendizaje, de amoroso entendimiento con el mundo; un libro que se orienta hacia el tono celebratorio, el del canto de alabanza y la cadencia hímnica de visos claramente neorrománticos

La dialéctica sujeto/mundo en Anima mía, de Carlos Marzal

Carlos Marzal (Valencia, 1961) es uno de los poetas españoles de mayor renombre en estas dos últimas décadas. El propósito de esta ponencia es acercarnos a su último poemario Ánima mía publicado en el año 2009. Como veremos en este trabajo la escritura poética de Marzal adhiere a una vasta genealogía que arranca en el siglo XVII, con la elección de un tono de voz próximo a la contención y la reducción que caracterizaran al barroco tanto hispánico como sajón. Más que de lecturas o influencias, Marzal prefiere hablar de la voluntad de 'unir ciertos nombres al suyo propio'. Así, desde la publicación de Metales pesados, libro bisagra en su trayectoria escritural, hay que mencionar los nombres de San Juan de la Cruz y Heráclito, Hiedegger y Tertuliano, Emily Dickinson y George Santayana, Manrique y Juan Ramón Jiménez, Bécquer y Miguel Hernández, José Hierro, John Keats y Horacio. Como veremos a lo largo de este trabajo, Anima mía es un libro de síntesis, de madurez y aprendizaje, de amoroso entendimiento con el mundo; un libro que se orienta hacia el tono celebratorio, el del canto de alabanza y la cadencia hímnica de visos claramente neorrománticos

Energía renovable a partir de los lodos de depuradoras urbanas

El lodo de depuradora es el residuo líquido o semilíquido procedente de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDARs) del que puede obtenerse una energía renovable empleando la tecnología de la gasificación. Esta tecnología consiste en la oxidación parcial del sustrato carbonoso del lodo a altas temperaturas bajo condiciones subestequiométricas de aire, oxígeno u otros agentes gasificantes. Los productos obtenidos mediante gasificación son: un gas de síntesis (SYNGAS, con composición variable de H2, CO) un residuo carbonizado (char) y una fracción líquida de compuestos orgánicos de distinto peso molecular denominados alquitranes. El gas de síntesis tiene aplicaciones como son la generación de energía eléctrica/térmica o la síntesis de compuestos químicos. Sin embargo, la presencia de alquitranes imposibilita su uso en buena parte de las aplicaciones. El trabajo realizado que aquí se presenta estudia la posibilidad de tratar los lodos de depuradora mediante gasificación. Para ello, se han realizado las siguientes tareas: - Caracterización del lodo incluyendo la determinación de su humedad, materia orgánica, análisis elemental (C, N, H, S) y contenido de metales pesados (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Hg y Cr). - Estudios de termogravimetría (TGA) del lodo para conocer su comportamiento térmico y la temperatura a la que se producen las principales reacciones en la gasificación. - Gasificación en un equipo de lecho fluido burbujeante y alimentación en continuo a escala de laboratorio. Con dicho gasificador se ha experimentado a distintas temperaturas y cargas para conocer las condiciones de proceso más favorables para aumentar la producción y el poder calorífico del SYNGAS obteniendo, a la vez, una baja producción en alquitranes. Para ello se ha analizado la composición de los gases obtenidos, la producción de alquitranes, la conversión del carbón y la eficiencia en la gasificación. Los alquitranes fueron analizados mediante cromatografía de gases y espectrometría de masas, para conocer y cuantificar sus diferentes componentes. - Determinación de la capacidad adsorbente de carbones activos producidos mediante gasificación, utilizando azul de metileno como adsorbato. Las conclusiones obtenidas permiten considerar la viabilidad técnica de la gasificación de lodos como fuente de energía renovable.

Identificación y análisis funcional de genes implicados en la homeostasis de níquel en la bacteria endosimbiótica de leguminosas Rhizobium leguminosarum

La asociación Rhizobium-leguminosa constituye una interacción planta-microorganismo particularmente beneficiosa a nivel medioambiental debido a su capacidad promotora del crecimiento vegetal en condiciones de deficiencia de nitrógeno. Se ha demostrado que una excesiva concentración de metales pesados en el suelo afecta negativamente la competitividad bacteriana y al desarrollo de interacciones diazotróficas eficientes (Chaudri et al., 2000; Pereira et al., 2006). Por otro lado, el suministro de metales como Fe, Mo, Ni o Cu es fundamental para la biosíntesis de enzimas bacterianas relacionadas con el proceso de fijación de nitrógeno que ocurre en el interior de los nódulos de las leguminosas (Moreau et al., 1995). Con objeto de identificar sistemas génicos implicados en la homeostasis de níquel en bacterias endosimbióticas, se ha llevado a cabo una mutagénesis mediante inserción aleatoria de un minitransposón derivado de Tn5 en Rhizobium leguminosarum bv. viciae UPM1137, una cepa capaz de resistir elevadas concentraciones de níquel y cobalto. Como resultado de esta mutagénesis se han obtenido 14 mutantes incapaces de crecer en medios suplementados con NiCl2. La localización de la inserción en estos mutantes muestra que una elevada proporción de los genes afectados codifican proteínas de membrana o proteínas secretadas. En paralelo, se ha obtenido la secuencia del genoma de la cepa UPM1137, lo que permite realizar estudios in silico comparando los genomas disponibles de varias cepas de R. leguminosarum bv. viciae, que presentan una menor sensibilidad a metales. El análisis bioinformático de los genomas secuenciados y la caracterización fenotípica de los mutantes obtenidos permitirá identificar potenciales sistemas de resistencia y su contribución a la homeostasis de metales.

Aislamiento y caracterización de bacterias endosimbióticas procedentes de suelos contaminados por cobre en Chile

El uso intensivo de compuestos de cobre como herbicidas y fungicidas provoca la contaminación de suelos de uso agrícola debido a la acumulación de este metal en las capas más superficiales del suelo. Se sabe que la presencia de cobre y otros metales pesados afecta negativamente a las interacciones simbióticas que se establecen entre bacterias diazotróficas de los géneros Rhizobium, Sinorhizobium y Bradyrhizobium y leguminosas de interés agrícola (Laguerre et al., 2006). El objetivo de este trabajo es estudiar la diversidad de cepas endosimbióticas de leguminosas en suelos agrícolas chilenos que presentan un elevado contenido en cobre como resultado de la contaminación con residuos de extracciones mineras. Además, se pretende caracterizar el nivel de resistencia a cobre en las cepas aisladas con objeto de identificar aquellas altamente eficientes que puedan ser utilizadas como inoculantes microbianos. Para ello, se han prospectado 9 suelos agrícolas de las regiones III, V y VI de Chile con contenidos muy variables de metales. Utilizando estos suelos como inóculos de plantas trampa de leguminosas se ha obtenido una colección de 362 cepas aisladas de nódulos de guisante (Pisum sativum), judía (Phaseolus vulgaris) y alfalfa (Medicago sativa). Los análisis filogenéticos y los ensayos de resistencia a cobre realizados han permitido caracterizar y seleccionar aquellas cepas con mayores niveles de resistencia a este metal. Los resultados demuestran que los suelos altamente contaminados por cobre poseen una menor diversidad de bacterias endosimbióticas; las cepas más resistentes han sido aisladas de los suelos con niveles de contaminación intermedia. Los análisis fenotípicos y moleculares realizados sobre las cepas más resistentes han demostrado la existencia de sistemas de resistencia a cobre inducibles por este metal y potencialmente implicados en su homeostasis.