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ilustraciones, fotografías a color, mapas, planos + Anexo El arsénico (As) es un elemento ubicuo y sus compuestos son conocidos como agentes tóxicos que generan efectos negativos a la salud humana. Su presencia en el medio ambiente está asociada a fuentes naturales y/o antrópicas. En el 2017, se reportó presencia de As en el rio Campoalegrito, principal fuente hídrica del municipio de Santa Rosa de Cabal (Risaralda - Colombia), cuyo origen es natural debido al aporte que recibe el río de los manantiales termales presentes en su cuenca. Este hallazgo sugirió la posible exposición de la población del municipio al As a través de la ingesta de agua de consumo. Por esta razón se desarrolló un estudio de corte transversal, en 153 personas de la región para establecer la posible relación entre la presencia de As en el ambiente y su presencia en la población. El estudio incluyó la aplicación de una encuesta sociodemográfica, una evaluación clínica enfocada a síntomas y signos característicos de la exposición a As y la toma de muestras de cabello, como biomarcador de exposición a As y toma de muestras de agua de consumo. Los resultados mostraron que el 71% de la población evaluada consume agua con concentraciones de As por encima de 10 μg/L, valor definido como seguro por la Organización Mundial de la Salud (OMS). El 40% de la población evaluada presentó concentraciones de As en cabello superiores a 1 mg/kg, valor máximo estipulado por la Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades (ATSDR por sus siglas en inglés) que indica la exposición humana a niveles de As en agua superiores al promedio. De estos participantes, el 19% presentó signos clínicos característicos de exposición crónica a As, tales como cambios de pigmentación y grosor de la piel. Los datos obtenidos demostraron una correlación significativa entre las concentraciones de As en cabello y As en agua de consumo de la población estudiada. (Texto tomado de la fuente) Arsenic (As) is an ubiquitous element and its compounds are known as toxic agents with negative effects on human health. Its presence in the environment is associated with natural and/or anthropic sources. In 2017 arsenic presence was reported in Campoalegrito River, main water source for the town of Santa Rosa de Cabal (Risaralda-Colombia), whose origin is natural due to the drainage of hot springs to the river. This finding suggested the possible population exposure to arsenic through water comsumption. For this reason, a cross-sectional study was made in 153 people from this region in order to stablish a possible relation between arsenic existence in the environment and its presence in the population. This study included a sociodemographic survey, a clinical test focused on symptoms and characteristic signs of arsenic exposure, hair sampling as biomarker for arsenic exposure, and water sampling. The results showed that 71% of tested people consume water with arsenic levels above the value defined as secure by World Health Organization (WHO) (10 µg/L), which was reflected in arsenic levels in hair samples as 40% of tested people had arsenic levels above 1 mg/kg in hair, stipulated value by the Agency for Toxic Substances and Diseases Register (ATSDR). Of these participants, 18% presented typical signs of chronicle arsenic exposure such as skin pigmentation and thickness changes. Obtained data demonstrates a significant correlation between arsenic levels in hair and its presence in the water source for the analyzed population. El Servicio Geológico Colombiano o SGC, es un instituto, adscrito al Ministerio de Minas y Energía, encargado de realizar el estudio de los recursos naturales y los riesgos de origen geológico. Cuya misión es contribuir al desarrollo económico y social del país, a través de la investigación en geociencias básicas y aplicadas del subsuelo, el potencial de sus recursos, la evaluación y monitoreo de amenazas de origen geológico, la gestión integral del conocimiento geocientífico, la investigación y el control nuclear y radiactivo, atendiendo las prioridades de las políticas del Gobierno Nacional. Maestría Magíster en Toxicología El estudio incluyó la delimitación del área de estudio - el cálculo de la muestra del total de la población del municipio (mínimo 139 personas)- alianzas con la secretaría de salud local para contar con los permisos para visitar los predios de los participantes. Trabajo de campo: aplicación de encuestas sociodemográficas - evaluación clínica con enfoque toxicológico (síntomas y signos relacionados con la exposición crónica al arsénico) a través del instrumento de captura de información - toma de muestras de cabello humano y agua de consumo para la cuantificación de arsénico total. Luego se llevo a cabo el análisis de la información obtenida- análisis estadístico univariado , bivariado y multivariado - interpretación de resultados, conclusiones y recomendaciones y entrega de resultados. Efectos adversos en la salud por exposición ocupacional y ambiental a sustancias químicas

ilustraciones Una de las principales problemáticas de la industria textil, es la alta cantidad de colorantes depositados en los cuerpos de agua, los cuales pueden tener efectos carcinogénicos, causan eutrofización y perturbaciones en la vida acuática. El proceso Fenton, es un proceso avanzado de oxidación que utiliza sales de hierro (Fe2+) solubles como catalizadores en presencia de H2O2 a pH ácido. En la presente investigación, con el objetivo de valorizar un material natural basado en óxidos de hierro proveniente de Acerías de Paz del Río en el departamento de Boyacá, Colombia, se llevó a reacción dicho material como catalizador en el proceso tipo Fenton frente a dos colorantes usados como modelo en reacciones de degradación: Cristal Violeta (CV) y Fucsina Ácida (FA). El material se caracterizó a través de diferentes técnicas, encontrándose una baja área superficial (27 m2/g), diferentes fases de hierro, dentro de las cuales predominan la siderita, goethita y hematita y una composición elemental mayoritaria para hierro y oxígeno. La evaluación de la actividad catalítica mostró que este material es capaz de reducir la cantidad de Cristal Violeta (CV) hasta el 90% y de Fucsina Ácida (FA) hasta un 80% en 8 h, partiendo en ambos casos de una concentración de contaminante de 50 mg/L, así mismo el valor de carbono orgánico total (TOC) se redujo hasta 34% en CV y 36% en FA, y en los ciclos de reúso el TOC se redujo al 46% y 51% luego del primer ciclo para el CV y la FA respectivamente. Se encontró que la cantidad de hierro lixiviado en la solución es de 6 mg/L, lo cual indica que el proceso catalítico es heterogéneo. (Texto tomado de la fuente). One of the main problems of the textile industry is the high number of dyes deposited in water bodies, which can have carcinogenic effects, cause eutrophication, and disturb aquatic life. The Fenton process is an advanced oxidation process that uses soluble iron salts (Fe2+) as catalysts in the presence of H2O2 at acid pH. In this investigation, with the aim of valorize a natural material based on iron oxides, coming from Acerías de Paz del Río in Boyacá, Colombia, this material was used as a catalyst in the Fenton process against two dyes used as a model in degradation reactions: Crystal Violet (CV) and Acid Fuchsin (FA). The material was characterized through different techniques, finding a low specific surface area (27 m2/g), different iron crystalline phases, predominantly siderite, goethite and hematite, and a majority elemental composition for iron and oxygen. The evaluation of the catalytic activity showed that this material can reduce the amount of Crystal Violet (CV) up to 90% and of Acid Fuchsin (AF) up to 80% in 8 h, starting in both cases from a contaminant concentration of 50 mg/L, likewise, the Total Organic Carbon (TOC) value was reduced up to 34% in CV and 36% in AF, and in the reuse cycles, the TOC was reduced to 46% and 51% after the first cycle for CV and AF respectively. The amount of iron leached was found to be 5 mg/L, indicating that the catalytic process is heterogeneous. Incluye anexos Maestría Magíster en Ciencias - Química Catálisis ambiental

El presente trabajo de investigación evalúa la capacidad máxima de adsorción que tiene la clinoptilolita modificada con surfactante (SMZ), la clinoptilolita ácida (HCC), el carbón activado y biosorbentes, para el tratamiento de tres antibióticos de uso común; la dicloxacilina, la ampicilina y el meropenem contenidos en aguas sintéticas. Se realizaron experimentos termodinámicos, con los equilibrios por lotes de adsorbente para determinar, por medio de curvas de calibración en el espectrofotómetro ultravioleta visible, las cantidades de antibiótico absorbidas y posteriormente realizar el ajuste de los datos experimentales a los modelos de isotermas de adsorción de Langmuir, Freundlich y Dubinin-Radushkevich. Los datos experimentales tuvieron un mejor ajuste al modelo de Dubinin-Radushkevich lo que indica que la adsorción se da por la distribución de energía gaussiana en una superficie heterogénea, siendo el carbón activado el adsorbente con mayor selectividad ya que tiene interacciones con los tres antibióticos con una capacidad de adsorción máxima por unidad de peso de biosorbente entre 21 y 140 mg/g y una afinidad por los antibióticos entre 59 y 248 mol2/kJ2, seguida de la SMZ que tuvo una fuerte capacidad de adsorción de dicloxacilina entre 266 a 494 mg/g y alta afinidad entre 385 a 625 mol2/kJ2 y finalmente la HCC que tuvo capacidad de adsorción solo para el meropenem entre 15 a 17 mg/g y una afinidad entre 160 y 488 mol2/kJ2. Estos valores fueron comparados con otros artículos de investigación en el que evaluaban la capacidad de adsorción de antibióticos que tienen el carbón activado a partir de Azolla filiculoides y la cascara de arroz, donde se concluyó que la clinoptilolita modificada con surfactante, la clinoptilolita acida y el carbón activado tuvieron más capacidad y afinidad de adsorción hacia los antibióticos. Ingeniero Ambiental http://unidadinvestigacion.usta.edu.co Pregrado

RESUMEN La contaminación ambiental en México ha representado un problema de gran interés científico, político y social desde las últimas décadas del siglo XX. Algunas alternativas propuestas para disminuir la cantidad de contaminación han sido la creación y protección de las áreas verdes en la ciudad, leyes que protejan los ecosistemas y la regulación del crecimiento y extensión de la población hacia zonas prohibidas. El objetivo de este escrito es brindar una crítica y opinión con fundamento en los hechos más relevantes acontecidos en México haciendo un énfasis especial en el primer semestre del 2019, con el fin de exponer la gravedad de este problema y concientizar a la población acerca del cambio de hábitos y comportamientos respecto a las malas prácticas en materia ambiental. No se trata de preocuparnos por el futuro, sino por el presente y darle peso a lo que realmente es importante; la economía es siempre variable, por lo que forzar un crecimiento de esta en lugar de tratar problemas ambientales resulta una decisión fatal. En general, se comenta que si queremos un cambio debemos empezar desde abajo, y ese “abajo” simboliza al pueblo, por lo que no es necesario esperar a que el gobierno emplee nuevos métodos o promueva leyes que protejan el ambiente para tener la iniciativa u obligación moral de hacer una diferencia. ABSTRACT Environmental pollution in Mexico is a problem of scientific, political and social interest since the last decades of the XX century. Some alternatives proposed for decreased the amount of pollution have been the creation and protection of green areas in the city, laws that protect the ecosystems and the regulation of the population growth and extension to prohibited areas. The purpose of this paper is to provide a critique and opinion based on the most relevant events in Mexico making a special emphasis on the first half of 2019, in order to expose the seriousness of this problem and raise public awareness about changing practices and bad habits in environmental matters. We must not worry about the future, but about the present and give weight to what is really important; the economy is always variable, so force an economic halt instead of treating environmental problems is a fatal decision. In general, we commented that if we want changes we must start from below, and this “below” symbolizes the people, so wait for the government employ new methods or promote laws that protect the environment to have the initiative or moral obligation to make a difference is not necessary., {"references":["Secretaría del Medio Ambiente [sede web]. México: Gobierno de la Ciudad de México; 2019 [acceso 16 de junio de 2019]. Hoy no circula. 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RESUMEN Lemna minuta es una macrófita flotante de amplia distribución en ecosistemas lénticos, que puede ser útil en el desarrollo de experimentos ecofisiológicos y ecotoxicológicos debido a su potencial sensibilidad a contaminantes acuáticos como toxinas y metales pesados. Para estos, inicialmente se deben establecer cultivos axénicos con sus poblaciones bajo condiciones de laboratorio, los cuales requieren técnicas de limpieza para sus frondas que aún no han sido definidas. Se adaptó el método de Acreman en su tiempo de exposición y concentración de hipoclorito de sodio, propuesto para la desinfección de las especies pertenecientes al género Lemna L. (Lemnoideae) a partir de colonias nativas. Las colonias se obtuvieron de un humedal de la ciudad de Bogotá, y posteriormente se aclimataron y desinfectaron en diferentes tiempos y soluciones de hipoclorito. Los resultados más adecuados para la remoción de algas epífitas y otros microrganismos de las frondas, sin presentar alta mortalidad de las colonias, se obtuvieron, respectivamente, en las concentraciones 0,5 % (45 y 30 segundos) y 0,25 % (60 segundos) de hipoclorito. Por el contrario, el tiempo de exposición de 60 segundos propuesto por el método Acreman (0,5%) resultó en la mortalidad total de las frondas (100 %). Se sugiere utilizar una solución de hipoclorito de sodio 0,5% en un tiempo de exposición menor o igual a 45 segundos para la desinfección de colonias de L. minuta con fines experimentales. ABSTRACT Lemna minuta is a floating macrophyte widely distributed in lentic ecosystems, which may be useful for development of ecophysiological and ecotoxicological experiments, due to its sensitivity to water pollutants such as toxins and heavy metals. Axenic cultures and cleaning techniques of fronds from their populations under laboratory conditions have not yet been defined. Acreman method was modified in exposure time and concentration of sodium hypochlorite for disinfection from native colonies of species belong to genus Lemna L. (Lemnoideae). The colonies were obtained from an urban wetland of Bogota city, and they were acclimatized and disinfected at different times with hypochlorite solutions. The most suitable results for the removal of epiphytic algae and other microorganisms of the fronds, without showing high mortality of colonies, were obtained, respectively, in 0,5 % (45 and 30 seconds) and 0,25 % (60 seconds) hypochlorite concentrations. By contrast, the exposure time of 60 seconds proposed by Acreman method (0,5 %) resulted in total mortality of fronds (100 %). This report suggests use a solution of 0,5 % sodium hypochlorite in an exposure time of 45 seconds or less for disinfect colonies of L. minuta with experimental purposes.

RESUMEN : Las aguas residuales hospitalarias son reconocidas hoy en día como una de las principales fuentes de ingreso de contaminantes tales como los antibióticos y analgésicos al medio natural, por lo cual la búsqueda de procesos eficientes para su tratamiento es una necesidad. Así pues, en la presente investigación se evaluó la aplicación de un reactor foto-catalítico tipo CPC, construido con materiales de bajo costo y basado en la utilización de luz solar, para el tratamiento de aguas residuales hospitalarias. En primer lugar, se realizó la caracterización básica del reactor (determinación de volumen irradiado, tiempos de residencia, intensidad de radiación, régimen de flujo). Considerando dos compuestos farmacéuticos relevantes (ciprofloxacino (CIP) y diclofenaco (DFC), los cuales son típicamente hallados en aguas residuales hospitalarias y municipales), se desarrollaron los procesos de tratamiento, iniciando con el análisis del efecto de la intensidad de radiación y el régimen de flujo sobre la degradación por acción directa de la luz solar en el foto-reactor (fotólisis). Encontrándose que mayor intensidad de radiación solar y un flujo alto (Re~2500) favorece la eliminación de los fármacos. Luego, se examinó la degradación de CIP y DFC, en el sistema de reacción por el proceso Foto-Fenton solar (luz solar, hierro (II) y peróxido de hidrógeno); y el seguimiento cromatográfico (UHPLC) mostró que el foto-Fenton degradó hasta 10 veces más rápido que la fotolisis estos contaminantes indicadores. Dada la efectividad del foto-reactor usando en el sistema foto-Fenton, éste se aplicó a dos matrices complejas: un agua residual hospitalaria simulada (sintetizada en laboratorio) y un efluente real del Hospital de Tumaco (Nariño-Colombia), para la eliminación simultánea de CIP y DFC. En la primera agua (residual hospitalaria simulada) en 150 min (120 kJ/L de energía acumulada) de tratamiento se logró degradar 4.5 y 3.5 mg/L de ciprofloxacina y diclofenaco respectivamente. En la matriz real (la cual es más compleja), luego de 180 min (550 kJ/L de energía acumulada) de tratamiento en el reactor se removió 1 y 2 mg/L de ciprofloxacina y diclofenaco correspondientemente. Por lo tanto, fue posible concluir que en el foto-reactor, los contaminantes pueden ser degradados por acción de la luz solar, la degradación de CIP y DFC es más eficiente al utilizar el sistema foto-Fenton y que dicho sistema es aplicable para el tratamiento de agua residual hospitalaria, mostrando que un foto-reactor de bajo costo y con fuente de irradiación gratuita y abundante en nuestro país (la luz solar) es una alternativa viable para el procesamiento de matrices acuosas con sustancias problemáticas como los efluentes hospitalarios.

RESUMEN El plomo (Pb) es un metal pesado cuyas características físico-químicas lo convierten en un contaminante ambiental persistente, bioacumulable y de alta toxicidad. La biorremediación surge como una alternativa con múltiples ventajas en comparación con los tratamientos convencionales para remover contaminantes como metales pesados de aguas residuales, basándose en las capacidades de tolerancia y mecanismos de resistencia de los microorganismos. Con el fin de conocer la tolerancia de Pseudomonas spp. al plomo presente en aguas contaminadas, se obtuvieron cuatro aislados nativos, procedentes de aguas residuales colectadas en el río del Valle de Aburrá (zona norte), los cuales se caracterizaron bioquímicamente. Se realizaron bioensayos de tolerancia en diferentes concentraciones de plomo por difusión en agar, como prueba tamiz, y determinación de la concentración mínima inhibitoria, determinando la viabilidad del microorganismo en cada exposición. No se presentó diferencia significativa para la tolerancia al plomo entre los aislados, identificados bioquímicamente como Pseudomonas aeruginosa, ni entre las diferentes concentraciones de plomo a las cuales fueron expuestos los aislados. A partir de estos resultados, se discute a cerca de los mecanismos reportados por diferentes autores, mediante los cuales Pseudomonas spp. puede actuar en presencia de Plomo. De esta manera, se concluye que los aislados de Pseudomonas spp. presentan mecanismos de tolerancia y/o resistencia hasta concentraciones de 2500 mg/L en presencia de nitrato de plomo, como potenciales agentes que pueden integrarse en procesos que impulsan nuevas tecnologías de biorremediación. ABSTRACT Lead (Pb) is a heavy metal whose physicochemical characteristics make it a persistent environmental pollutant, bioaccumulable and highly toxic. Bioremediation emerges as an alternative with multiple advantages compared to conventional treatments to remove contaminants such as heavy metals from wastewater, based on the tolerance capacities and/or resistance mechanisms of microorganisms. In order to know the tolerance of Pseudomonas spp. to the lead present in contaminated waters, four native isolates were obtained, coming from wastewater collected in the north from Aburrá Valley River, which were characterized biochemically. Tolerance bioassay was carried out in different concentrations of lead by agar diffusion, as a screening test, and determination of the minimum inhibitory concentration, determining the viability of the microorganism in each exposure. There was no significant difference for lead tolerance between the isolates, identified biochemically as Pseudomonas aeruginosa, nor between the different concentrations of lead to which the isolates were exposed. From these results, we discuss about the mechanisms reported by different authors, by means of which Pseudomonas spp. can act in the presence of lead. In this way, it is concluded that the isolates of Pseudomonas spp. they present tolerance and/or resistance mechanisms up to 2500 mg/L in the presence of lead nitrate, as potential agents that can be integrated into processes that promote new bioremediation technologies.

198 p. En las últimas décadas se ha producido un gran aumento en la contaminación del medioambiente. El incesante uso de combustible fósil genera una gran contaminación atmosférica con las consecuentes alteraciones climáticas, además de los problemas de salud provocados por estas emisiones contaminantes. Estos combustibles son la principal fuente de energía para vehículos móviles, como lo son los vehículos agrícolas. Otra problemática generada en la actual agricultura intensiva es el uso de productos químicos utilizados para combatir las plagas indeseadas que merman y dañan la producción. Gran parte de estos productos suele terminar en el subsuelo contaminando las aguas freáticas. Abordando estas problemáticas, esta memoria de tesis doctoral presenta una serie de publicaciones de investigación para reducir la contaminación generada en las tareas agrícolas llevadas a cabo por sistemas automatizados. Concretamente, las 4 publicaciones expuestas en esta memoria de tesis doctoral por compendio de publicaciones se centran en la reducción contaminantes atmosféricos e hídricos utilizando sistemas robotizados para tratamientos de precisión aplicados en agricultura. Para las pruebas experimentales presentadas en estas publicaciones se han utilizado los vehículos robóticos e implementos desarrollados en el proyecto RHEA (European Union FP7-NMP 245986), las tareas agrícolas consideradas en estas publicaciones también han sido las desarrolladas dentro de este proyecto: (a) control de malas hierbas en cultivos agrícolas utilizando herbicidas; (b) control de malas hierbas en cultivos con surcos amplios y gran resistencia a temperaturas elevadas durante pequeños periodos de tiempo (como maíz, cebollas, ajos, puerros, etc.) mediante la aplicación directa de llamas; y (c) control de plagas en árboles aplicando insecticidas. Además, es importante tener en cuenta que gran parte de los resultados obtenidos se pueden extender a otras tareas, tanto del sector agrícola como de otros sectores. En primer lugar se presenta y analiza una metodología para reducir el combustible empleado en tareas agrícolas. Para ello se desarrolla un modelo de consumo de combustible del robot agrícola y una representación tridimensional del terreno para analizar y estudiar el consumo en cada instante y en cada zona del cultivo. Con estos datos se aplican una serie de algoritmos diseñados para buscar la mejor secuencia de actuación respecto al consumo de combustible por parte del robot agrícola para llevar a cabo la tarea correspondiente. Finalmente, se valida el método realizando una serie de pruebas experimentales en cultivos reales para las tres tareas agrícolas consideradas mediante el análisis de los resultados obtenidos. Los resultados demuestran que el uso de este tipo de métodos reduce significativamente el combustible empleado, y que considerar las alturas del terreno es especialmente interesante para tareas donde existen variaciones importantes en la masa del sistema. Cabe destacar que el método descrito también es válido para otras tareas, tanto agrícolas como de otro tipo. La segunda publicación presenta la reducción de los gases de escape nocivos para el medio ambiente y para la salud utilizando un sistema hibrido de energía. Para ello se reduce carga al motor de combustión interna añadiendo un sistema de abastecimiento energético eléctrico basado en fuentes limpias, el cual está formado por una pila de combustible, baterías y un panel fotovoltaico. Un primer estudio analiza que parte de la demanda energética es factible abastecer con el sistema eléctrico y se determinan los cambios más convenientes a realizar en los vehículos e implementos para un buen aprovechamiento del sistema hibrido de potencia. A continuación se desarrolla un modelo energético para calcular la demanda energética de las diferentes tareas, los picos de potencia y su valor medio, así como los demás datos necesarios para diseñar y dimensionar el sistema de abastecimiento de energía eléctrica. Finalmente, se analizan los gases de escape emitidos al utilizar este sistema hibrido de potencia y se comparan estos valores con los resultados obtenidos al utilizar el motor de combustión interna como única fuente de potencia. En esta comparación se obtiene que la reducción de gases contaminantes alcanza valores cercanos al 50%. La tercera publicación analiza el control de malezas en cultivos agrícolas mediante la aplicación precisa de herbicidas utilizando un sistema de sulfatación robotizado. En esta publicación se describe detalladamente el sistema robotizado para llevar a cabo una fumigación con herbicida sobre los parches de malezas en cultivos agrícolas, donde el mapa de malas hierbas puede ser conocido a priori o generado mientras se está realizando la tarea. Se presenta una serie de experimentos que demuestran que el uso de este sistema logra tratar más del 99% de las hierbas detectadas desperdiciando una cantidad mínima de herbicida. El uso de este tipo de sistemas reduce significativamente los productos químicos vertidos sobre el suelo que pueden llegar al nivel freático con la consecuente contaminación de las aguas subterráneas. Finalmente, la cuarta publicación expuesta en esta tesis doctoral describe y analiza un sistema para el tratamiento ecológico de malas hierbas en cultivos con gran resistencia al fuego y surcos amplios. Este sistema sustituye los productos químicos empleados (herbicidas) por energía calorífica, lo que hace que pueda ser utilizado tanto en la agricultura ecológica como en la sostenible. Esta energía puede ser proporcionada por fuentes limpias como los son los diferentes tipos de biogás. Además, este tratamiento térmico se centra en las zonas de las líneas de cultivo infestadas de hierba, aplicando un proceso de aricado entre dichas líneas. La publicación describe una serie de experimentos de campo que demuestran que este sistema es capaz de tratar el 91% de las malas hierbas germinadas junto a las líneas del cultivo (en estas pruebas todo el espacio entre líneas de cultivo es aricado) En las últimas décadas se ha producido un gran aumento en la contaminación del medioambiente. El incesante uso de combustible fósil genera una gran contaminación atmosférica con las consecuentes alteraciones climáticas, además de los problemas de salud provocados por estas emisiones contaminantes. Estos combustibles son la principal fuente de energía para vehículos móviles, como lo son los vehículos agrícolas. Otra problemática generada en la actual agricultura intensiva es el uso de productos químicos utilizados para combatir las plagas indeseadas que merman y dañan la producción. Gran parte de estos productos suele terminar en el subsuelo contaminando las aguas freáticas. Abordando estas problemáticas, esta memoria de tesis doctoral presenta una serie de publicaciones de investigación para reducir la contaminación generada en las tareas agrícolas llevadas a cabo por sistemas automatizados. Concretamente, las 4 publicaciones expuestas en esta memoria de tesis doctoral por compendio de publicaciones se centran en la reducción contaminantes atmosféricos e hídricos utilizando sistemas robotizados para tratamientos de precisión aplicados en agricultura. Para las pruebas experimentales presentadas en estas publicaciones se han utilizado los vehículos robóticos e implementos desarrollados en el proyecto RHEA (European Union FP7-NMP 245986), las tareas agrícolas consideradas en estas publicaciones también han sido las desarrolladas dentro de este proyecto: (a) control de malas hierbas en cultivos agrícolas utilizando herbicidas; (b) control de malas hierbas en cultivos con surcos amplios y gran resistencia a temperaturas elevadas durante pequeños periodos de tiempo (como maíz, cebollas, ajos, puerros, etc.) mediante la aplicación directa de llamas; y (c) control de plagas en árboles aplicando insecticidas. Además, es importante tener en cuenta que gran parte de los resultados obtenidos se pueden extender a otras tareas, tanto del sector agrícola como de otros sectores. En primer lugar se presenta y analiza una metodología para reducir el combustible empleado en tareas agrícolas. Para ello se desarrolla un modelo de consumo de combustible del robot agrícola y una representación tridimensional del terreno para analizar y estudiar el consumo en cada instante y en cada zona del cultivo. Con estos datos se aplican una serie de algoritmos diseñados para buscar la mejor secuencia de actuación respecto al consumo de combustible por parte del robot agrícola para llevar a cabo la tarea correspondiente. Finalmente, se valida el método realizando una serie de pruebas experimentales en cultivos reales para las tres tareas agrícolas consideradas mediante el análisis de los resultados obtenidos. Los resultados demuestran que el uso de este tipo de métodos reduce significativamente el combustible empleado, y que considerar las alturas del terreno es especialmente interesante para tareas donde existen variaciones importantes en la masa del sistema. Cabe destacar que el método descrito también es válido para otras tareas, tanto agrícolas como de otro tipo. La segunda publicación presenta la reducción de los gases de escape nocivos para el medio ambiente y para la salud utilizando un sistema hibrido de energía. Para ello se reduce carga al motor de combustión interna añadiendo un sistema de abastecimiento energético eléctrico basado en fuentes limpias, el cual está formado por una pila de combustible, baterías y un panel fotovoltaico. Un primer estudio analiza que parte de la demanda energética es factible abastecer con el sistema eléctrico y se determinan los cambios más convenientes a realizar en los vehículos e implementos para un buen aprovechamiento del sistema hibrido de potencia. A continuación se desarrolla un modelo energético para calcular la demanda energética de las diferentes tareas, los picos de potencia y su valor medio, así como los demás datos necesarios para diseñar y dimensionar el sistema de abastecimiento de energía eléctrica. Finalmente, se analizan los gases de escape emitidos al utilizar este sistema hibrido de potencia y se comparan estos valores con los resultados obtenidos al utilizar el motor de combustión interna como única fuente de potencia. En esta comparación se obtiene que la reducción de gases contaminantes alcanza valores cercanos al 50%. La tercera publicación analiza el control de malezas en cultivos agrícolas mediante la aplicación precisa de herbicidas utilizando un sistema de sulfatación robotizado. En esta publicación se describe detalladamente el sistema robotizado para llevar a cabo una fumigación con herbicida sobre los parches de malezas en cultivos agrícolas, donde el mapa de malas hierbas puede ser conocido a priori o generado mientras se está realizando la tarea. Se presenta una serie de experimentos que demuestran que el uso de este sistema logra tratar más del 99% de las hierbas detectadas desperdiciando una cantidad mínima de herbicida. El uso de este tipo de sistemas reduce significativamente los productos químicos vertidos sobre el suelo que pueden llegar al nivel freático con la consecuente contaminación de las aguas subterráneas. Finalmente, la cuarta publicación expuesta en esta tesis doctoral describe y analiza un sistema para el tratamiento ecológico de malas hierbas en cultivos con gran resistencia al fuego y surcos amplios. Este sistema sustituye los productos químicos empleados (herbicidas) por energía calorífica, lo que hace que pueda ser utilizado tanto en la agricultura ecológica como en la sostenible. Esta energía puede ser proporcionada por fuentes limpias como los son los diferentes tipos de biogás. Además, este tratamiento térmico se centra en las zonas de las líneas de cultivo infestadas de hierba, aplicando un proceso de aricado entre dichas líneas. La publicación describe una serie de experimentos de campo que demuestran que este sistema es capaz de tratar el 91% de las malas hierbas germinadas junto a las líneas del cultivo (en estas pruebas todo el espacio entre líneas de cultivo es aricado).

RESUMEN Las mediciones de turbiedad in situ y en continuo pueden ser utilizadas para estimar concentraciones en tiempo real de Sólidos Suspendidos Totales (SST) en hidrosistemas urbanos. Con el fin de obtener resultados confiables de SST a partir de mediciones de turbiedad in situ y en continuo, se desarrollaron una serie de métodos orientados a: (i) estimar concentraciones e incertidumbres asociadas en muestras instantáneas analizadas mediante métodos estándar de laboratorio, (ii) detectar muestras con baja representatividad mediante análisis de outliers multivariados, (iii) establecer relaciones funcionales entre SST y valores de turbiedad que puedan ser explotadas para obtener concentraciones en tiempo real, teniendo en cuenta las incertidumbres. Con base en los elementos mencionados arriba, se desarrolló una metodología para estimar concentraciones de SST a partir de mediciones de turbiedad in situ y en continuo, la cual fue codificada en Mat-Lab®, obteniendo como resultado un programa llamado DROP (Data Relationships Of water Pollutants). ABSTRACT Continuous in situ turbidity measurements can be used to estimate real-time TSS (Total Suspended Solids) concentrations in urban water systems. In order to obtain reliable TSS results from continuous in situ turbidity measurements, a set of methods were developed directed to: (i) assess concentrations and associated uncertainties for instantaneous samples applying lab reference methods, (ii) detect samples with low representativeness by means of multivariate outliers analysis, (iii) establish regression functions between TSS and turbidity values that could be used for obtaining real-time concentrations, accounting for uncertainties. Based on the above elements, a methodology for assessing TSS concentrations based on in situ and continuous turbidity measurements was constructed and coded in MatLab®, obtaining a program untitled DROP (Data Relationships Of water Pollutants).

Objetivos: Valorar la exposición a plomo y otros metales relacionados con los materiales de las tuberías, a través del agua de consumo de las zonas de abastecimiento de la Comunidad Autónoma del País Vasco. Métodos: Muestreo aleatorio de viviendas en las zonas de abastecimiento. Se tomaron 3.295 muestras en 154 zonas que abastecían al 87% de las viviendas de los abastecimientos de nuestra comunidad. Se utilizó el método de muestreo conocido como random day time. En todas las muestras se determinó el plomo, y en las zonas de mayor población también el níquel, el cobre y el cromo. La determinación del hierro fue opcional. Resultados: El 1,75% (0,85-2,64) de las viviendas de las zonas de abastecimiento superaba el valor de referencia establecido para el plomo (10µg/l), el 2,21% (0,97-3,46) el del hierro (200µg/l) y el 0,33% (0,11-0,55) el del níquel (20µg/l). Ninguna muestra superó los valores de referencia del cobre y el cromo (2mg/l y 50µg/l, respectivamente). Conclusiones: El problema de la cesión de metales desde las tuberías en las viviendas de la zonas estudiadas es residual. Las concentraciones de metales en el agua se encuentran, en la gran mayoría de las viviendas, por debajo de los valores de referencia, y no se considera necesario tomar medidas de carácter general. Los abastecedores deberán identificar la presencia de tuberías de plomo y su riesgo derivado en el programa de control y gestión de cada abastecimiento en particular, especialmente en aquellas zonas que no se han incluido o no han sido lo suficiente caracterizadas en este trabajo. Objectives: To evaluate exposure to lead and other metals from drinking water as a result of the materials used for pipes in the supply areas of the Basque Country (Spain). Method: Random sampling of properties in the supply areas was carried out. A total of 3,295 samples were taken in 154 areas, which together represented 87% of the properties supplied in our region. A method known as random day time sampling was used. Each sample was tested for lead, and samples from larger areas were also tested for nickel, copper and chromium. Testing for iron was optional. Results: A total of 1.75% (0.85-2.64) of the properties in the supply areas exceeded the reference value for lead (10µg/L), 2.21% (0.97-3.46) exceeded that for iron (200µg/L) and 0.33% (0.11-0.55) exceeded that for nickel (20µg/L). None of the samples exceeded the reference values for copper and chromium (2mg/L and 50µg/L, respectively). Conclusions: The problem of metals release from piping in the properties of the areas studied in the Basque Country is residual. For most of the properties, metal levels in water are below reference values and general measures are not required. Suppliers must identify the presence of lead piping and the risk due to this type of piping as part of the control and management program for each individual supply area and, in particular, in those areas not included or not fully analyzed in this study.

RESUMEN: Introducción: El empleo de la energía solar para la eliminación de contaminantes en aguas residuales, mediante el uso de un fotocatalizador adecuado, permite aprovechar directamente la energía solar que llega a la superficie terrestre para provocar una serie de reacciones químicas que dan lugar a la eliminación de compuestos orgánicos en las aguas de vertidos urbanos, industriales y agrícolas y cambiar el estado de oxidación de los metales pesados de tal forma que pasan de estar disueltos a una forma insoluble. Objetivo: Determinar la cinética de degradación y mineralización del colorante naranja reactivo 84 presente en aguas. Materiales y métodos: para determinar la cinética de degradación y mineralización del colorante naranja reactivo 84 durante la fotocatálisis, se comprobó el orden de la reacción para cada uno de los experimentos realizados, considerando tanto las concentraciones de color y DQO residuales; para, posteriormente, determinar las constantes de velocidad y los tiempos de vida media de color presente en el agua después de las 8 horas de tratamiento. Resultados: la concentración óptima de fotocatalizador y agente oxidante para la degradación del naranja reactivo 84 en una concentración en el agua de 340 mg/L encontradas en esta investigación son: 40 mg/L de TiO2 y 2 mLH2O2/L sin inyección de aire ya que este disminuye el porcentaje de degradación final del colorante. Conclusión: Una de las tecnologías de este tipo que resulta atractiva para la descontaminación de aguas con sustancias orgánicas tóxicas es la degradación fotocatalítica basada en el uso de dióxido de titanio (TiO2 ) como fotocalizador y luz ultravioleta solar de baja energía (320-390 nm). ABSTRACT: Introduction: The use of sunlight to eliminate contaminants from waste water by the use of an appropriate photocatalizer, allows the direct use of the solar energy that comes to earth, starting several chemical reactions that eliminate organic compounds from waste water with urban, industrial and agro cultural origins, and change the oxidation status of heavy metals in a way that they turn from a issolved form to an insoluble one. Objective: To determine the kinetics of degradation and mineralization of reactive orange 84 dye present in water. Materials and methods: To determine the kinetics of degradation and mineralization of the Orange reactive 84 dye during photocatalisys, we proved the order of the reaction for each experiment made, considering the color concentrations and remaining chemical demand of oxygen (OCD) to, later, determine the constants of velocity and life time media of the color present in the water after the 8 hours of treatment. Results: The optimal concentration of photocatalyst and oxidation agent to degrade the reactive orange 84 in a concentration in water of 340mg/L found in our research were: 40 mg/L of TiO2 and 2 mLH2O2/L with no air injection, because it diminishes the percentage of final degradation of the dye. Conclusion: One of the technologies of this kind that can be interesting for decontaminating water with toxic organic substances is the photocatalitycal degradation based on the use of titanium dioxide (TiO2) as photocatalyst and low energy ultra-violet sunlight (320-390nm). COL0040402