Ciencias e Ingeniería Ambientales
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- Fitorremediación de atrazina presente en suelo: uso de Medicago sativa y Lolium multiflorum Lam(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-11-22) Jaime Flores, NatalyLa recuperación del suelo de uso agrícola contaminado con plaguicidas que no están regulados, como la atrazina, es prioritaria, tanto para resarcir el daño ambiental, como para lograr producir alimentos inocuos, por ello, en este trabajo de investigación se propuso como alternativa biotecnológica la fitorremediación. Esta técnica se puede realizar in situ ya que no requiere de personal especializado para llevarla a cabo, genera pocos residuos y tiene gran versatilidad para tratar una alta diversidad de contaminantes. Se realizó un análisis comparativo entre dos sistemas de fitorremediación utilizando semillas de raigrás criollo y alfalfa, se evaluaron otros dos sistemas de semillas de raigrás criollo y alfalfa, pero con la adición de nutrientes, así como dos controles de suelo sin planta. De los experimentos realizados, se determinó que la mayor degradación de atrazina (ATZ) en suelo fue para los sistemas de fitorremediación por raigrás criollo con 66.14% y fitorremediación por alfalfa con adición de nutrientes con 58.60%. De acuerdo con los resultados, se observó que la adición de nutrientes tiene un efecto positivo en las plantas mejorando sus características físicas, como aumento en la longitud de tallos con hojas y engrosamiento de las raíces, además de que se prolongó su tiempo de vida. Ambas especies poseen la capacidad de acumular ATZ en sus tallos con hojas; sin embargo, la mayor concentración se dio en el raigrás criollo con 22.86 mg kg-¹, respecto de alfalfa con 21.31 mg kg-¹. Además, en ambas especies se incrementó su capacidad fitoestabilizadora a causa de la adición de nutrientes, ya que las concentraciones que acumularon las especies en las raíces fueron 25.79 mg kg-¹ para raigrás criollo y 24.25 mg kg-¹ para alfalfa. Este estudio representa una gran aportación, ya que además de lograr remediar suelos contaminados, se promueven la agricultura sostenible y la seguridad alimentaria.
- Determinación de la capacidad de remoción de cromo hexavalente en suelo usando Helianthus annuus gigante y belleza otoñal(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-12) Hernández Bobadilla, Ana LiliaEl presente trabajo de investigación propone una técnica de tratamiento para atender la problemática de suelos contaminados con cromo hexavalente (Cr (VI)), el cual provoca daños significativos al medio ambiente, así como al ser humano debido a su alta toxicidad y permanencia. Por lo que, en este trabajo se evaluó un proceso de fitorremediación como alternativa para tratar un suelo contaminado con Cr (VI), debido a diversas ventajas; bajo costo de aplicación, buena eficiencia y que no requiere de personal especializado para realizarlo, ya que puede llevarse a cabo con prácticas agronómicas convencionales. Por lo que, en este trabajo se evaluó la eficiencia de procesos de fitorremediación aplicados en suelo acondicionado con Cr (VI), haciendo uso de las especies Helianthus annuus, en sus variantes de belleza otoñal y gigante, en un periodo de 8 a 10 semanas. Se evaluaron 2 procesos de fitorremediación por especie, donde en uno de ellos tenía la variante de contar con la presencia de Pseudomonas sp. en uno de ellos, por adición. Durante los procesos se determinó la concentración de Cr (VI) en las partes subterráneas y aéreas de las plantas utilizadas, en cada uno de los 4 procesos. Los sistemas de fitorremediación tuvieron una concentración inicial de Cr (VI) de 90.63 ± 0.018 mg kg-1, para el H. annuus belleza otoñal se obtuvo una remoción del 80.17% y un 54.72 % para el H. annuus gigante, a las 10 semanas, ambos en ausencia de Pseudomonas sp.. En el caso de los sistemas de fitorremediación en presencia de éste microorganismo, se partió de una concentración inicial de 93.15 ± 0.03 mg kg-1 donde para el caso del H. annuus belleza otoñal para la semana 10 se logró remover un 87.12 % de la concentración inicial y un 57.53% de la concentración inicial para el H. annuus gigante. Con lo anterior se demuestra que es más eficiente el H. annuus gigante en ausencia de Pseudomonas sp., caso contrario a la especie belleza otoñal donde obtuvo una mayor remoción a las 10 semanas en presencia del microorganismo. Por lo anterior la propuesta de utilizar la técnica de fitorremediación para suelos contaminados con Cr (VI) es viable, ya que el H. annuus demostró una alta eficiencia en la remoción del Cr (VI) presente en el suelo.
- Diseño de un sistema de humedales artificiales para la recuperación del arroyo Río Puerta Grande CDMX utilizando parámetros hidrológicos, hidrodinámicos, fisicoquímicos, químicos y biológicos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-11-11) Espejo Montes, Fatima de los AngelesLa contaminación ambiental ha causado daños y esto ha generado problemas, como la degradación de cuerpos de agua, tal es el caso del arroyo Río Puerta Grande ubicado al sur poniente de la Ciudad de México, el cual recibe descargas residuales, por lo que el objetivo de este proyecto consistió en diseñar un sistema de tratamiento con plantas macrófitas. Para lograrlo fue necesario realizar varias etapas de investigación. La primera etapa consistió en muestrear siete sitios a lo largo del arroyo, donde se determinaron parámetros fisicoquímicos y biológicos para conocer con mayor detalle la calidad del agua. En cuanto a los resultados analíticos, considerando la norma NOM-001-SEMARNAT-2021, parámetros como sólidos suspendidos totales, coliformes fecales y principalmente DBO (demanda bioquímica de oxígeno) y DQO (demanda química de oxígeno), no cumplieron con la normatividad. Mediante análisis in situ y ex situ de la calidad del agua, considerando Índices de Calidad del Agua (ICA's) con los modelos NSF, de Montoya y de León, la evaluación del agua del arroyo fue respectivamente “Muy contaminada” y “Muy mala” en ambos periodos. Por otro lado, fue necesario conocer el comportamiento hidrológico del arroyo en la microcuenca Tarango para determinar el escurrimiento base de las descargas sanitarias y el escurrimiento directo por lluvia. A partir de los datos obtenidos de los parámetros físicos, químicos y biológicos, se modelaron estos con el software ArcGIS, para obtener mapas de interpolación con el fin de interpretar las áreas con mayor concentración de cada parámetro en las dos estaciones, el color rojo representa las mayores concentraciones y el azul las inferiores, esto fue importante principalmente para OD (oxígeno disuelto), DBO, DQO y coliformes fecales, ya que son los parámetros que serán considerados como contaminantes en este arroyo. Para calcular el escurrimiento directo, el primer paso consistió en utilizar el método del polígono de Thiessen; las áreas de influencia de las estaciones vecinas se obtuvieron con base en las que tienen registros de otros años, ya que la referencia de Tarango, no contiene datos completos para el estudio. La precipitación ajustada se determinó con las Funciones de Distribución de Probabilidad (PDF), donde la Log Normal fue la que presentó el mejor ajuste. En este trabajo ha sido importante a través de los índices de Langelier (𝐼𝑠) determinar la naturaleza del agua en las dos estaciones, ya que este índice permite saber si existen mayores o menores cationes y aniones disueltos o relacionados con el material en suspensión. Se obtuvo la relación de iones metálicos disueltos y particulados, así como sus coeficientes de partición para las dos estaciones, lo cual fue necesario para el modelado. Por otra parte, con la modelación hidrodinámica del cuerpo de agua mediante el software Iber, utilizando las variables velocidad, profundidad, número de Froude y, considerando además la modelación de la calidad del agua del cauce, se logró determinar los valores de lo diferentes parámetros físicos, químicos y biológicos en cada uno de los sitios seleccionados a lo largo del cauce. En cuanto a la parte experimental del diseño del prototipo, se concluye que la planta hidrófita Eichhornia crassipes fue la que mejor remoción dio, por esta razón es la que se puede considerar para su uso dadas sus características adaptativas, ya que no requiere mucho mantenimiento y su reproducción es por cortos períodos de tiempo, para lo cual se propuso como la planta alternativa que se utilizó en este trabajo para diseño final del sistema de tratamiento de humedales con el cual se pretende eliminar los contaminantes DBO y coliformes fecales.
- Determinación de fuentes de PM₂.₅ en la Ciudad de México utilizando modelos de receptor(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-10-11) Millán Vázquez, FernandoEl presente trabajo se enfocó en caracterizar a las especies orgánicas e inorgánicas de los aerosoles atmosféricos PM2.5 colectadas sobre filtros de cuarzo en equipos High Vol en la Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco (UAM) rodeado por una zona industrial, residencial y vías transitadas, en la estación de monitoreo en la Merced (MER) rodeada de actividades comerciales y residenciales con alto tránsito vehicular durante las tres temporadas que se presentan en el año, seca fría de noviembre a febrero, seca caliente de marzo a junio y lluvia de julio a octubre. Las especies carbonáceas se determinaron por la técnica termo-óptica TOT-NIOSH y los iones inorgánicos solubles en agua se obtuvieron por cromatografía líquida en el Instituto de Ciencias y Cambio Climático en la UNAM. El análisis elemental se realizó por espectrometría óptica de plasma acoplado inducido (ICP-OES) y la concentración de los HAPs se determinó mediante cromatografía de gases acoplada a masas (GC-MS). Los estudios realizados son pocos y aislados, por lo que este trabajo tuvo una novedosa aportación en la determinación de la contribución de emisiones contaminantes de los distintos tipos de fuentes de partículas, así como conocer la variación temporal y espacial de las concentraciones de las especies tóxicas presentes en la atmósfera de la Ciudad de México. Con ello, la autoridad ambiental tendrá datos certeros sobre las fuentes que deben ser controladas, finalmente, se tienen resultados independientes del inventario de emisiones de la Ciudad de México.
- Impacto en la calidad del aire por la operación y ampliación del recinto portuario de Veracruz, México(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-09-24) González Rivera, Ana IsabelEl puerto de Veracruz es importante porque permite establecer rutas comerciales con países europeos, Estados Unidos y países de América Latina. En contraparte, los problemas de emisiones de contaminantes atmosféricos se incrementan y por consiguiente podrían presentar un riesgo ambiental y a la salud. Se realizó este trabajo de investigación con el objetivo de determinar el impacto ambiental en la calidad del aire debido a la operación y ampliación del Recinto Portuario de Veracruz. La metodología de investigación se realizó de 2019 a 2020, iniciando con la estimación de emisiones aplicando factores de emisión (FE) para CO₂, CH₄, CO, SO₂, PM₁₀, PM₂.₅, PST, NOX y HCNM, provenientes de los buques en etapa de hotelling y maniobra atracados en el puerto. Las emisiones estimadas se reportan en kg/año para CO₂; 31,177 en 2019 y en 2020 de 29,003. Las mayores concentraciones de emisiones estimadas para CO₂, NOx y SO₂ se presentaron en la etapa maniobra; específicamente para los buques portacontenedores, graneleros y tipo tanque. El CH₄ presentó las estimaciones más bajas en el período de estudio 0.294 kg/año en 2019 y 0.273 kg/año en 2020.
- Determinación de compuestos orgánicos potencialmente carcinógenos en PM₂.₅ presentes en dos sitios de la Zona Metropolitana del Valle de Toluca, Estado de México(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023) Montes Gorgua, YatziryEntre los componentes orgánicos de las PM₂.₅ se encuentran los HAPs y nitro-HAPs que pueden introducirse al organismo a través de las vías respiratorias, siendo compuestos que incorporan toxicidad a los seres vivos. Tras ser ingresados al organismo estos se distribuyen a lo largo de los tejidos en especial en los que contienen mayor contenido graso, siendo así los pulmones, la piel y tejido adiposo los órganos principalmente afectados por dichos compuestos orgánicos (Agudo, 2010). Entre los efectos de mayor preocupación están las enfermedades cancerígenas y mutagénicas (Meléndez Gálvez et al., 2016). La red de monitoreo de la Zona Metropolitana del Valle de Toluca (ZMVT) ha reportado un incremento considerable en la contaminación atmosférica en las últimas décadas. En el presente trabajo de investigación se monitorearon los niveles de concentración para HAPs y nitro-HAPs asociados a las PM₂.₅, se estimó su potencial carcinógeno y mutagénico y se determinaron las principales fuentes de emisión de estos compuestos en dos sitios de la ZMVT; San Mateo Atenco (SMA) y San Cristóbal Huichochitlán (SCH). El muestreo se realizó durante las tres temporadas del año; lluvia que corresponde a los meses de junio a octubre, seca fría en los meses de noviembre a febrero y seca caliente de marzo a junio (del 2022 al 2023). La temporada seca fría destacó por presentar las concentraciones más elevadas de PM₂.₅ llegando a tener como mediana de la concentración 43.8 µg/mᶾ (P10: 25.29 y P90: 295.35) en SCH y 33 μg/mᶾ (P10: 22.13 y P90:45.53) en SMA. Al igual que las PM₂.₅ los HAPs presentaron mayor concentración durante la temporada SF donde SMA presento 12.2 ng/mᶾ (P10: 1.45y P90: 26.44) mientras que en SCH 26.86 ng/mᶾ (P10:6.5 y P90: 70.5). Por otra parte, los nitro-HAPs cancerígenos se encontraron en menor concentración con respecto al total en ambos sitios, la mediana de la concentración durante la temporada seca fría fue de 2.2 ng/mᶾ (P10: 1 y P90: 8) donde 12% pertenece a los nitro-HAPs cancerígenos para SCH, para SMA se encontró que la mediana de la concentración fue de 1.7 ng/mᶾ (P10: 0.5 y P90: 2) con 11% para los nitro-HAPs cancerígenos. Se estimó el potencial cancerígeno de los HAPs, encontrando que sobrepasaba al de referencia propuesto por la Directiva del Parlamento Europeo con respecto al benzo[a]pireno equivalente de 1 ng/mᶾ en las tres temporadas en el sitio de SCH, mientras que en SMA se rebasó durante las temporadas seca fría y seca caliente. Se analizaron distintos sectores de la población y se encontró que la población infantil es la más propensa a sufrir enfermedades a causa de las concentraciones de los HAPs. Se realizaron correlaciones con los contaminantes criterio, donde se estimó que las posibles fuentes que contribuyen a la emisión de HAPs en SCH son las fuentes puntuales y móviles mientras que para SMA son las fuentes móviles.
- Evaluación de impactos ambientales de la disposición de pañales desechables(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-01-28) Guzmán Garduño, Saúl DaríoLos pañales desechables usados representan un enorme desafío con el actual sistema de manejo de residuos en México, ya que son catalogados de difícil reciclaje y se generan en grandes cantidades. Con la finalidad de mitigar las repercusiones sobre el ambiente causadas con el actual sistema de manejo de estos residuos, se han propuesto algunas técnicas biológicas como alternativas de aprovechamiento. Entre estas se encuentran: el composteo, la digestión anaerobia y la fermentación oscura. El presente estudio tuvo como propósito evaluar los impactos ambientales utilizando el análisis del ciclo de vida (ACV) de los tres procesos biológicos de tratamiento antes mencionados y la disposición en relleno sanitario, con la finalidad de comparar la repercusión ambiental entre estas técnicas, mediante un ACV enfocado, únicamente, en la etapa de disposición de residuos, utilizando el software SimaPro. Con un enfoque sobre los factores técnicos que intervienen en la disposición final de pañales, se estableció como unidad funcional el tratamiento de 1000 kg de pañales desechables usados, se establecieron los límites del sistema de manera que solo se contemplaron aquellas operaciones unitarias necesarias para el tratamiento de estos residuos conforme a las técnicas estudiadas en el Laboratorio de Tecnologías Sustentables de la UAM Azcapotzalco, en los casos de composteo, digestión anaerobia y fermentación oscura. Por su parte, el escenario del relleno sanitario contempló las entradas para sanitary landfill de la base de datos Ecoinvent 3.0. Se cuantificaron las entradas y salidas de cada sistema de manejo de pañales desechables analizados en este estudio, contemplando todas las operaciones unitarias involucradas, los requerimientos energéticos y de materiales necesarios, así como las emisiones esperadas para cada sistema. Se organizó la información de las entradas y salidas en listas de inventario y se procedió a su registro en el Software SimaPro utilizando la base de datos Ecoinvent 3. Finalmente, la evaluación de los impactos ambientales se realizó mediante el método Recipe midpoint versión jerarquista. Con base a los resultados de la evaluación de impacto ambiental, se determinó que el composteo es el método con menor impacto ambiental para el tratamiento de los residuos de pañales desechables, entre todas las opciones estudiadas.
- Selección y evaluación de impactos ambientales de un sistema descentralizado para el tratamiento diferenciado de las aguas residuales domésticas en una vivienda en la Ciudad de México(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023) Zaragoza Ayala, Dulce AlejandraEn el presente proyecto se evaluaron diferentes sistemas de tratamiento de aguas residuales descentralizados, preseleccionados para el tratamiento aguas grises generadas en una vivienda de Iztapalapa de tipo “Casa única en terreno con promedio de ocupantes de 4”. Vivienda definida como estudio de caso, tomando como referencia la alcaldía de la Ciudad de México que presenta mayores problemas de disponibilidad de agua entubada y cobertura de tratamiento de aguas residuales. La evaluación de los sistemas se realizó mediante las siguientes fases: Fase 1. Se identificaron y ponderaron indicadores que contribuyen a la sostenibilidad de los sistemas, siendo estos: demanda de área del sistema, así como su robustez, eficiencia de remoción de contaminantes, costos de inversión, requerimientos energéticos, emisión de gases de efecto invernadero, afectación paisajística, emisión de olores y generación de subproductos con valor económico o de reúso. Fase 2. Se preseleccionaron los posibles sistemas a instalar en el estudio de caso: reactor discontinuo secuencial, biológico de membranas, anaerobio de flujo ascendente, humedales artificiales y tanques sépticos. A partir de estos sistemas y los indicadores previamente definidos se realizó una compilación de su información técnica disponible. Fase 3. Se construyó una matriz de decisión constituida por los indicadores, su ponderación y los sistemas preseleccionados. A partir de la información obtenida en la Fase 2, se evaluaron las tecnologías de acuerdo con su cumplimiento en cada indicador. Asentada la evaluación, esta se ponderó para finalmente obtener la calificación por alternativa. Así, el reactor anaerobio de flujo ascendente obtuvo la mayor puntuación (72.4 puntos), seguido del reactor discontinuo secuencial con solo 2.8 puntos por debajo. Dado este resultado, los sistemas se compararon en función de los siguientes criterios: a) Calidad de efluente y gases de efecto invernadero por los productos gaseosos de la operación de los sistemas: donde el reactor discontinuo secuencial presentó efluentes de mejor calidad y menores emisiones de gases de efecto invernadero. b) Impacto ambiental por el tratamiento de las aguas grises del estudio de caso: los resultados mostraron que el reactor discontinuo secuencial fue la opción más sostenible ambientalmente.
- Remediación de suelos contaminados con hidrocarburos pesados utilizando biosurfactantes y surfactantes químicos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-10) Mata Guadarrama, Miguel AngelLa presencia de hidrocarburos en el suelo tiene un impacto negativo tanto en la salud humana como en el crecimiento de las plantas y la microbiota nativa. Con el aumento de la extensión de suelos contaminados por hidrocarburos de petróleo se han hecho esfuerzos para remediar esta contaminación, utilizando diversas alternativas como el bioventeo aerobio, la extracción de vapor, las biopilas, la fitorremediación, la bioaumentación y el lavado de suelos, que son los métodos más comúnmente empleados. Se considera que la remediación con surfactantes es un método eficaz, económico y rápido para la limpieza de suelos contaminados con compuestos orgánicos hidrofóbicos como los hidrocarburos. Este estudio se enfocó en la producción de biosurfactantes (ramnolípidos) por una cepa indígena de Pseudomonas sp. en un suelo impactado por hidrocarburos de fracción pesada, con el objetivo de utilizarlos para la remoción de la fracción pesada de hidrocarburos presentes en dicho suelo. Los ramnolípidos se obtuvieron de un medio de cultivo específico para Pseudomonas sp., utilizando aceite lubricante para motor 20W-50 como única fuente de carbono. De acuerdo con los resultados obtenidos, estos ramnolípidos tienen la capacidad de dispersar aceite en agua y formar emulsiones con un índice del 66% en aceites pesados. Se comparó la capacidad de remoción utilizando el biosurfactante con un surfactante químico (Tween 80) mediante lavado de suelos, evaluando además los efectos posteriores en el suelo después de cada lavado. Se utilizaron soluciones al 0.1% de ambos surfactantes, obteniendo remociones máximas de 32.31% y 42.71% para Tween 80 y ramnolípidos, respectivamente. Después de 15 días, la población de microorganismos incrementó en un 533% al utilizar ramnolípidos, mientras que al emplear Tween 80 disminuyó en un 93%. Además, se realizó una bioaumentación añadiendo el medio de cultivo enriquecido con microorganismos y ramnolípidos al suelo impactado, lo que dio como resultado una remoción máxima del 38.29% en 90 días. En contraste con el uso de ramnolípidos, la bioaumentación resultó en remociones de HFP similares al lavado de suelos, estando un 5% por debajo del lavado.
- Fitorremediación de suelo contaminado con cromo hexavalente empleando las especies Portulacaria afra y Cynodon dactylon(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-09-12) Reyes Lomelí, Karla PatriciaEl presente trabajo de investigación trata una propuesta biotecnológica factible para atender una problemática ambiental prioritaria como lo es la contaminación del suelo por cromo hexavalente (Cr(VI)), el cual es considerado altamente toxico. La fitorremediación es un tratamiento que brinda la oportunidad de identificar especies vegetales que son capaces de remediar los suelos y se basa en una tecnología económica y pasiva impulsada por la energía solar, en contraste con los tratamientos fisicoquímicos tradicionales, los cuales son costosos, alteran las propiedades del suelo y promueven la contaminación secundaria. Se evaluó la capacidad de fitorremediación de Cr(VI) de un suelo industrial contaminado empleando las especies vegetales Portulacaria afra (P. afra) y Cynodon dactylon (C.dactylon) durante 192 días de tratamiento. La concentración de Cr(VI) en el suelo al final del tratamiento con ambas especies fue menor que los límites establecidos por las regulaciones mexicanas para suelos de uso agrícola, domestico, comercial e industrial.