Tendencias de la investigación en Ingeniería Ambiental

Esta obra incluye las memorias del Simposio “Tendencias de la Investigación en Ingeniería Ambiental”, organizado por el Grupo de Investigaciones y Mediciones Ambientales (GEMA), realizado en la Universidad de Medellín en agosto de 2007. El texto está conformado por 14 capítulos agrupados en cuatro partes. En la primera se agrupan los trabajos relacionados con la calidad y alternativas de tratamiento del agua e hidráulica ambiental (capítulos 1 al 4). La segunda trata temas relacionados con la contaminación atmosférica y calidad del aire (capítulos 5 al 6). La tercera está relacionada con las tecnologías ambientales para la recuperación y conservación de suelos (capítulos 7 al 10) y la cuarta y última comprende las temáticas asociadas con la sostenibilidad ambiental del territorio (capítulos 11 al 14). En este sentido, estamos convencidos del valioso aporte que el libro dará a la comunidad científica, por ser este un documento de divulgación de resultados de investigación en ingeniería ambiental.PRÓLOGO............13 PRESENTACIÓN.............15 PRIMERA PARTE CALIDAD Y ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DEL AGUA HIDRÁULICA AMBIENTAL Capítulo 1 PRETRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES MEDIANTE FOTO-FENTON SOLAR A ESCALA INDUSTRIAL ACOPLADO A BIOTRATAMIENTO CON FANGOS ACTIVOS INMOVILIZADOS Manuel Ignacio Maldonado, Isabel Oller, Wolfgang Gernjak, Sixto Malato 1.1 INTRODUCCIÓN............19 1.2 MATERIALES Y MÉTODOS.............21 1.2.1 Reactivos............21 1.2.2 Determinaciones analíticas.............22 1.2.3 Dispositivo experimental.............23 1.3 R ESULTADOS Y DISCUSIÓN............ 27 1.3.1 Tratamiento foto-Fenton solar............27 1.3.2 Biotratamiento mediante fangos activos inmovilizados.............33 1.3.3 Sistema combinado foto-Fenton solar-biológico aeróbico............35 1.4 CONCLUSIONES............. 42 Capítulo 2 DEGRADACIÓN DE LA ATRAZINA EN SOLUCIÓN ACUOSA USANDO RADIACIÓN UV Y PROCESOS DE OXIDACIÓN AVANZADA Margarita Hincapié, Gustavo Peñuela, Manuel I. Maldonado, Sixto Malato 2.1 INTRODUCCIÓN..............47 2.2 SECCIÓN EXPERIMENTAL..............53 2.2.1 Materiales.............53 2.2.2 Metodología...............53 2.2.3 Determinación analítica..............55 2.2.4 Determinación de la toxicidad...............55 2.3 R ESULTADOS Y DISCUSIÓN...............56 2.3.1 Hidrólisis..............56 2.3.2 Fotólisis y fotocatálisis con TiO2 Degussa P25.............56 2.3.3 Efecto de los agentes oxidantes peróxido de hidrógeno y persulfato de sodio en la fotocatálisis..............59 2.3.4 Proceso foto Fenton..............63 2.3.5 Evaluación de los aniones inorgánicos durante los dos tratamientos.............66 2.3.6 Cuantificación e identificación de los productos de degradación...............68 2.3.7 Evaluación de la toxicidad...............71 2.4 CONCLUSIONES...............74 Capítulo 3 HUMEDALES ARTIFICIALES PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Nazly E. Sánchez P., Gustavo A. Peñuela M., Juan C. Casas Z. 3.1 INTRODUCCIÓN...............81 3.2 MARCO TEÓRICO...............83 3.2.1 Humedales construidos para el tratamiento de aguas residuales..............84 3.2.2 Clasificación de los humedales.............85 3.2.3 Ventajas y desventajas de los humedales subsuperficiales..............87 3.2.4 Aspectos a considerar en los humedales subsuperficiales..............88 3.3 MATERIALES Y MÉTODOS.................89 3.3.1 Diseño y construcción de los humedales a escala piloto..............89 3.3.2 Componentes del agua residual sintética................90 3.3.3 Siembra y aclimatación de plantas............... 90 3.3.4 Muestreos............91 3.4 R ESULTADOS Y DISCUSIÓN..............91 3.4.1 pH..............91 3.4.2 Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5)..............92 3.4.3 Carbono orgánico total (COT)................94 3.5 CONCLUSIONES................95 Capítulo 4 DESCRIPCIÓN DE LA DINÁMICA OCEANOGRÁFICA DEL GOLFO DE URABÁ UTILIZANDO MEDICIONES DE CAMPO Luis Javier Montoya Jaramillo, Francisco Mauricio Toro Botero 4.1 INTRODUCCIÓN...............103 4.2 DATOS Y MÉTODOS................107 4.3 DISCUSIÓN..............118 4.4 CONCLUSIONES............. 120 SEGUNDA PARTE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Y CALIDAD DEL AIRE Capítulo 5 IMPACTO DE LAS MOTOCICLETAS EN LA CALIDAD DEL AIRE. ESTUDIO DE CASO: MONTERÍA Carlos Alberto Echeverri Londoño 5.1 INTRODUCCIÓN.................127 5.2 MATERIALES Y MÉTODOS...............131 5.2.1 S elección de los sitios de medición...............131 5.2.2 Período de medición................131 5.2.3 Parámetros seleccionados...............132 5.2.4 Equipos y materiales utilizados..............132 5.2.5 Índices de calidad del aire..............133 5.2.6 Legislación.............. 138 5.2.7 Inventario de emisiones..............141 5.3 RESULTADOS...............142 5.3.1 Calidad del aire y calidad acústica................142 5.3.2 Emisiones vehiculares.............150 5.3.3 Inventario de emisiones.............155 5.4 CONCLUSIONES.............. 158 5.5 RECOMENDACIONES............. 160 Capítulo 6 ROMPIMIENTO DE LA INVERSIÓN TÉRMICA EN EL VALLE DE ABURRÁ Ángela M. Rendón, José F. Jiménez, Carlos Palacio 6.1 INTRODUCCIÓN...............163 6.2 MEDICIÓN DE VARIABLES ATMOSFÉRICAS..............164 6.3 CAMPAÑAS DE MEDICIÓN.............165 6.4 RESULTADOS..............166 6.5 CONCLUSIONES................170 TERCERA PARTE TECNOLOGÍAS AMBIENTALES PARA LA RECUPERACIÓN Y CONSERVACIÓN DE SUELOS Capítulo 7 ESTRUCTURA MODELO DE LA PARTÍCULA FUNDAMENTAL DEL COMPOST Carlos E. Arroyave M., Carlos A. Peláez J. 7.1 INTRODUCCIÓN..............177 7.2 MATERIALES Y EQUIPOS.............178 7.2.1 Materias primas y planta de compostaje............178 7.2.2 Obtención de fracciones............. 182 7.2.3 Análisis estadístico.............184 7.3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN.............184 7.3.1 Caracterización fisicoquímica del material de RSUsf...........184 7.3.2 Tamaño de partícula.............185 7.3.3 Análisis instrumental................187 7.3.4 Modelo de partícula..............194 7.4 CONCLUSIONES..............195 Capítulo 8 DEGRADACIÓN DE HEXACLOROCICLOHEXANO (HCH) CON HONGOS DE PODREDUMBRE DE LA MADERA Juan Carlos Quintero Díaz, Gumersindo Feijoo, Juan Manuel Lema 8.1 INTRODUCCIÓN..............199 8.2 MATERIALES Y MÉTODOS..............204 8.2.1 Microorganismos.............204 8.2.2 Ensayos de selección de los hongos de podredumbre de la madera.............204 8.2.3 Ensayos de degradación de HCH en medio líquido.............205 8.2.4 Ensayos de degradación de HCH en sobre suelo contaminado.............205 8.2.5 Extracción y análisis de los isómeros de HCH.............208 8.3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN..............209 8.3.1 Selección de los microorganismos.............209 8.3.2 Degradación de HCH en medio líquido.............210 8.3.3 Degradación de HCH en fase sólida.............212 8.4 CONCLUSIONES.............. 220 Capítulo 9 AVANCES EN LA PROPAGACIÓN ASIMBIÓTICA IN VITRO DE ORQUÍDEAS CON ESPECIAL ÉNFASIS EN EL GÉNERO CATTLEYA Liliana R. Botero, María A. Jaramillo, Óscar O. Ossa R., Tatiana Saldarriaga F., Estefanía Ortiz R. 9.1 INTRODUCCIÓN...............227 9.2 MATERIALES Y MÉTODOS...............231 9.2.1 Evaluación de la metodología de desinfección de cápsulas de orquídeas.............231 9.2.2 Evaluación del efecto de un abono comercial y un suplemento comercial de banano............239 9.3 R ESULTADOS Y DISCUSIÓN..............242 9.3.1 Ensayos de desinfección...............242 9.3.2 Resultados del efecto de un abono comercial y un suplemento de banano comercial....246 9.4 CONCLUSIONES..............254 Capítulo 10 MOVILIDAD DEL BRAVONIL 720 (CLOROTALONILO) A TRAVÉS DE LA ZONA NO SATURADA Y SATURADA DE UN ACUÍFERO LIBRE SIMULADO Idalia Jacqueline López Sánchez, Gustavo Antonio Peñuela Mesa 10.1 INTRODUCCIÓN...............259 10.2 MATERIALES Y MÉTODOS...............261 10.3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN..............269 10.4 CONCLUSIONES..............292 CUARTA PARTE SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL DEL TERRITORIO Capítulo 11 LA RESPONSABILIDAD SOCIAL EMPRESARIAL COMO COMPONENTE DE SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL John Fredy López Pérez 11.1 INTRODUCCIÓN...............299 11.2 UNA LECTURA DE LA SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL DESDE UN PUNTO DE VISTA SOCIAL..............300 11.3 EL CONCEPTO DE LA RESPONSABILIDAD SOCIAL EMPRESARIAL...............303 11.4 LA RESPONSABILIDAD SOCIAL COMO ESPACIO PARA L A SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL.............309 11.5 ESBOZOS DE UN CASO: EL SECTOR ELÉCTRICO COLOMBIANO..............311 11.6 CONCLUSIONES..............319 Capítulo 12 DETERMINACIÓN ESPACIAL DE ÁREAS DE IMPORTANCIA ESTRATÉGICA El caso de microcuencas abastecedoras de acueductos veredales del municipio de Medellín Joaquín Hincapié, Álvaro Lema 12.1 INTRODUCCIÓN................323 12.2 LA NOCIÓN DE ÁREA DE IMPORTANCIA ESTRATÉGICA...............325 12.3 LA IDEA DE LOS SERV ICIOS AMBIENTALES..............328 12.4 ESTRATEGIA METODOLÓGICA EN LA IDENTIFICACIÓN Y DETERMINACIÓN DE LAS ÁREAS DE IMPORTANCIA ESTRATÉGICA............332 12.5 L OS RESULTADOS DEL MODELO...............359 12.6 CONCLUSIONES............. 361 Capítulo 13 LA EDUCACIÓN AMBIENTAL EN LA TRANSFORMACIÓN DE LA CULTURA Luz Ángela Peña Marín, Alba Miriam Vergara Vargas 13.1 INTRODUCCIÓN..............369 13.2 APROXIMACIÓN CONCEPTUAL...............370 13.2.1 La reflexividad...............372 13.2.2 La construcción del otro...............374 13.2.3 El discurso.............. 372 13.2.4 La autonomía y la participación..............375 13.2.5 La educación ambiental y el desarrollo humano..............378 13.2.6 Base conceptual de la educación ambiental..............380 13.2.7 Contexto sociocultural..............382 13.2.8 Diagnóstico de la educación ambiental y la administración de los recursos naturales..............392 13.2.9 Criterios corporativos de educación ambiental.............394 13.3 CONCLUSIONES...............398 Capítulo 14 ENFOQUE CONCEPTUAL DE UN SISTEMA DE INDICADORES AMBIENTALES PARA LA EVALUACIÓN DE LOS POT: municipios del Valle de San Nicolás Oriente Antioqueño Carolina Arias Muñoz, Diana Elizabeth Valencia Londoño, Boris Puerto López 14.1 INTRODUCCIÓN...............401 14.2 ENFOQUE CONCEPTUAL DEL SISTEMA DE INDICADORES..............406 14.2.1 Primera aproximación: el enfoque de impacto ambiental..............406 14.2.2 Enfoque sistémico: de la sostenibilidad ambiental..............408 14.3 PROPUESTA FINAL DE INDICADORES E ÌNDICE DE SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL DEL POT ISAPOT.............424 14.4 R EFLEXIONES FINALES..............42

Eco-epidemiological analysis of rickettsial seropositivity in rural areas of Colombia: A multilevel approach

ABSTARCT: Rickettsiosis is a re-emergent infectious disease without epidemiological surveillance in Colombia. This disease is generally undiagnosed and several deadly outbreaks have been reported in the country in the last decade. The aim of this study is to analyze the eco-epidemiological aspects of rickettsial seropositivity in rural areas of Colombia where outbreaks of the disease were previously reported. A cross-sectional study, which included 597 people living in 246 households from nine hamlets in two municipalities of Colombia, was conducted from November 2015 to January 2016. The survey was conducted to collect sociodemographic and household characteristics (exposure) data. Blood samples were collected to determine the rickettsial seropositivity in humans, horses and dogs (IFA, cut-off = 1/128). In addition, infections by rickettsiae were detected in ticks from humans and animals by real-time PCR targeting gltA and ompA genes. Data was analyzed by weighted multilevel clog-log regression model using three levels (person, household and hamlets) and rickettsial seropositivity in humans was the main outcome. Overall prevalence of rickettsial seropositivity in humans was 25.62% (95%CI 22.11-29.12). Age in years (PR = 1.01 95%CI 1.01-1.02) and male sex (PR = 1.65 95%CI 1.43-1.90) were risk markers for rickettsial seropositivity. Working outdoors (PR = 1.20 95%CI 1.02-1.41), deforestation and forest fragmentation for agriculture use (PR = 1.75 95%CI 1.51-2.02), opossum in peridomiciliary area (PR = 1.56 95%CI 1.37-1.79) and a high proportion of seropositive domestic animals in the home (PR20-40% vs 40% vs <20% = 3.14 95%CI 2.43-4.04) were associated with rickettsial seropositivity in humans. This study showed the presence of Rickettsia antibodies in human populations and domestic animals. In addition, different species of rickettsiae were detected in ticks collected from humans and animals. Our results highlighted the role of domestic animals as sentinels of rickettsial infection to identify areas at risk of transmission, and the importance of preventive measures aimed at curtailing deforestation and the fragmentation of forests as a way of reducing the risk of transmission of emergent and re-emergent pathogens

Molecular characterization of occult hepatitis B virus infection in patients with end-stage liver disease in Colombia.

ABSTARCT: Hepatitis B virus (HBV) occult infection (OBI) is a risk factor to be taken into account in transfusion, hemodialysis and organ transplantation. The aim of this study was to identify and characterize at the molecular level OBI cases in patients with end-stage liver disease. METHODS: Sixty-six liver samples were obtained from patients with diagnosis of end-stage liver disease submitted to liver transplantation in Medellin (North West, Colombia). Samples obtained from patients who were negative for the surface antigen of HBV (n = 50) were tested for viral DNA detection by nested PCR for ORFs S, C, and X and confirmed by Southern-Blot. OBI cases were analyzed by sequencing the viral genome to determine the genotype and mutations; additionally, viral genome integration events were examined by the Alu-PCR technique. RESULTS: In five cases out of 50 patients (10%) the criteria for OBI was confirmed. HBV genotype F (subgenotypes F1 and F3), genotype A and genotype D were characterized in liver samples. Three integration events in chromosomes 5q14.1, 16p13 and 20q12 affecting Receptor-type tyrosine-protein phosphatase T, Ras Protein Specific Guanine Nucleotide Releasing Factor 2, and the zinc finger 263 genes were identified in two OBI cases. Sequence analysis of the viral genome of the 5 OBI cases showed several punctual missense and nonsense mutations affecting ORFs S, P, Core and X. CONCLUSIONS: This is the first characterization of OBI in patients with end-stage liver disease in Colombia. The OBI cases were identified in patients with HCV infection or cryptogenic cirrhosis. The integration events (5q14.1, 16p13 and 20q12) described in this study have not been previously reported. Further studies are required to validate the role of mutations and integration events in OBI pathogenesis

Photography-based taxonomy is inadequate, unnecessary, and potentially harmful for biological sciences

The question whether taxonomic descriptions naming new animal species without type specimen(s) deposited in collections should be accepted for publication by scientific journals and allowed by the Code has already been discussed in Zootaxa (Dubois & Nemésio 2007; Donegan 2008, 2009; Nemésio 2009a–b; Dubois 2009; Gentile & Snell 2009; Minelli 2009; Cianferoni & Bartolozzi 2016; Amorim et al. 2016). This question was again raised in a letter supported by 35 signatories published in the journal Nature (Pape et al. 2016) on 15 September 2016. On 25 September 2016, the following rebuttal (strictly limited to 300 words as per the editorial rules of Nature) was submitted to Nature, which on 18 October 2016 refused to publish it. As we think this problem is a very important one for zoological taxonomy, this text is published here exactly as submitted to Nature, followed by the list of the 493 taxonomists and collection-based researchers who signed it in the short time span from 20 September to 6 October 2016

Influence of vegetation in urban noise levels

El objetivo del estudio fue evaluar la capacidad de la vegetación para mitigar el ruido en el valle de Aburrá. La metodología comprendió dos fases: la primera consistió en la revisión de información secundaria relacionada con dicha función de la vegetación, lo que permitió obtener las bases conceptuales para el posterior desarrollo experimental. En la segunda fase se realizó la medición de los niveles de ruido a 10 m de la fuente sonora (vía de alto tráfico vehicular) en zonas verdes públicas urbanas con diferentes coberturas vegetales (arbórea, arbustiva y arbórea-arbustiva) y sin vegetación. Los resultados no arrojaron diferencias significativas entres los sitios con vegetación y sin ella, lo que permite inferir que en las condiciones del estudio, caracterizadas por contar con unos pocos individuos arbóreos o arbustivos dispersos y poco densos, la vegetación no cumple un papel significativo en la disminución del ruido. Por lo tanto, para su control en zonas urbanas deben tomarse medidas diferentes a la plantación de árboles, o establecer barreras vivas más anchas, largas, altas y densas.The objective of the study was to assess the capacity of vegetation to reduce the noise in the Aburrá valley. The methodology comprised two phases: the first was the revision of secondary information related to the role of vegetation and to obtain the conceptual bases for further experimental development. The second phase was the measurement of noise levels 10 m from the sound source (high traffic road) in urban public green zones with different plant coverage (tree, shrub, and a mixture of trees and shrubs) and without vegetation. Results showed no significant differences between the sites with and without vegetation, allowing us to infer that under conditions of the study, characterized by having few individuals of trees and shrubs dispersed, the vegetation does not play a significant role in reducing noise. Therefore, for its control in urban areas measures other than the planting of trees must be taken, or wider, longer, denser, and higher live barriers should be established

Positive and negative effects of the COVID-19 pandemic on families of young children in rural Colombia and implications for child outcome research

BACKGROUND: The COVID-19 pandemic has impacted the lives of children and families worldwide. The objective of this study is to examine exposures and impact of the COVID-19 pandemic on preschool-aged children and caregivers in the Atlántico region of Colombia. METHODS: The COVID-19 Exposure and Family Impact Scales (CEFIS) questionnaire was administered in Fall 2021 to 63 caregivers of children in Sabanalarga, Colombia enrolled in a neurodevelopment study as healthy controls. The CEFIS assesses pandemic-related exposures/events and impact; higher scores indicate greater exposure and negative impact. Descriptive and correlation analyses among exposure and impact scores were conducted. RESULTS: Caregivers reported a mean (standard deviation[SD]) of 11.1 (3.2) among 25 COVID-19-related exposures/events; most common types included stay-at-home orders, school closures, disruptions to living conditions and income loss. Total number of events was correlated with higher caregiver (P \u3c .001) and child distress (P = .002). However, the mean (SD) impact score of 2.0 (0.6) suggests a trend toward more positive impact than negative. Caregivers reported improvements to sleep, exercise and family interactions. Some caregivers (n = 21) qualitatively reported negative effects including unemployment, fear/anxiety and inability to visit family, and positive effects such as unification, family closeness and spending more time with children. CONCLUSIONS: This study highlights the importance of comprehensively exploring positive and negative impacts of COVID-19 and families\u27 subsequent resilience and transformation. Using tools like the CEFIS, those seeking to mitigate negative impacts can contextualize data to better understand study outcomes and tailor services, resources and policy to families\u27 unique needs. CEFIS data likely depend on timing, economic/public health resources and cultural values; future work should prioritize understanding the generalizability of CEFIS findings across samples

Producción de biomasa y exopolisacáridos de grifola frondosa bajo cultivo sumergido utilizando fuentes de carbono no convencionales

Grifola frondosa es un hongo Basidiomycete comestible y medicinal que produce polisacáridos tipo glucanos (β-1,6 y β-1,3) con actividad antitumoral e inmunomoduladora. Para el presente trabajo, el objetivo fue evaluar la incidencia de diferentes fuentes de carbono (FC) en la producción de biomasa y exopolisacáridos (EPS), bajo condiciones de cultivo sumergido, utilizando un diseño estadístico factorial con dos factores: fuente de carbono (FC(1-7)) y medio (MB y MS). La máxima producción de biomasa micelial (21,10 ± 0,82) g/l y la máxima producción de EPS (6,53 ± 0,14) g/l se logró utilizando el medio MB suplementado con FC4. Además de lo anterior, se logró desarrollar un medio de cultivo que cumple con el objetivo de disminuir costos, de Col $18.455 a$656 por litro de medio, produciendo (14,14 ± 0,82) g/l de biomasa y (5,16 ± 0,14) g/l de EPS, utilizando el medio MS suplementando con FC4. Estos resultados abren nuevas alternativas y posibilidades en nuestro país para el desarrollo de productos a partir de esta especie con costos que estén al alcance de la población.Grifola frondosa is a Basidiomycete fungus edible and medicinal, it produces polysaccharides such a glucans (β-1,6 and β-1,3) with anti-tumor and inmuno-stimulating activity. For this work, the aim was evaluate the incidence of different carbon sources (FC) in biomass and exo-polymer (EPS) production, under submerged culture conditions, by using a factorial statistical design with two factors: carbon source (FC(1-7)) and medium (MB and MS). The maximal yield of mycelial biomass (21,10 ± 0,82) g/l and the maximal yield in EPS (6,53 ± 0,14) g/l was achieved by using the MB medium supplemented with FC4. Besides, it was possible to develop a medium that fulfills the objective of reducing costs from $18.455 to$656 Colombian pesos for each liter of medium used, which produces (14,14 ± 0,82) g/l of biomass and (5,16 ± 0,14) g/l of EPS, using the MS medium supplemented with FC4. This result opens new alternatives and possibilities in our country for developing products of this species with cost that can be reached by population