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La complejidad de la dimensión física en la problemática costera del Golfo de Urabá, Colombia.
El Golfo de Urabá es un sector litoral estratégico para Colombia. El papel de la zona costera en las obras de infraestructura y los planes de desarrollo del área es un elemento prioritario que debe ser considerado y analizado en detalle. Los procesos de erosión y sedimentación que ocurren actualmente se han reconocido desde hace varias décadas como uno de los ejes de sus problemas ambientales. En este trabajo se hace un análisis de la complejidad física del problema a través de la integración del conocimiento actual y el análisis de datos obtenidos en el Crucero Oceanográfico Urabá 1, con el fin de detectar patrones a escala del Golfo y vacíos en la información así como obtener una visión integrada de los procesos costeros con las dinámicas de transporte. En el sector norte dominan los procesos erosivos que tienen diferentes connotaciones en la costa oriental y occidental. Las direcciones dominantes de deriva no permiten que los sedimentos arenosos del río Atrato se distribuyan hacia estas costas, mientras que se acumulan en el sector sur. Hay diferentes aspectos sobre la dispersión y acumulación de sedimentos que requieren mayor estudio, dentro de los cuales resalta el caso de la sedimentación de Bahia Colombia, vital para el transporte del producto regional.The Gulf of Uraba is an strategic littoral region for Colombia. The coastal zone role on infrastructure and development planning is a prionty and should be considered and analyzed in detail. The erosion - sedimentation processes in the gulf have been recognized since several decades ago as one of the central axes of the environmental problems there. This work presents an analysis of the physical complexity of the problem through an integration of the present knowledge and new data collected during the Oceanographic Cruise Urabá 1. The goal is to obtain an integrated vision of the coastal processes and the transport dynamics in the gulf. Towards the north region erosion is dominant with different connotations on the east and western flanks. Dominant littoral drift direction doesn't allow sand sediments from Atrato river to be distributed towards these coasts, while they are accumulated at the south region. There are several issues about sediment dispersion and accumulation that requiere further studies, among these, sedimentation of Colombia Bay, which is vital for the regional product transport
Thermodynamic Simulation of the RDX-Aluminum Interface Using ReaxFF Molecular Dynamics
We use reactive molecular dynamics (RMD) simulations to study the interface between cyclotrimethylene trinitramine (RDX) and aluminum (Al) with different oxide layers to elucidate the effect of nanosized Al on thermal decomposition of RDX. A published ReaxFF force field for C/H/N/O elements was retrained to incorporate Al interactions and then used in RMD simulations to characterize compound energetic materials. We find that the predicted adsorption energies for RDX on the Al(111) surface and the apparent activation energies of RDX and RDX/Al are in agreement with ab initio calculations. The Al(111) surface-assisted decomposition of RDX occurs spontaneously without potential barriers, but the decomposition rate becomes slow when compared with that for RDX powder. We also find that the Al(111) surface with an oxide layer (Al oxide) slightly increases the potential barriers for decomposition of RDX molecules, while α-Al_2O_3(0001) retards thermal decomposition of RDX, due to the changes in thermal decomposition kinetics. The most likely mechanism for the thermal decomposition of RDX powder is described by the Avrami–Erofeev equation, with n = 3/4, as random nucleation and subsequent growth model. Although the decomposition mechanism of RDX molecules in the RDX/Al matrix complies with three-dimensional diffusion, Jander’s equation for RDX(210)/Al oxide and the Zhuralev–Lesokin–Tempelman (Z-L-T) equation for RDX(210)/Al_2O_3(0001) provide a more accurate description. We conclude that the origin of these differences in dynamic behavior is due to the variations in the oxide layer morphologies
Characterization of rice yield based on biomass and SPAD-based leaf nitrogen for large genotype plots
The use of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) images for biomass and nitrogen estimation offers multiple opportunities for improving rice yields. UAV images provide detailed, high-resolution visual information about vegetation properties, enabling the identification of phenotypic characteristics for selecting the best varieties, improving yield predictions, and supporting ecosystem monitoring and conservation efforts. In this study, an analysis of biomass and nitrogen is conducted on 59 rice plots selected at random from a more extensive trial comprising 400 rice genotypes. A UAV acquires multispectral reflectance channels across a rice field of subplots containing different genotypes. Based on the ground-truth data, yields are characterized for the 59 plots and correlated with the Vegetation Indices (VIs) calculated from the photogrammetric mapping. The VIs are weighted by the segmentation of the plants from the soil and used as a feature matrix to estimate, via machine learning models, the biomass and nitrogen of the selected rice genotypes. The genotype IR 93346 presented the highest yield with a biomass gain of 10,252.78 kg/ha and an average daily biomass gain above 49.92 g/day. The VIs with the highest correlations with the ground-truth variables were NDVI and SAVI for wet biomass, GNDVI and NDVI for dry biomass, GNDVI and SAVI for height, and NDVI and ARVI for nitrogen. The machine learning model that performed best in estimating the variables of the 59 plots was the Gaussian Process Regression (GPR) model with a correlation factor of 0.98 for wet biomass, 0.99 for dry biomass, and 1 for nitrogen. The results presented demonstrate that it is possible to characterize the yields of rice plots containing different genotypes through ground-truth data and VIs
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
General Multiobjective Force Field Optimization Framework, with Application to Reactive Force Fields for Silicon Carbide
Inhibition of Hotspot Formation in Polymer Bonded Explosives Using an Interface Matching Low Density Polymer Coating at the Polymer–Explosive Interface
In order to elucidate how shocks in heterogeneous materials affect decomposition and reactive processes, we used the ReaxFF reactive force field in reactive molecules dynamics (RMD) simulations of the effects of strong shocks (2.5 and 3.5 km/s) on a prototype polymer bonded explosive (PBX) consisting of cyclotrimethylene trinitramine (RDX) bonded to hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB). We showed earlier that shock propagation from the high density RDX to the low density polymer (RDX ? Poly) across a nonplanar periodic interface (sawtooth) leads to a hotspot at the initial asperity but no additional hotspot at the second asperity. This hotspot arises from shear along the interface induced by relaxation of the stress at the asperity. We now report the case for shock propagation from the low density polymer to the high density RDX (Poly ? RDX) where we find a hotspot at the initial asperity and a second more dramatic hotspot at the second asperity. This second hotspot is enhanced due to shock wave convergence from shock wave interaction with nonplanar interfaces. We consider that this second hotspot is likely the source of the detonation in realistic PBX systems. We showed how these hotspots depend on the density mismatch between the RDX and polymer and found that decreasing the density by a factor of 2 dramatically reduces the hotspot. These results suggest that to make PBX less sensitive for propellants and explosives, the binder should be designed to provide low density at the asperity in contact with the RDX. Based on these simulations, we propose a new design for an insensitive PBX in which a low density polymer coating is deposited between the RDX and the usual polymer binder. To test this idea, we simulated shock wave propagation from two opposite directions (RDX ? Poly and Poly ? RDX) through the interface matched PBX (IM-PBX) material containing a 3 nm coating of low density (0.48 g/cm3) polymer. These simulations showed that this IM-PBX design dramatically suppresses hotspot formation
Mortalidad evitable en los estados colindantes de la frontera México-Estados Unidos, 1999-2001 y 2009-2011
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Global economic burden of unmet surgical need for appendicitis
Background: There is a substantial gap in provision of adequate surgical care in many low-and middle-income countries. This study aimed to identify the economic burden of unmet surgical need for the common condition of appendicitis. Methods: Data on the incidence of appendicitis from 170 countries and two different approaches were used to estimate numbers of patients who do not receive surgery: as a fixed proportion of the total unmet surgical need per country (approach 1); and based on country income status (approach 2). Indirect costs with current levels of access and local quality, and those if quality were at the standards of high-income countries, were estimated. A human capital approach was applied, focusing on the economic burden resulting from premature death and absenteeism. Results: Excess mortality was 4185 per 100 000 cases of appendicitis using approach 1 and 3448 per 100 000 using approach 2. The economic burden of continuing current levels of access and local quality was US 73 141 million using approach 2. The economic burden of not providing surgical care to the standards of high-income countries was 75 666 million using approach 2. The largest share of these costs resulted from premature death (97.7 per cent) and lack of access (97.0 per cent) in contrast to lack of quality. Conclusion: For a comparatively non-complex emergency condition such as appendicitis, increasing access to care should be prioritized. Although improving quality of care should not be neglected, increasing provision of care at current standards could reduce societal costs substantially
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