Interpretación multivariante de la composición elemental de rocas sedimentarias

Los sedimentos juegan un papel muy importante como medio de transporte de materiales y como sumidero y reservorio de ETTs (Elementos Traza Tóxicos) debido a su baja biodegradabilidad y a su persistencia en el medio. La procedencia de los ETTs puede ser natural, asociada a la geoquímica de la roca madre y a la actividad volcánica de la región, o antropogénica, como consecuencia de actividades humanas como minería, industria o agricultura. El conocimiento de la geoquímica de los sedimentos, además de facilitar la comprensión de los efectos de los procesos químicos naturales o antrópicos sobre el medio ambiente, permite conocer los fenómenos de transporte de partículas y de movilización y dispersión de ETTs, y predecir así el riesgo medioambiental debido a la carga metálica del sedimento. En este trabajo se han estudiado sedimentos procedentes de dos provincias argentinas, Salta y Santa Cruz, ambas ubicadas en ambientes sedimentarios similares. Se tomaron muestras de cuatro zonas no alteradas por actividad antrópica de la provincia de Salta, espaciadas de 2 a 5 metros verticalmente de la misma columna estratigráfica, y se compararon con muestras no alteradas de la provincia Santa Cruz para estudiar si había diferencias y similitudes significativas geoquímicas entre zonas alejadas (1300 km aprox.), con diferente historia geológica. Los elementos mayoritarios se analizaron por Fluorescencia de Rayos X (FRX) y los elementos a nivel de trazas o ultratrazas por ICP-MS, empleando un tratamiento de muestras ácido siguiendo la norma US-EPA 3052. Los resultados experimentales se analizaron mediante herramientas estadísticas univariantes y multivariantes para tener una mejor visualización de la variabilidad espacial en la composición química de los sedimentos. El análisis univariante (gráficos box plot) ha demostrado que hay ciertas diferencias según la zona en la composición elemental de los sedimentos investigados, sobre todo, las muestras de la provincia Santa Cruz difieren del resto de muestras tomadas en la provincia de Salta en el contenido de elementos mayoritarios como Fe, K, Mn, Na, P, S y Ti. Para el resto de los elementos minoritarios, traza y ultratraza no se ha observado gran variabilidad espacial. El análisis multivariante (análisis clúster jerárquico y análisis en componentes principales) ha permitido agrupar variables y muestras por su similitud, y relacionar las diferentes zonas espaciales con la composición de los sedimentos. Las diferencias composicionales más acusadas se han observado entre las muestras de las dos provincias, Salta y Santa Cruz, evidenciando diferencias en la geoquímica de ambas regiones. No obstante, dentro de las muestras procedentes de Salta también se ha observado una débil variabilidad, debida probablemente a la presencia de estratos sedimentarios con composición geoquímica ligeramente diferente. Por último, se ha comparado la composición elemental de las muestras de sedimentos con la composición media de la corteza terrestre mediante el cálculo del factor de enriquecimiento. De los resultados numéricos puede extraerse que los sedimentos analizados en este trabajo no están anormalmente enriquecidos en elementos tóxicos o potencialmente tóxicos, luego no constituyen un riesgo inmediato para el medio ambiente.Departamento de Química AnalíticaMáster en Técnicas Avanzadas en Química. Análisis y Control de Calidad Químico

Estudio de la comprensión de las leyes de Newton en alumnos de 4º ESO y de 1º Bachillerato

En la enseñanza de las ciencias, en particular de la física y la química, se ha observado que los alumnos suelen enfrentar dificultades para comprender ciertos conceptos en estas disciplinas. Estas dificultades persisten a lo largo del tiempo y se extienden a nivel global, lo que plantea un problema fundamental que requiere una investigación educativa exhaustiva. En este sentido, se han llevado a cabo numerosas investigaciones educativas en las últimas décadas con el objetivo de identificar las dificultades específicas y determinar las mejores soluciones propuestas para abordarlas. Este trabajo de fin de máster se centra en los contenidos sobre las leyes de Newton con el objetivo de buscar dificultades en la compresión de dichas leyes, tanto en alumnos de 4ºESO como en alumnos de 1º de Bachillerato. Para ello se han empleado como herramienta cuestionarios antes (pretest) y después (postest) de ver los contenidos sobre las leyes de Newton de dos centros, uno concertado situado en Valladolid y otro público en Palencia. El análisis de los resultados de los cuestionarios nos da noción de las ideas previas de las que parten los alumnos y si estas ideas cambian después de dar los contenidos sobre las leyes de Newton y observar si se ha logrado un aprendizaje significativo. Los resultados presentados resultarán valiosos para investigaciones futuras en el ámbito de la enseñanza, ya que permitirán desarrollar secuencias de enseñanza-aprendizaje que tengan en cuenta las ideas previas de los alumnos. Esto, a su vez, fomentará un aprendizaje más significativo en los estudiantes.In the teaching of science, particularly physics and chemistry, it has been observed that students often face difficulties in understanding certain concepts in these disciplines. These difficulties persist over time and extend globally, posing a fundamental problem that requires comprehensive educational research. In this regard, numerous educational studies have been conducted in recent decades to identify specific difficulties and determine the best proposed solutions to address them. This master's thesis focuses on the content related to Newton's laws with the aim of identifying difficulties in understanding these laws among students in 4th year of secondary school and 1st year of high school. To achieve this, pretest and postest questionnaires were used as tools before and after covering the content on Newton's laws in two schools, one concerted located in Valladolid and another public in Palencia. The analysis of the questionnaire results provides insights into the students' prior knowledge and whether these ideas change after being exposed to the content on Newton's laws and observing if significant learning has been achieved. The presented results will be valuable for future research in the field of education as they will enable the development of teaching and learning sequences that consider students' prior knowledge. This, in turn, will encourage more meaningful learning for the students.Departamento de Física AplicadaMáster en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanzas de Idioma

Evaluation of forward osmosis and low-pressure reverse osmosis with a tubular membrane for the concentration of municipal lwastewater and the production of biogas

Producción CientíficaCurrently, freshwater scarcity is one of the main issues that the world population has to face. To address this issue, new wastewater treatment technologies have been developed such as membrane processes. Among them, due to the energy disadvantages of pressure-driven membrane processes, Forward Osmosis (FO) and Low-Pressure Reverse Osmosis (LPRO) have been introduced as promising alternatives. In this study, the behavior of a 2.3 m2 tubular membrane TFO-D90 when working with municipal wastewater has been studied. Its performances have been evaluated and compared in two operating modes such as FO and LPRO. Parameters such as fouling, flow rates, water flux, draw solution concentration, organic matter concentration, as well as its recovery have been studied. In addition, the biogas production capacity has been evaluated with the concentrated municipal wastewater obtained from each process. The results of this study indicate that the membrane can work in both processes (FO and LPRO) but, from the energy and productivity point of view, FO is considered more appropriate mainly due to its lower fouling level. This research may offer a new point of view on low-energy and energy recovery wastewater treatment and the applicability of FO and LPRO for wastewater concentration.Junta de Castilla y León y Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) - (grant CLU 2017-09, CL-EI-2021-07, VA088G19, and UIC 082 and UIC 334)Ministerio de Ciencia e Innovación - (project PID2019-109403RB-C21/AEI/10.13039/501100011033

Ecological risk evaluation and removal of emerging pollutants in urban wastewater by a hollow fiber forward osmosis membrane

Producción CientíficaForward osmosis (FO) is a promising technology for the treatment of urban wastewater. FO can produce high-quality effluents and preconcentrate urban wastewater for subsequent anaerobic treatment. This membrane technology makes it possible to eliminate the pollutants present in urban wastewater, which can cause adverse effects in the ecosystem even at low concentrations. In this study, a 0.6 m2 hollow fiber aquaporin forward osmosis membrane was used for the treatment of urban wastewater from the Valladolid wastewater treatment plant (WWTP). A total of 51 Contaminants of Emerging Concern (CECs) were investigated, of which 18 were found in the target urban wastewater. They were quantified, and their ecotoxicological risk impact was evaluated. Different salts with different concentrations were tested as draw solutions to evaluate the membrane performances when working with pretreated urban wastewater. NaCl was found to be the most appropriate salt since it leads to higher permeate fluxes and lower reverse saline fluxes. The membrane can eliminate or significantly reduce the pollutants present in the studied urban wastewater, producing water without ecotoxicological risk or essentially free of pollutants. In all cases, good recovery was achieved, which increased with molecular weight, although chemical and electrostatic interactions also played a role.Ministerio de Ciencia e Innovación/Agencia Estatal de Investigación (AEI)/10.13039/501100011033 - (project PID2019-109403RBC21

Estudio del efecto de la fertilización en suelos agrícolas

El suelo ejerce un papel importante en la producción agrícola, ya que participa en el crecimiento y nutrición de las plantas. Por ese motivo, este Trabajo de Fin de Grado se centra en estudiar el efecto que ejercen los fertilizantes sobre los suelos agrícolas en relación con los contenidos en P, materia orgánica y una serie de elementos químicos que incluye a Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd y Pb. Las 46 muestras de suelo fueron suministradas por el Dr. Fabricio D. Cid de la Universidad de San Luis (Argentina) y proceden de dos localidades distintas, Agustoni y Anguil, de la Pampa (Argentina) y separadas por 100 km. En cada una de las localidades se muestrearon 2 parcelas, abonadas con fertilizante orgánico o inorgánico, muestreando a dos profundidades, en la capa superficial entre 0-5 cm y en la profundidad entre 5-20 cm. Las muestras se caracterizaron por Difracción de Rayos X (DRX), encontrando sílice y plagioclasas como fases mayoritarias. Las muestras de Agustoni (Módulo Pavón, MP) presentan menor homogeneidad que las muestras de Anguil (Módulo INTA, MI) que se encuentran principalmente con la misma composición cristalográfica. El estudio de la materia orgánica del suelo se realizó por digestión mediante el método Walkley-Black por volumetría redox, mientras que para la determinación del P extraíble, se empleó el método Olsen utilizando espectrofotometría UV-VIS. Para el resto de los parámetros se empleó la norma EPA-3051, consistente en un tratamiento de las muestras con ácido nítrico, ayudado por microondas, y su posterior determinación por ICP-OES e ICP-MS, validando previamente el procedimiento con el correspondiente Material de Referencia Certificado. Las concentraciones de los distintos elementos no superaron los valores límites en suelos para uso agrícola, según la Norma Argentina. Los resultados de %MO y P extraíble se estudiaron por separado mediante análisis de varianza (ANOVA´s) y diagramas de cajas y bigotes (box-plots) y también conjunto con los resultados procedentes de la EPA-3051, por medio de Análisis en Componentes Principales (ACP) y Análisis de Conglomerados (AC). En todos los casos se detectaron diferencias y similitudes de comportamiento tanto entre los elementos como entre las muestras. En el caso de los elementos, lo más característico es la agrupación Zn, Cr, Ni, Cd, P y P extraíble, que se comporta siempre de forma contraria al resto de los elementos analizados. No obstante, lo más relevante ha sido que el factor que ejerce mayor influencia al realizar el estudio ha sido la zona en la que están situadas las parcelas estudiadas, mientras que los efectos de la profundidad y el tipo de fertilizante no han tenido efecto significativo en el presente estudio.Grado en Químic