2. Maestría
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Tesis de la Escuela de Posgrado
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Item Estudio de degradación electroquímica de residuos lácteos usando electrodos a base de fieltro grafítico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-22) Obregón Castillo, Lus Renato; Kong Moreno, Maynard JorgeLa presente investigación se basa en la oxidación electroquímica para la degradación de efluentes con residuos lácteos, utilizando electrodos a base de fieltro grafítico directamente o con algunas modificaciones en su superficie, estos ofrecen muchas ventajas con respecto a otros electrodos, ya que son químicamente estables, son buenos conductores eléctricos y tiene una excelente fijación de algunas moléculas en su superficie. Por ello, en esta investigación se compara la eficiencia de diferentes sistemas de celdas en procesos electroquímicos para el tratamiento de muestras sintéticas que simulan el contenido de efluentes residuales de la industria láctea, teniendo como principios la oxidación anódica, y el proceso electro-Fenton. Para los diferentes sistemas de celda, se prepararon muestras sintéticas simulando residuos lácteos, donde se disolvió 8 gramos de leche en polvo en un litro de agua, utilizando las siguientes condiciones: pH 3, un voltaje de 8 V y una densidad de corriente de 140 A/m2 entre los electrodos en contacto con 200 mL de la muestra sintética, y por un tiempo máximo de 4 horas. Se registraron los cambios respecto a los valores iniciales de parámetros representativos para el tratamiento electroquímico en cuestión como, por ejemplo, turbidez, demanda química de oxígeno (DQO), contenido total de proteínas, en intervalos de 1 hora. Bajo las condiciones electrolíticas indicadas anteriormente, se observó que en la celda Fe/fieltro aumenta la eficiencia en la disminución del DQO, turbidez y contenido total de proteínas hasta de niveles de 86,88 %, 85,31 % y 78,91 % (Tabla 22), respectivamente. Esto implica un aumento en la eficiencia de remoción adicional de la demanda química de oxigeno (DQO), turbidez (NTU) y porcentaje total de proteínas de 9,05 %, 3,68%, 11,39% (Tabla 24), respectivamente, comparado a la celda estándar Fieltro / H2SO4 (pH = 3) / Fieltro.Item Validación de un método colorimétrico basado en nanopartículas de oro para la determinación de plomo (Pb+2) en muestras de agua para uso y consumo humano(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-04) Villanueva Villaueva, Miguel Omar; Coello de la Puente, Yves PaulEl plomo (Pb+2) es un contaminante ambiental de alto riesgo para la salud. La OMS establece un valor límite máximo permisible de plomo en el agua potable de 48.3 nM. En contraposición, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) describe efectos nocivos en el desarrollo neurológico a niveles de 10.1 nM de plomo en agua para el consumo humano. En la industria de los laboratorios analíticos, la cuantificación de Pb+2 en agua para uso y consumo humano está dominada por métodos basados en AAS, ICP/MS y ICP/OES. Estas metodologías carecen de sensibilidad para los niveles de concentración descritos por la EFSA. La metodología propuesta se basa en un sensor químico a partir de nanopartículas de oro de 14 nm de diámetro funcionalizadas con ácido maleico, capaz de detectar y reconocer al Pb+2 en solución de manera específica y selectiva, mediante la alteración del plasmón de resonancia de superficie localizado de las nanopartículas de oro como señal analítica detectable mediante espectrofotometría UV-Vis. La calidad del agua puede ser controlada a través de la medición de contaminantes ambientales por métodos que deben pasar previamente por una validación metodológica para brindar confiabilidad en los resultados analíticos. Entonces, debe validarse el método evaluando el desempeño de la metodología y estimando la incertidumbre del resultado. La validación demuestra que el método es lineal en un rango de concentraciones de 2.30 a 100 nM de Pb+2 con un coeficiente de determinación (r2) de 0.9948. La estimación de los límites de detección y cuantificación son 0.70 nM y 2.30 nM respectivamente. El método es veraz, al obtener 101.0% de recuperación para niveles de Pb+2 de 10 nM. Los interferentes estudiados en este trabajo no son fuente de error para los límites máximos permisibles (LMP) para la matriz de agua de uso y consumo humano descritos por el Ministerio de Salud del Perú.Item Desarrollo y optimización de un sensor químico portátil basado en la transferencia de energía entre nanopartículas de oro y rodamina B como agente fluorescente para la determinación de cianuro (CN-) en soluciones acuosas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-04) Veliz Portal, Lorena Amelia; Coello de la Puente, Yves PaulEl anión cianuro es un compuesto inorgánico que se origina de forma natural o antropogénica, y tiene la facilidad de transportarse largas distancias al estar presente, en pequeñas proporciones, dentro de las partículas de polvo que pueden desplazarse por el aire con facilidad. Este ion es altamente utilizado en la industria metalúrgica y en la extracción de oro y plata cuyos efluentes son luego desechados en las fuentes de agua más cercanas. En nuestro país existen innumerables mineras informales dedicadas a la extracción de oro utilizando cianuro. Estas empresas ponen en riesgo a las poblaciones y al medioambiente aledaño ya que no cuentan con medidas de seguridad y planes de contingencia, ni obedecen las regulaciones del estado. Hasta el día de hoy se han desarrollado numerosos métodos analíticos para la determinación de cianuro; sin embargo, la mayoría de ellos requieren largos tiempos de preparación de muestras y un análisis o instrumentación costosa. Frente a ello han surgido nuevas posibilidades para la detección del anión cianuro, entre ellos los ensayos colorimétricos y de fluorescencia basados en nanomateriales. Estos permiten una cuantificación con bajos límites de detección de manera rápida, precisa y con un tratamiento de muestra sencillo. En este trabajo se desarrolló y optimizó un nanosensor de nanopartículas de oro, caracterizadas por medio de las espectroscopía de UV-Vis y microscopía de fuerza atómica, basado en la transferencia de energía empleando un fluoróforo de bajo costo, la rodamina B, para la detección de cianuro. El sensor fue monitoreado por fluorescencia y demostró ser sensible y selectivo a cianuro obteniéndose un límite de detección de 2 μM. A su vez, el sensor se implementó en una plataforma portátil sin que esto comprometa la sensibilidad de su respuesta incluso en presencia de muestras de matrices complejas.Item Estudio del radón 222 y su progenie proveniente del suelo en la estación meteorológica Hipólito Unanue–PUCP(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-09) Torres Maldonado, Jordi Oscar; López Herrera, María ElenaEl estudio de la presencia del gas radón y su progenie en sitios relacionados con actividades de perforación de suelos como en ingeniería civil, arqueología, geología, minería, etc. es de interés actual, considerando que los trabajos que se realizan asociados a estas actividades son principalmente de excavación y remoción del suelo. Estas actividades originan que la salida de este gas desde el suelo se acentúe y se sume a la contribución producida por vibraciones naturales de los suelos. Se considera que la población o especialistas involucrados en estas actividades, están más expuestos a este gas radiactivo, debido a que la exposición es mayor que la que se produce en cualquier ambiente cotidiano. Como tema de la presente investigación, se plantea hacer un estudio del gas radón y su progenie proveniente del suelo en la Estación Meteorológica Hipólito Unanue (EMHU), localizada cerca al Muro Inca, zona arqueológica protegida que atraviesa el campus de la PUCP en la ciudad de Lima. La zona es elegida por su cercanía y fácil acceso para realizar las mediciones contando con los permisos respectivos y con el compromiso de no dañar o alterar los sitios de estudio. Mediante la técnica de huellas nucleares, con una metodología propia, se detecta el gas radón y su progenie proveniente del suelo, a diferentes alturas en pozos construidos para tal fin. El objetivo principal, es la medición de la concentración de radón a diferentes alturas que nos permite estudiar el proceso de exhalación de este gas desde el suelo. También se busca determinar si los niveles de radón están dentro de los niveles aceptables para la zona de estudio.Item Medición de Radón 222 en lugares de trabajo ubicados en sótanos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-07-09) Guevara Rojas, Vanessa Yuliana; López Herrera, María ElenaEl Radón-222 es un gas de origen natural el cual se produce a partir de la desintegración radiactiva natural del Uranio, que está presente en suelos y rocas. El Radón emana fácilmente del suelo y pasa al aire, donde se desintegra y emite partículas alfa y produce a su vez una serie de partículas de vida corta (Polonio-218, Polonio-214, y Polonio-210) que también decaen emitiendo partículas alfa. Las personas inhalan las partículas de vida corta, y estas pueden causar significativo daño a las células interiores de los bronquiolos y además pueden terminar conduciendo a la aparición de cáncer de pulmón. Por el motivo antes expuesto es de suma importancia medir y evaluar los niveles de exposición debido al Radón. En esta tesis se determina la concentración de Radón-222 en 27 lugares de trabajo ubicados en sótanos que pertenecen a 10 edificios en la ciudad de Lima- Perú. En las mediciones se emplean detectores LR -115 Tipo 2 los cuales se colocan sobre la pared de los sótanos en estudio en tres niveles, 40 cm, 100 cm 160 cm de altura medidos a partir del piso. Los detectores luego son grabados y leídos siguiendo el protocolo usado en el Laboratorio de del Grupo de Investigación de Técnica de Huellas Nucleares de la PUCP (GITHUNU-PUCP). Los resultados estadísticos demuestran que 12 lugares de trabajo presentaron niveles de concentración mayores a 150 Bq/m3 en diferentes periodos de medición. Se determinó que la distribución de concentración de Rn-222 en un recinto no es homogénea; habiendo mayores niveles de concentración en las zonas del recinto donde hay poca circulación de aire y menores niveles de concentración en las zonas donde hay mayor circulación de aire. Empleando el coeficiente de Pearson se evaluó la correlación de la concentración Rn-222 con la altura alrededor de los puntos de medición, donde dos ambientes mostraron correlación lineal entre estas variables. Empleando el coeficiente de correlación múltiple y de Pearson se logró evaluar la correlación de la concentración de Rn-222 con la humedad relativa y temperatura, en 20 ambientes de trabajo; un ambiente muestra una correlación lineal múltiple justificable entre estas variables, un ambiente muestra una correlación lineal positiva significativa entre la concentración y temperatura y un ambiente muestra una correlación lineal negativa significativa entre la concentración y la humedad relativa. Se concluyó que probablemente la ventilación es la variable que más influencia en los niveles de concentración de Radón en recintos con estas características.Item Mapeo de los niveles de Radón 222 en el distrito de San Martín de Porres (Lima-Perú) en el periodo 2015-2016(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-05-18) Liza Neciosup, Rafael Angel; López Herrera, María ElenaEl objetivo de este trabajo es determinar los niveles de Radón 222 y su progenie en interiores en el distrito de San Martín de Porres durante cinco periodos en los a~nos 2015-2016. Las mediciones se realizaron usando detectores pasivos de huellas nucleares de nitrato de celulosa (LR-115 tipo 2). Las mediciones se realizaron al interior de viviendas considerando diferentes parámetros como el material de construcción, edad de la vivienda, tipo de suelo entre otros, colocando dos detectores en diferentes ambientes de las viviendas. Para la adquisición de imágenes luego de haber sometido a los detectores a un tratamiento químico que revela las huellas latentes, se empleó el software V.4.0 del microscopio óptico marca Leica, que permite una mejor calidad en cuanto a la adquisición de imágenes. Para realizar el conteo de las huellas nucleares en los detectores luego de haber adquirido las imágenes mediante el microscopio se uso el software ImageJ, para el cual se implementó un macro que permite automatizar el proceso de conteo. Finalmente con los 125 puntos de medición se reportan valores promedio por vivienda en el rango de 103,0 Bq=m3 hasta los 218,9 Bq=m3, con los cual se ha elaborado el primer mapeo para el distrito de San Martín de Porres en el cual se muestra los variaciones de los niveles de concentraciones de Radón 222 ambiental y su progenie. Además se determinó que existe un 7,6% de probabilidad de superar el nivel de referencia de 200 Bq=m3 establecido por el IPEN.Item Mapeo de Radón 222 en interiores en el Distrito de Los Olivos (Lima - Perú) del 2015 al 2016(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-05-18) Torres Burga, Stwartk Alain; López Herrera, María ElenaEl Radón 222 gas radiactivo, emisor de partículas alfas, que proviene de la cadena de desintegración del Uranio 238; emana desde el subsuelo de forma natural hacia el medio ambiente y se concentra en mayor cantidad en ambientes cerrados, como por ejemplo habitaciones con poca ventilación. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) el gas Radón 222 es el segundo causante de muerte por cáncer de pulmón. Actualmente, muchos gobiernos y organismos internacionales han recomendado que las exposiciones al gas Radón en las casas sean conocidas y mitigadas en los casos necesarios. Sin embargo, en nuestro país no existe un marco legal so cial basado en estudios locales para interiores, requisito fijado por la Organización Internacional de Energía Atómica (IAEA). Se sabe que los niveles de Radón en viviendas varían ampliamente de un área a otra de acuerdo a la geología del lugar, e incluso para un solo tipo de suelo; los niveles de Radón varían dependiendo de las características de la casa y de los hábitos de vida de los ocupantes, as también por condiciones de ventilación, uso de aerosoles que incrementa los efectos sobre la salud de sus habitantes. Para identi ficar y medir Radón en diferentes viviendas, fue necesario realizar mediciones de las concentraciones de este gas usando detectores de trazas nucleares (LR 115 tipo 2, en modo desnudo) con el objetivo de hacer un mapeo en el distrito. Se realizaron muestreos en 5 periodos, comprendidos desde Octubre del 2015 hasta Enero del 2017, obteniendo as las concentraciones de Radón en el distrito de Los Olivos en el rango de 69,35 Bq=m3 a 364,08 Bq=m3. La data obtenida cumple con la Log normalidad por cada periodo de medición lo cual es característica en este tipo de investigaciones. Este trabajo forma parte del proyecto 120-PNICP-PIAP-2015 "Desarrollo de un sistema de monitoreo de Radón 222 ambiental mediante la técnica de huellas nucleares, en la ciudad de Lima - Perú", el cual abarca un monitoreo a gran escala en la ciudad de Lima, para establecer un precedente y conocer los niveles a los cuales se encuentra expuesta la población.Item Monitoreo de Radón 222 en la zona sur de Lima(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-11-08) Rojas Hancco, Jhonny Jonnatan; López Herrera, María ElenaExisten diversos estudios de las concentraciones de Radón 222 [36], los cuales comenzaron en minas, el objetivo de este tipo de estudios era determinar la dosis a la que estaban expuestos los trabajadores por diversas fuentes naturales entre ellas el Radón, las concentraciones de Radón 222 encontradas fueron muy elevadas llegando a la conclusión que las hijas del Radón 222 son las mas nocivas adicionándose a los efectos que causa el fumar, dado que el Radón 222 es un gas exhalado por el suelo y por tanto se encuentra en forma natural en la atmósfera cobra enorme importancia medir las concentraciones de Radón 222 en las viviendas y lugares de trabajo en el cual las personas pasamos la mayor parte de nuestras vidas. En este trabajo se muestra resultados de mediciones de Radón 222 en interiores (viviendas) de la zona sur de Lima (principalmente en el distrito de Villa el Salvador) y se analiza los resultados encontrados, así mismo la data encontrada será incluida en la elaboración del mapa de Radón 222 de Lima-Metropolitana. En la actualidad se acepta que la inhalación de los productos de decaimiento del Radón 222 incrementa la incidencia de cáncer al pulmón, estas observaciones han sido estudiadas por diversas organizaciones como la OMS (Organización Mundial de la Salud) [32], ICRP (según sus siglas en inglés, Internacional Commission Radiological Protection )[19]. Si bien es cierto, el interés en esta fuente de radiación natural inicio en países desarrollados, actualmente un importante número de estudios se han desarrollado para evaluar los niveles de Radón 222 y el Radón 220 en casas y áreas con un potencial alto de riesgo a la exposición a este gas radiactivo. En nuestro país recientemente se ha iniciado este tipo de estudios pero aún es insuficiente, este trabajo pretende contribuir con la determinación y estudio de los niveles de Radón 222 en viviendas en la zona sur de la ciudad de Lima, teniendo en cuenta las condiciones atmosféricas, el tipo de suelo, los materiales de construcción utilizados son parámetros que influyen en la medición, la concentración del Radón 222 y sus productos de decaimiento en la atmósfera del interior de las viviendas. Se encuentra que la velocidad con la que entra y sale el aire de una casa es un parámetro determinante, siendo la ventilación una de las formas más efectivas de reducir las concentraciones del Radón 222 en una vivienda habitada.Item Fluctuaciones en la presencia de Radón 222 ambiental en la ciudad de Lima (Zona San Miguel)(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-07-11) Pérez Ancaya, Bertin Andrés; López Herrera, María ElenaLa presencia de contaminantes radiactivos en forma natural es y será un problema medio ambiental. Existen elementos radiactivos que sobreviven en la Tierra desde su formación inicial, como el Uranio 238, Torio 232, Actinio 227 y por intervenciones humanas el Neptunio 235. Particularmente, en la cadena de desintegración del Uranio 238 encontramos un elemento gaseoso radiactivo que puede difundirse en el agua o en el aire que respiramos llamado Radón222. Este gas radiactivo se encuentra en porcentajes importantes en la atmósfera de nuestro planeta Tierra. En este trabajo se muestras mediciones de Radón222 realizadas desde la azotea del edificio de Física (edificio de tres pisos) de la Pontificia Universidad Católica del Perú situado en el distrito de San Miguel, realizadas durante cuatro años, con la finalidad de establecer fluctuaciones de este contaminante en el aire circundante. Las mediciones se hicieron aplicando la técnica de huellas nucleares y usando un detector de estado sólido, el polímero LR-115 tipo 2. Esta técnica permite captar las partículas subatómicas que emiten los elementos al desintegrarse y que al interaccionar con el detector polimérico dejan sus huellas o trazas; en este trabajo se demuestra que no solo se forman las trazas ocasionadas por las partículas alfa asociadas al Radón222 sino también se forman otro tipo de trazas que son analizadas teniendo en cuenta las diferentes fases del procedimiento de medición. Los resultados muestran las trazas asociadas a la presencia del contaminante gaseoso radiactivo Radón222 en el aire y la formación de las otras trazas son analizadas teniendo en cuenta la metodología usada y suponiendo que pueden ser asociadas a otros eventos de origen nuclear.Item Desarrollo de un sensor químico a base de nanopartículas de oro para la determinación de Hg2+ en muestras de agua utilizando dispersión Rayleigh de resonancia(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-21) Vásquez Villafana, Glibver José; Coello de la Puente, Yves PaulLa detección de diferentes iones de metales pesados en las diversas fuentes de agua que existen ha sido de gran interés para diversos investigadores y autoridades públicas por el riesgo que estos suponen para la salud de los seres vivos. Debido a la elevada toxicidad que la sola presencia de uno de ellos supone, se han establecido estándares nacionales e internacionales de la cantidad máxima que los recursos hídricos deberían contener en su composición. De toda la gama de metales pesados existentes, el Hg2+ es uno de los más contaminantes y, de acuerdo a la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), la cantidad máxima permisible en el agua potable es 10 nM. Pese a que existen técnicas y protocolos establecidos para detectar la presencia de Hg2+ en agua, se ha visto la necesidad de encontrar métodos alternativos para su detección de una manera más rápida, barata y potencialmente portátil. Todo ello ha dado lugar al uso de sensores químicos de nanopartículas, los cuales han mostrado tener una muy buena aplicabilidad para tal fin [1,2]. En este trabajo se ha optimizado un sensor colorimétrico de Hg2+ basado en la agregación de nanopartículas de oro (AuNPs) inducida por lisina, previamente reportado en la literatura, y se le ha adaptado a un esquema de detección basado en dispersión Rayleigh de resonancia (DRR). En primer lugar, se llevó a cabo la síntesis de AuNPs de diferentes tamaños utilizando la metodología planteada por Turkevich y Frens de reducción de una sal de oro con citrato sódico, siguiendo el proceso de síntesis directa y otro de nucleación y crecimiento de nanopartículas. Se obtuvieron AuNPs de aproximadamente 14, 42 y 78 nm de diámetro con las cuales se procedió a realizar los estudios de detección de Hg2+ por espectrofotometría UV-Visible. Se llevó a cabo la optimización de varios parámetros experimentales incluyendo concentración de AuNPs, concentración del agente reductor de Hg2+ (citrato de sodio), concentración de lisina y tiempo de contacto entre reactivos. Una vez establecidas las condiciones óptimas aparentes en el ensayo de absorción para cada tamaño de AuNPs, se procedió a realizar las curvas de calibración tanto por absorción como por DRR. Se encontró que para la mayoría de casos era posible detectar concentraciones de hasta 10 nM de Hg2+ en agua a nivel de estándares de laboratorio. Mediante una comparación de los resultados obtenidos, se determinó que la mejor respuesta la brindaba el sensor de dispersión con AuNPs de 42 nm, siendo 10 nM de Hg2+ la concentración más baja que se ha conseguido detectar con una muy buena relación señal/ruido. Posteriormente, se realizó un estudio de interferencias utilizando diversos aniones y cationes que pudiesen encontrarse en una matriz de agua potable real, obteniéndose que estos iones no tenían una influencia apreciable en la variación de la señal del sensor. Finalmente, se evaluó con éxito la Aplicabilidad del sensor en una muestra real de agua potable contaminada con Hg2+.