Departamento de Física

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Desarrollo y caracterización de materiales poliméricos radiosensibles para aplicaciones dosimétricas
(Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática Astronomía Física y Computación, 2020) Chacón Obando, David M; Valente, Mauro; Mattea, Facundo
El desarrollo acelerado y continuo de la radioterapia en las últimas décadas hapermitido, median técnicas de alta complejidad, lograr una mayor eficacia y potencialidad curativo de los tratamientos contra el cáncer. Sin embargo, la eficaciade cualquier tratamiento de radioterapia depende crucialmente de la capacidad de determinar correctamente la dosis absorbida. Por lo que, el desarrollo de las técnicas de radioterapia actuales requiere del desarrollo de metodologías de dosimetría que permitan principalmente obtener información de la distribución espacial de la dosis entregada en tres dimensiones. En este contexto, la dosimetría de gel polimérico es una alternativa no convencional, inherentemente tridimensional y con capacidad de registrar distribuciones espaciales de dosis con una alta resolución en un material tejido equivalente. La presente tesis pretende contribuir al conocimiento de este tipo de dosimetría no convencional, mediante el desarrollo, modificación e investigación de materiales poliméricos radiosensibles aplicando diferentes métodos de lectura de los mismos, enfocando principalmente su aplicación como herramientas potenciales en la validacióny control de calidad de técnicas de radioterapia avanzada. Para ello, se optimizó la elaboración y almacenamiento de los dos périmetros logrando obtener materiales con una buena reproducibilidad entre preparaciones diferentes. Los materiales se estudiaron mediante diferentes técnicas analíticas obteniendo la respuesta del material a la dosis e información directamente relacionada al grado de polimerización y la naturaleza del polímero formado. Además, se estudió y caracterizó un dosimetro de gel polimérico novedoso, que presentó una respuesta lineal entre 100 y 1000 Gy. Por otro lado, se estudiaron las propiedades radiológicas, relativas al agua, de diferentes dosimetros de gel polimérico para haces de fotones con energía en el rango de radiodiagnóstico y haces de protones con energías de aplicación clínica. Los resultados demostraron su alto grado de equivalencia al agua, lo que sustenta su potencial aplicación en este tipo de haces terapéuticos.
Plan de educación ambiental que apoye la gestión sostenible de los principales servicios ecosistémicos de provisionamiento y culturales en el manglar de Chacarita, Puntarenas
(Tecnológico de Costa Rica, 2023) Carvajal Oses, María del Milagro; Herrera Ulloa, Ángel; Moreira Segura, Christian; Pérez Molina, Junior
Introducción. A nivel mundial los bosques de manglar han sido afectados negativamente por agentes antropogénicos, y Costa Rica no es la excepción. Ante este panorama, se hace necesario el desarrollo de procesos educativos que faciliten el empoderamiento de las comunidades a sus recursos naturales aledaños. Objetivo. El principal objetivo de la presente investigación fue construir un Plan de Educación Ambiental contextualizado y constructivista que permita facilitar la gestión de servicios ecosistémicos de provisión y culturales en Chacarita, Puntarenas, Costa Rica. Metodología. El Plan de Educación Ambiental estuvo basado en el modelo de La Asociación Norteamericana de Educadores Ambientales (NAAEE). Como primer paso se aplicó una entrevista a profundidad a siete personas representantes de instituciones públicas con influencia en la comunidad y a 10 personas habitantes de la comunidad para obtener información sobre los principales servicios ecosistémicos que identificaban en el área de estudio. Seguidamente, se construyó un contexto a nivel ambiental y económico, para lo cual, mensualmente y durante un año, se realizaron visitas al área de estudio con el fin de establecer una base florística de árboles de mangle y se recolectaron moluscos bivalvos para analizar el estado de las poblaciones con base a las cantidades de organismos hallados y otras características como las longitudes de éstos. Para la base florística, se obtuvo el diámetro de la altura de pecho (DAP en cm), la altura (m), el índice de valor de importancia (IVI) y se obtuvo las reservas de carbono (Mg. ha-1) mediante una serie de fórmulas alométricas (este punto se determinó por la importancia del manglar para el equilibrio climático y que podría ser útil a futuro para búsqueda de fondos para la comunidad). En cuanto a los moluscos se analizaron cuatro especies de interés comercial, se evaluó la longitud (cm), peso (g), la madurez sexual, el índice gonadosomático, el índice de rendimiento de carne (IR) y el IVI. Se realizaron valoraciones económicas de los datos obtenidos, también se solicitó información de capturas de peces que realizan sus primeros estadios de vida en el manglar y de moluscos bivalvos al Instituto Costarricense de Pesca y Acuicultura. Paralelo al trabajo ambiental se fueron creando materiales didácticos de acuerdo con esta información base. Como siguiente paso se construyó un contexto social, para lo cual se aplicó una encuesta a 263 habitantes de la comunidad en estudio; referida al manglar y sus servicios ecosistémicos mayormente de provisión como pesca y extracción de moluscos y culturales como el turismo; la cual fue revisada por expertos y validada en la comunidad de Isla Venado en Puntarenas. Esto no solo permitió caracterizar aspectos sociales, sino que también identificar competencias generales y específicas las cuales fueron la base del Plan de Educación Ambiental. Se identificaron estrategias, técnicas, actividades e indicadores para cada competencia. Una vez finalizada la construcción del plan educativo se validó en un taller con 15 personas, se aplicó un pre y post-test, se midió el tamaño del efecto de Cohen (d) causado por el taller impartido a la comunidad en la adquisición de competencias ambientales y se construyó un manual de educación ambiental para la sostenibilidad del manglar. Resultados. La entrevista a profundidad reflejó un distanciamiento entre el sistema gubernamental costarricense y la población, los principales servicios ecosistémicos identificados correspondieron a la extracción de moluscos, pesca y aunque el turismo no se realiza en la actualidad hay un gran interés por implementarlo por ello en esta tesis se dio énfasis en aspectos que no solo contribuyan educativamente, sino que son herramientas para estos cometidos como especies de mangles y aves del manglar. A nivel ambiental, se hallaron cinco especies de mangles, siendo Pelliciera rhizophorae la de mayor índice de valor de importancia. Se obtuvo por hectárea un equivalente de carbono almacenado de 78,49 Mg· ha-1. Con respecto a los bivalvos, se muestrearon 357 organismos, de los cuales 18% correspondieron a Anadara similis; 37,5% Anadara tuberculosa; 41,46% a Leukoma spp. y 3,08% Mytella guyanensis. Al tomar en cuenta la valoración económica de las reservas de carbono y de los moluscos bivalvos presentes en el área de estudio se obtuvieron valoraciones económicas de 9 812,63 USD·ha-1 y 28 USD·ha1respectivamente. De acuerdo con la encuesta aplicada, la comunidad tiene debilidades a nivel de conocimientos (p <0,05; p=0,04) relacionados al manglar y lo servicios ecosistémicos analizados, pero presenta una alta disposición para colaborar en la protección del recurso manglar (p <0,05; p=0,001). Con base en esta información se lograron identificar seis competencias generales, además construir sus respectivas estrategias tales como método de indagación, ilustraciones y recursos audiovisuales; técnicas como discusiones y análisis de casos; actividades como lluvias de ideas, láminas ilustrativas y hojas de trabajo e indicadores que evaluaron todo el proceso. Esto último apoyado por una serie de materiales educativos contextualizados, así como recursos audio visuales. Una vez finalizada la redacción del Plan de Educación Ambiental se validó con habitantes del área de estudio. Estadísticamente, los participantes, tuvieron un incremento en el dominio de las competencias (p <0,05; p=0,002; d=0,45). Como producto del proceso de investigación, se creó un manual de actividades de fácil aplicación que permite que las personas comprendan la relevancia de los servicios ecosistémicos del manglar. Conclusiones. Esta investigación demostró que la comunidad en estudio requiere implementar medidas de gestión, en conjunto con instituciones gubernamentales y no gubernamentales, que permitan recuperar las poblaciones de moluscos de interés comercial para consumo humano. Además, se proponen actividades de aprovechamiento sustentables como turismo comunitario con fines educativos y culturales. Finalmente, la comunidad demostró tener interés de participar en actividades de educación ambiental y en contribuir en la protección de su manglar aledaño pues se logró avanzar durante este proceso en la creación de una Asociación Específica dirigida a la protección del manglar en Chacarita.
Tolerancia y alteraciones de la comunidad de macroinvertebrados dulceacuícolas debida a la presencia de residuos de plaguicidas en cuerpos de agua superficial de Costa Rica
(Universidad Nacional, Costa Rica, 2024) Echeverría-Sáenz, Silvia; Spínola Parallada, Manuel; Guevara Mora, Meyer; Gutiérrez Fonseca, Pablo
Costa Rica es un país con gran biodiversidad, sin embargo, el uso excesivo de plaguicidas ha generado contaminación de las aguas superficiales, cuyos efectos sobre la biota acuática aún no se comprenden a cabalidad. El objetivo de este estudio fue analizar los efectos de los plaguicidas sobre la distribución, la estructura y el rol ecológico de las comunidades de macroinvertebrados acuáticos, como herramienta para mejorar la conservación de los ecosistemas acuáticos tropicales. Para esto, se digitalizó y se unificó la información de las concentraciones de plaguicidas de 1036 muestras de agua superficial, así como la abundancia de las familias de macroinvertebrados en 441 muestras recolectadas entre los años 2009-2019. Los plaguicidas más frecuentemente detectados en Costa Rica durante ese período de tiempo fueron diuron, ametrina, pirimetanil, flutolanil, diazinon, azoxystrobina, buprofezin y epoxiconazol, con presencia en >20% de las muestras. Se observó que 32 plaguicidas se detectaron en concentraciones que superaron normas internacionales y se calculó un modelo de riesgo ecológico (msPAF) que reveló un riesgo de toxicidad aguda entre moderada y alta para organismos acuáticos (especialmente productores primarios y artrópodos) en el 13% de las muestras analizadas. Además, mediante análisis de umbrales ecológicos, se estimó la tolerancia/sensibilidad de las familias de macroinvertebrados respecto a 13 plaguicidas seleccionados. Los organismos que mostraron respuestas tolerantes fueron los moluscos y las familias Hyalellidae y Corophiidae (Amphipoda), así como los ácaros acuáticos (Trombidiformes), las familias Ceratopogonidae, Simuliidae, Empididae y Psychodidae (Diptera), Leptoceridae (Trichoptera), Baetidae (Ephemeroptera), Collembola, Corydalidae (Megaloptera), Elmidae (Coleoptera) y Libellulidae (Odonata). Por el contrario, las familias Blaberidae (Blattodea), Dixidae (Diptera), Ecnomidae, Lepidostomatidae, Odontoceridae (Trichoptera), Euthyplociidae, Isonychiidae (Ephemeroptera), Polythoridae (Odonata) y Atyidae (Decapoda) estuvieron completamente ausentes en sitios con plaguicidas, mientras Philopotamidae, Helicopsychidae (Trichoptera), Gyrinidae, Scirtidae, Hydrophilidae, Limnichidae (Coleoptera), Gomphidae (Odonata) y Perlidae (Plecoptera), entre otras, mostraron una respuesta de sensibilidad para ≥5 plaguicidas, indicando una muy baja tolerancia de la comunidad de macroinvertebrados dulceacuícolas a estas sustancias. La respuesta de sensibilidad o tolerancia de los organismos se discutió también mediante el análisis de caracteres anatómicos o fisiológicos de los organismos, que pudieran conferir mayor vulnerabilidad (por ej. aquellos que podrían aumentar la tasa de absorción de contaminantes o que limitan la capacidad de escape). Se observó que, si bien los caracteres tienen un gran potencial para uso predictivo en la sensibilidad de los organismos, aún falta trabajo en la definición de los caracteres más útiles para dicho fin. A través de los análisis de umbrales ecológicos se estimó los “community change points” (CCP, por sus siglas en inglés) que representan la concentración de cada plaguicida en la que se observa un cambio abrupto y sincrónico en las abundancias de muchos taxa de la comunidad. En 10 de los 13 plaguicidas analizados, el CCP fue muy inferior a los criterios de calidad ambiental para protección de la biota acuática, por lo que se revela que se producen efectos abruptos y sincrónicos a 11 concentraciones mucho más bajas de las que están establecidas como seguras de acuerdo con datos de toxicidad crónica para organismos acuáticos. En este estudio se ha demostrado también que otros factores de estrés asociados a zonas agrícolas como la degradación de la vegetación ribereña, el aumento de la temperatura y la presencia de nutrientes en exceso generan efectos de disminución de la biodiversidad, en conjunto con la presencia de residuos de plaguicidas y pueden incluso generar zonas deshabitadas de organismos ya sea por toxicidad o mecanismos de evasión de los contaminantes (pasivos o activos), produciendo fragmentación de la conectividad de los ecosistemas acuáticos a concentraciones considerablemente más bajas que aquellas que se consideran seguras en la normativa internacional. Por lo tanto, los resultados de este tipo de estudios podrían complementar el desarrollo de criterios numéricos de calidad de agua para la protección de ecosistemas acuáticos y también ser útiles en las evaluaciones de riesgo retrospectivas.

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