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Título : Enseñanza teórica y práctica del manejo y diseño de los suelos urbanos.
Autor : SIEBE GRABACH, CRISTINA DESIREE
PRADO PANO, BLANCA LUCIA
Fecha de publicación : 2017
Resumen : Cada día más personas viven en ambientes urbanos, pero hay poco conocimiento sobre las características y funciones ecológicas de los suelos en las ciudades. Actualmente se imparten materias relacionadas con las Ciencias del Suelo en muchas licenciaturas, pero no se aborda la problemática particular de los suelos urbanos, sobre todo los construidos a partir de materiales de desechos urbanos como el cascajo, los materiales de excavaciones, los residuos orgánicos domésticos y sus diversas formas de procesamiento como la composta, el biocarbón y los biosólidos. En este proyecto se impartirán dos talleres a nivel licenciatura en los cuales se experimentará con estos residuos urbanos para diseñar suelos que puedan realizar las funciones de soporte de plantas (ornamentales o comestibles), de filtración de agua y de captura de carbono. Para ello los alumnos participantes caracterizarán primeramente los distintos materiales, para lo cual deberán en algunos casos adaptar los métodos existentes para suelos a estos sustratos. Posteriormente realizarán experimentos bajo condiciones controladas (macetas en invernadero o columnas experimentales en cuartos de temperatura constante) y también experimentos en campo, en los cuales pondrán a prueba mezclas y arreglos de los distintos sustratos para sostener plantas, filtrar agua y contribuir al almacén de carbono en el suelo. Además se impartirá un curso optativo de Monitoreo Ambiental, en el cual los alumnos participantes aprenderán a medir periódicamente en los experimentos montados en campo variables indicadoras del balance hídrico y de nutrientes en suelos. Estas prácticas se llevarán a cabo en los lotes experimentales montados en el marco de los talleres, así como en suelos de zonas periurbanas que son regados con aguas residuales. Las experiencias adquiridas serán material para el desarrollo de tesis de licenciatura (reportes de resultados de experimentos), así como manuales de procedimiento para la caracterización de los diferentes sustratos que pueden ser utilizados para construir suelos urbanos. También se prepararán notas de clase para apoyar la inserción de los temas relacionados con suelos urbanos en las materias que se imparten a nivel licenciatura en diferentes carreras. El desarrollo de los talleres y del curso de monitoreo ambiental requieren de insumos, como reactivos y materiales diversos para la caracterización de sustratos, y de materiales para el montaje de experimentos y para el monitoreo de las propiedades del suelo en campo. Se solicitan los apoyos financieros al programa PAPIME para cubrir estos gastos.
URI : http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5947
metadata.dc.contributor.responsible: SIEBE GRABACH, CRISTINA DESIREE
metadata.dc.coverage.temporal: 2017-2020
metadata.dcterms.educationLevel.SEP: Licenciatura
metadata.dc.description.hypothesis: Es posible crear con base en residuos minerales y orgánicos urbanos, sustratos capaces de realizar las funciones ecológicas de suelos en zonas urbanas, es decir con potencial de rendir productos agrícolas como verduras que no pongan en riesgo a la salud de quien las consume, o de dar soporte, agua, aire y nutrientes a plantas de ornato en jardines, y al mismo tiempo de funcionar como reguladores del ciclo hidrológico, mitigar la temperatura y la humedad relativa de la atmósfera cercana a la superficie, de fungir como almacén de carbono orgánico e inorgánico (carbonatos). La información generada en este proyecto y presentada en forma de informes, protocolos de investigación y análisis, notas de clase, etc. podrá conformar material didáctico útil para incluir la enseñanza de los suelos urbanos, sus características y funcionamiento en materias de Ciencias del Suelo impartidas en licenciaturas como Ciencias Agrícoas, Geografía, Biología, Ciencias Ambientales, e incluso Diseño urbano y Arquitectura del paisaje.
metadata.dc.description.strategies: Se ofrecerán dos talleres en los semestres 7 y 8 de la licenciatura en Ciencias de la Tierra, orientación Ciencias Ambientales, y un curso teórico práctico. A continuación se describe la metodología a seguir en cada un de ellos: Taller 1: Enmiendas orgánicas para mejorar o construir suelos artificiales en zonas urbanas. Los alumnos realizarán búsquedas bibliográficas sobre diferentes abonos orgánicos, su origen, procesamiento y características (composta, biocarbón, estiércol, biosólidos, etc.). Posteriormente se les proporcionarán muestras de enmiendas orgánicas específicas para que las caractericen en laboratorio durante el primer semestre (taller nivel 1). Se hará especial énfasis en la caracterización utilizando espectroscopía de infrarrojo para identificar enlaces específicos y su abundancia relativa en las distintas enmiendas. El análisis de los espectros se realizará por medio de métodos multivariados. entre los que figuran los análisis de componentes principales (Broderick et al., 2011), el uso de discriminantes (Jombart et al., 2010; Nicolaou et al., 2011) y mínimos cuadrados parciales (Fonville et al., 2010) (PCA, DFPCA y PLS por sus siglas en inglés, respectivamente). Con la ayuda de las técnicas de análisis multivariado se puede 1) encontrar una forma de reducir la alta dimensionalidad de los datos generadros y 2) encontrar los cambios y las correlaciones dentro de un conjunto de espectros con una visión general e imparcial del conjunto. En el segundo semestre (nivel II) realizarán experimentos en macetas con los sustratos examinados previamente en el nivel 1. Aplicarán las enmiendas orgánicas a sustratos como residuos mineros, cascajo o materiales de excavaciones profundas y probarán el crecimiento de plantas de ornato o de algunas especies comestibles. Los experimentos tendrán un diseño factorial en el cual se probarán combinaciones de enmiendas orgánicas y sustratos minerales con al menos 4 réplicas. Se medirán variables de crecimiento de las especies vegetales a diferentes tiempos, se colectarán órganos específicos (sobre todo hojas) para evaluar el nivel nutrimental y las concentraciones de elementos potencialmente tóxicos, y al término del experimento se analizarán los sustratos contenidos en las macetas para determinar cambios en su capacidad de intercambio irónico, pH, conductividad eléctrica, capacidad de retención de agua, carbono y nitrógeno totales, fósforo asimilable y concentraciones totales y extractables de elementos potencialmente tóxicos. Se pondrá especial énfasis en los cambios en la calidad de las enmiendas orgánicas al término del experimento, analizando las muestras nuevamente con métodos espectroscópicos de infrarrojo. Taller 2: Capacidad filtro y amortiguadora de suelos urbanos construidos a partir de desechos. La primera etapa del taller consiste en realizar una revisión tanto bibliográfica como de bases de datos existentes sobre el estudio de suelos urbanos y la creación de tecnosuelos. Se hará una búsqueda sobre los posibles desechos urbanos que pueden utilizarse en la creación de los suelos, y sobre las funciones que estos pueden cumplir. También se caracterizarán algunos sustratos inorgánicos como cascajo, residuos industriales y mineros y sedimentos de excavaciones. Siguiendo las metodologías estandarizadas para suelos, se evaluarán las propiedades físicas (densidad, capacidad de almacenamiento de agua), y las propiedades químicas (contenido de nutrientes y contenido de contaminantes) de los materiales individuales y mezclas. En caso de que las metodologías para suelos no sean adecuadas para la caracterización de los materiales, los estudiantes deberán proponer métodos de análisis alternativos basándose en métodos geoquímicos y de ciencias de materiales. La segunda etapa del taller (nivel II) consiste en la creación de suelos a partir de mezclas de materiales de desecho, tanto inorgánicos como orgánicos, en columnas empacadas. En ellas se evaluarán las funciones de soporte del crecimiento de las plantas, amortiguamiento de lluvias torrenciales, inmovilización de contaminantes, amortiguamiento ácido, etc. Curso Monitoreo Ambiental: Los alumnos conocerán métodos para el monitoreo del agua, nutrientes y contaminantes dentro y entre los compartimentos del ambiente (suelo, agua superficial, agua subterránea, planta, atmósfera), evaluarán sus alcances y limitaciones. Aplicarán estos métodos para dar seguimiento a procesos en suelos artificiales construidos en ambientes urbanos. Se instalarán lotes de 1 m2 en los que se mezclarán materiales inorgánicos y enmiendas orgánicas para lograr el establecimiento de coberturas vegetales de ornato, en caso de que las características de los materiales puedan representar un riesgo de traslación de elementos potencialmente tóxicos a los órganos de las plantas, o bien especies vegetales comestibles. En los lotes se monitorearán los cambios en el contenido de humedad, la tensión del agua, redox y emisión de gases.
Objetivo general: Introducir a los estudiantes al tema de suelos urbanos, con la posibilidad de construir suelos a la medida para que cumplan funciones específicas en las grandes ciudades. Lo anterior, en un esquema de reutilización de desechos orgánicos e inorgánicos producidos dentro de la misma ciudad. Objetivos específicos: Ofrecer dos talleres en la licenciatura en Ciencias de la Tierra, uno sobre suelos urbanos y otro sobre caracterización de residuos orgánicos y su aprovechamiento como mejoradores de suelo en ciudades. Ofrecer un curso optativo a nivel licenciatura de técnicas de monitoreo en campo de suelos utilizados para reciclar residuos en zonas peri-urbanas. Generar notas de clase para que docentes de diversas licenciaturas cuenten con materiales para incluir al tema de los suelos urbanos en sus materias de Ciencias del Suelo. Ofrecer temas para tesis a nivel licenciatura sobre caracterización y manejo de suelos urbanos construidos a partir de residuos.
metadata.dc.description.goals: 1. En 2016 se impartió un curso de técnicas de monitoreo en suelos urbanos en el cual participaron 6 alumnos. Produjeron un informe de forma conjunta, prepararon un cartel que se presentó en la Reunión Anual de la Sociedad Americana de la Ciencia del Suelo en Los Ángeles, California, y un alumno (Pedro Rojas Bermúdez) continuó con el monitoreo durante 1 año más, y con los datos colectados escribió su tesis de maestría. 2. Se impartieron dos talleres con alumnos de la licenciatura en Ciencias de la Tierra, los cuales consistieron del nivel 1 y 2 en dos semestres, respectivamente, y en los que estuvieron inscritos 4 y 5 estudiantes, respectivamente. Del primer conjunto de talleres, en el que participaron 4 alumnos, dos alumnas decidieron realizar sus respectivas tesis (Edith Nava Arzola y Alejandra Malinaly Ríos Esparza) con los datos generados. Ambas están tituladas. Además, los alumnos presentaron dos carteles en el Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo en marzo de 2018. Del segundo conjunto de talleres, en el que participaron 5 alumnos, nuevamente dos (Sara Muñoz y Santiago Lozano) están realizando sus tesis con los datos generados, mismas que se espera concluyan en este año, y nuevamente los alumnos presentaron carteles en dos congresos. También de estos talleres se generó un informe final de forma conjunta con la participación de todos los alumnos y alumnas participantes. Además se tituló otra alumna de licenciatura, que trabajó caracterizando tecnosuelos del parque Cuitláhuac (María Fernanda Rojas Barrera), y otra más inició su tesis sobre la caracterización del huerto "de las niñas y de los niños), pero a la fecha no ha concluido (Ana Luz Castro Sánchez). 3. Se impartieron dos cursos más de monitoreo ambiental, éstos en suelos de zonas periurbanas regadas con agua residual. De ambos cursos los alumnos entregaron un informe colectivo al final de cada curso. 4. Dos alumnos de doctorado trabajaron en este proyecto, realizando sus respectivas tesis. Una de ellas (Elizabeth Chávez García) utilizó residuos urbanos como mejoradores de suelos periurbanos altamente afectados por sales y sodio. Ella se tituló en agosto de 2019. Como resultado de su tesis logró publicar dos artículos en revistas especializadas. También participó en 4 congresos, dos de ellos internacionales. El segundo alumno (Gustavo Gutierrez) está en su 6. semestre de doctorado. Está preparando un primer artículo para enviar a una revista especializada. Él ha participado en dos congresos internacionales, mostrando avances de su investigación.
metadata.dc.description.selfAssessment: Se logró exitosamente introducir la temática de los suelos urbanos en la licenciatura y maestría en Ciencias de la Tierra. Se trabajó en la caracterización de los suelos urbanos y sobre todo en la caracterización y aplicación de diferentes residuos para la construcción de suelos que puedan cumplir con funciones ecológicas, como el soporte de plantas, la filtración de agua, la inmovilización de contaminantes y la captura de carbono. En este proyecto colaboraron en total 11 alumnos y alumnas de licenciatura, 6 alumnos de maestría y dos de doctorado. A la fecha se han graduado 3 alumnas de licenciatura por tesis, un alumno de maestría y una alumna de doctorado. Aún están en proceso tres tesis de licenciatura y una de doctorado. Se impartió durante dos años un taller para alumnos de licenciatura. Se impartieron 3 cursos de monitoreo ambiental a alumnos de maestría. En total se realizaron caracterizaciones de 8 residuos orgánicos (primer taller) y de 10 residuos mineros y dos enmiendas orgánicas (segundo taller). Se montaron dos experimentos de incubación, dos experimentos en macetas en invernadero, dos experimentos en campo y un experimento de co-composteo en pilas construidas ex profeso. Se caracterizaron tecnosuelos en dos parques urbanos. Los alumnos y alumnas tuvieron oportunidad de presentar los resultados de sus respectivos experimentos en foros científicos nacionales e internacionales. Se publicaron dos artículos científicos y están en proceso de publicación otros dos más. Todo lo anterior ha llevado a consolidar la línea de investigación de suelos urbanos y suelos construidos a partir de diversos residuos (Tecnosuelos) en México.
metadata.dc.description.goalsAchieved: Año 1: Los estudiantes de los talleres son de 7. y 8. semestre, de tal forma que se espera que con la formación adquirida hasta ese momento, y las habilidades desarrolladas durante ambos talleres, los estudiantes serán capaces de: -Analizar la disponibilidad de materiales de residuos generados en la Ciudad de México y su potencialidad para la construcción de suelos artificiales. -Caracterizar las propiedades físicas y químicas de los materiales oórganicos (taller 1) e inorgánicos (taller 2) de residuos generados en la Ciudad de México con potencialidad para la construcción de suelos artificiales. -Diseñar criterios de selección de materiales y propuestas de mezclas de materiales de desecho generados en la Ciudad de México de acuerdo a las necesidades particulares de los servicios ambientales que se desee favorecer (soporte de plantas, captura de carbono y medio de infiltración del agua de lluvia). -Evaluar la capacidad de rendir servicios de provisión y de regulación de las mezclas de sustratos en experimentos bajo condiciones controladas. Las actividades a realizar en el primer año son: 1.Definir materiales para la preparación de las mezclas 2.Diseño de mezclas de acuerdo a objetivos/función a cumplir por el tecnosuelo 3.Caracterizar física y químicamente los materiales individuales y las mezclas propuestas 4.Instalación de experimentos a pequeña escala: maceta, jardines Los productos a obtener son informes de los experimentos realizados y cuadernos o manuales con la descripción de los procedimientos utilizados. Año 2: Se repetirán los dos talleres con la siguiente generación de estudiantes y seleccionando distintos materiales para los experimentos. Además algunos alumnos de los talleres anteriores escribirán su tesis o su reporte de actividades de apoyo a la investigación usando los resultados generados. Entre los productos estarán por lo tanto los informes de los experimentos realizados y cuadernos o manuales con la descripción de los procedimientos utilizados, así como las tesis de los alumnos que opten por titularse con tesis. Año 3: Nuevamente se repetirán los dos talleres con la siguiente generación de estudiantes y seleccionando distintos materiales o mezclas para los experimentos. También se dará la opción para que algunos alumnos de los talleres anteriores escribirán su tesis o su reporte de actividades de apoyo a la investigación usando los resultados generados. Entre los productos estarán por lo tanto también los informes de los experimentos realizados y cuadernos o manuales con la descripción de los procedimientos utilizados, así como las tesis de los alumnos que opten por titularse con tesis. Además se conjuntará la información de todos los experimentos realizados para generar un manual para la construcción de suelos urbanos a partir de residuos. Los resultados de los experimentos mejor logrados se presentarán en el Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo. Se preparará al menos un artículo a publicarse en una revista especializada con los resultados mejor logrados.
metadata.dcterms.provenance: I. de Geología
metadata.dc.subject.DGAPA: Ciencias de la tierra
metadata.dc.type: Proyecto PAPIME
metadata.dc.contributor.coresponsible: PRADO PANO, BLANCA LUCIA
Aparece en las colecciones: 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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