Phase and amplitude of ecosystem-atmosphere fluxes of reactive nitrogen compounds are poorly understood due to a lack of suitable observation methods. Understanding the biophysical controls of the surface nitrogen exchange is essential for the parameterization of process-based and chemical transport models that can be used for the determination of regional or national nitrogen budgets. In this study, we investigated similarities in time series of net total reactive nitrogen (ΣNr) and carbon dioxide (CO2) fluxes above forest with regard to their variability and driving factors. We found corresponding shapes of the mean diurnal summertime patterns of ΣNr and CO2. While ecosystem respiration leads to a net CO2 release at night, ΣNr was on average deposited throughout the entire observation period. Using artificial neural network analysis, global radiation (Rg) was identified to be the main control for both ΣNr and CO2. While the concentration of ΣNr substantially improved the coefficient of determination for ΣNr fluxes when used as a secondary driver, only minor improvements of 2–3% were found for CO2 fluxes when using for example temperature or vapour pressure deficit (VPD) as secondary driver. Considering two dominant drivers, 41 and 66% of the variability in ΣNr and CO2 fluxes, respectively, could be explained. Further data stratification for ΣNr revealed that higher concentrations, higher temperature, and higher VPD as well as dry leaf surfaces tend to favour higher deposition of ΣNr, whereas lower concentrations, lower temperature, and lower VPD as well as wet leaf surfaces mainly correspond to situations when less ΣNr was deposited or even emitted. Our results support the understanding of biosphere-atmosphere interactions, their driving factors, and establish a link between ΣNr and CO2 exchange, which may be beneficial for future developments in state-of-the-art exchange modelling.

La contaminación atmosférica es un problema global, que va ligado al desarrollo económico. Este tipo de contaminación se debe a las emisiones que son generadas por industrias, el transporte o las actividades cotidianas de los humanos. Para la evaluación de la contaminación atmosférica se tienen herramientas como el monitoreo o la simulación de contaminantes atmosféricos. En Colombia se cuenta con redes de monitoreo en las principales ciudades del país, esta medición es efectiva pero costosa. Por otra parte, se han realizado simulaciones de la calidad del aire sin embargo es necesario verificar la calidad de los datos climatológicos para asegurar la confiabilidad de la información generada. Uno de los mayores problemas que presenta la información meteorológica es la falta de datos que son necesarios para la ejecución de modelos de dispersión en el contexto local. Por esto en este proyecto se planteó una evaluación de los datos meteorológicos recopilados en la zona de estudio para su uso en el modelo AERMOD. Estos datos corresponden a datos del IDEAM para la ciudad de Cali. En la evaluación se encontró que, aunque la estación del IDEAM reporta datos anuales, estos no están completo. Dado que se requieren datos hora a hora en el modelo, se propuso una herramienta para completar los datos faltantes y una metodología de comparación entre datos reales y datos agregados, con el fin de evaluar la viabilidad estadística de la propuesta. Con esto se logró determinar que la herramienta de sustituir los datos faltantes por datos del modelo WRF es válida estadísticamente y podría tener mayor aplicación en el futuro. Al ejecutar el modelo AERMOD con cada uno de los paquetes de datos se encontró que estadísticamente estos valores no tenían diferencias significativas y podían ser usadas cualquiera de los 2 paquetes de datos. Finalmente, con todo el proceso realizado durante el trabajo, se planteó una metodología para la revisión de datos meteorológicos y la ejecución del modelo AERMOD que permita futuras aplicaciones para la obtención de calidad del aire | Proyecto de grado (Ingeniero Ambiental)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2019 | Pregrado | Ingeniero(a) Ambiental

La cremación de cuerpos humanos es uno de los servicios funerarios que más se ha incrementado, llegando a cerca del 50% en Colombia. Aunque la cremación es una opción viable frente a la carencia de espacio para la instalación de camposantos, a este proceso se asocia la emisión de compuestos como el material particulado, monóxido de carbono, hidrocarburos aromáticos policíclicos, óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre, entre otros. Estos compuestos se relacionan con el deterioro en la calidad del aire, lo cual requiere atención, con el fin de controlar y mitigar los impactos al ambiente y por ende la salud humana. Además de los efectos en la salud, la cercanía de hornos crematorios a zonas residenciales causa inconformidades en la comunidad por la posible generación de olores. Con base en lo anterior en este proyecto, se analizó un horno crematorio localizado en la zona urbana de Santiago de Cali. Se consideró el inventario de emisiones reportado al DAGMA para los años 2015, 2016 y 2017. Con base en estos datos se realizó simulación de la dispersión de contaminantes criterio, haciendo énfasis en los óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre, los cuales se asocian a la percepción de olores molestos. De acuerdo con el inventario de emisiones, las emisiones provenientes de la operación del horno, están cumpliendo con la norma de emisiones atmosféricas vigente. La simulación de la dispersión se realizó mediante el uso del software AERMOD, permitiendo evidenciar que el aporte del mismo es bajo con respecto a límite de inmisión (Resolución 2254 de 2017). Igualmente se identificó un área de influencia de 221000 m2 aproximadamente, según la variación en la dirección del viento. En cuanto al olor asociado al dióxido de nitrógeno y azufre, el modelo arrojó resultados que no evidencian la influencia del horno en esta zona de estudio. Finamente, al comparar los datos de la simulación con la información de la calidad del aire registrada en las estaciones de la Escuela República de Argentina, la Flora y Base Aérea, mostraron que el aporte del horno representa una fracción pequeña con respecto al total medido en cada estación. Estos resultados pueden ser un indicio de la necesidad de estudiar con mayor detalle las fuentes de emisiones atmosféricas y la dispersión en la zona de estudio | The cremation of human bodies is one of the funeral services that has increased, reaching close to 50% in the main cities of Colombia. Although, cremation is a viable option compared to the lack of space for the installation of cemeteries, this process is associated with the emission of compounds such as particulate matter, carbon monoxide, polycyclic aromatic hydrocarbons, nitrogen dioxides and sulfur dioxides, among others. These compounds are related to the deterioration in air quality, which requires attention in order to control and mitigate the impacts to the environment and therefore human health. In addition to the effects on health, the proximity of crematoria to residential areas causes disagreements in the community due to the possible generation of odors. In this sense, in this project, a crematorium located in the urban area of Santiago de Cali was analyzed. For this furnace, the inventory of emissions reported to the DAGMA for the years 2015, 2016 and 2017 was analyzed. Based on these data, the dispersion of criteria pollutants was simulated, emphasizing the nitrogen and sulfur dioxides, which Associated with the perception of annoying odors. According to the emissions inventory, the furnace operation is complying with the current air emission standard. The simulation of the dispersion was made by using the software AERMOD, allowing to show the contribution of the same is low with respect to the limit of immission (Resolution 2254 of 2017). Likewise, an influence area of approximately 221000 m2 was identified, according to the variation in wind direction. Regarding the odor associated with nitrogen dioxide and sulfur, the model yielded results that do not show the influence of the furnace in this area of study. Finally, when comparing the data of the simulation with the air quality information registered in the stations of the escuela República de Argentina, la Flora and Base Aérea, they showed that the contribution of the furnace represents a small fraction with respect to the total measured in each station. These results may be an indication of the need to study in greater detail the sources of atmospheric emissions and the dispersion in the study area | Pasantía institucional (Ingeniero ambiental)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2019 | Pregrado | Ingeniero(a) Ambiental

La lluvia ácida es un fenómeno a nivel mundial y tiene múltiples efectos en las superficies que entran en contacto con ella. Por esta razón, este proyecto buscó determinar la presencia de lluvia ácida en la ciudad de Cali. Para ello, se identificaron las características que la definen, como lo son pH, conductividad y la concentración de nitratos (NO3-) y sulfatos (SO4-2). Se seleccionaron 3 estaciones considerando la influencia del flujo vehicular y las actividades del sector industrial y residencial: ACOPI, PTAP Río Cauca y PTAR Meléndez. La prueba piloto realizada en Santiago de Cali determinó la ausencia de lluvia ácida durante el periodo de estudio en los meses de octubre y noviembre del año 2018; el pH más bajo fue 5,97, el cual es superior al valor de referencia para lluvia ácida (pH<5,6). La estación ACOPI reveló los niveles más altos de concentración de nitratos y sulfatos, reflejo de la alta influencia vehicular e industrial del sector. Además, a través de la correlación de Spearman, se encontró una alta correlación entre los parámetros de calidad de aire de Cali (NO2 y SO2) con los valores de NO3- y SO4-2 obtenidos en la muestra de agua lluvia. Sin embargo, se requieren de registros históricos y otras mediciones para confirmar estos hallazgos | The acid rain is a worldwide phenomenon and has multiple effects on surfaces that meet it. For this reason, this project seeks to determine the presence of acid rain in Cali. Also, identify the characteristics that define it, such as pH, conductivity and nitrate and sulphate compounds. Through the correlative models of Pearson and Spearman, the air quality parameters of Cali (NO2 and SO2) were associated with the values of the compounds obtained in the sample. For this, 3 pluviographic stations of CVC were taken, considered to have vehicular, industrial and residential influence. The proposed GAW protocol was used for the chemical study of water, the status of collection conditions, transport and analysis of the corresponding parameters. Among the 3 stations, 37 samples were collected, none showed an acidity in the rainwater, the lowest pH was 5.97 compared to the ones below 5.6 for the present rain. However, the study also revealed high levels of nitrate and sulfate concentration, with the Acopi station being highly vehicular and industrial influencing the highest levels. Likewise, its high relation with the air quality data was verified | Santiago de Cali | Proyecto de grado (Ingeniero Ambiental)- Universidad Autónoma de Occidente, 2019 | Pregrado | Administrador(a) Ambiental

La generación de aguas residuales dentro de los procesos industriales, conlleva a que las industrias busquen una alternativa de tratamiento para que sus vertimientos cumplan con la normativa vigente. Es por ello, que se realizó el presente trabajo de investigación, donde se identificaron las etapas del proceso de producción del papel y las características que contribuyen a la producción de las aguas residuales industriales. Luego, se caracterizó el proceso de producción del papel en 4 puntos de muestreo (TK Circulación M1, TK circulación Gris, TK Circulación Top y TK Voltrax), analizando para cada punto variables como pH, Conductividad, Temperatura, Turbiedad y Sólidos Suspendidos Totales. Posteriormente, se identificó las unidades que componen la planta de tratamiento de agua residual (PTAR) y se realizó una recopilación histórica del proceso de tratamiento de la papelera en estudio, analizando su cumplimiento frente a la Resolución 0631 del 2015. Por último, se realizó una optimización del tratamiento primario en el equipo de jarras. Analizando rangos de dosis de coagulante (Policloruro de Aluminio-PAC) entre 20 mg/L y 320 mg/L y dosis de floculante (Poliacrilamida) de 100 mg/L a 3100 mg/L, en un rango de SST de entrada de 1195 mg/L - 2676 mg/L. Los resultados para la dosis óptima para el PAC son de 40 mg/L y para la poliacrilamida 1500 mg/L. Se concluyó que estas dosis permitieron una remoción en términos de SST que logró cumplir con la Resolución 0631 de 2015 | The generation of wastewater within industrial processes, means that industries seek an alternative treatment so that their discharges comply with current regulations. That is why this research work was carried out, where the stages of the paper production process and the characteristics that contribute to the production of industrial wastewater were identified. Then, the paper production process was characterized in 4 sampling points (TK Circulation M1, TK Gray Circulation, TK Circulation Top and TK Voltrax), analyzing for each point variables such as pH, Conductivity, Temperature, Turbidity and Total Suspended Solids. Subsequently, the units that make up the wastewater treatment plant (WWTP) were identified and a historical compilation of the wastebasket treatment process under study was carried out, analyzing its compliance with Resolution 0631 of 2015. Finally, an optimization of the primary treatment in the jug equipment was performed. Analyzing coagulant dose ranges (Aluminum Polychloride-PAC) between 20 mg / L and 320 mg / L and flocculant dose (Polyacrylamide) from 100 mg / L to 3100 mg / L, in an input SST range of 1195 mg / L - 2676 mg / L. The results for the optimal dose for PAC are 40 mg / L and for polyacrylamide 1500 mg / L. It was concluded that these doses allowed a removal in terms of OSH that managed to comply with Resolution 0631 of 2015 | Pasantía institucional (Ingeniero Ambiental)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2019 | Pregrado | Ingeniero(a) Ambiental

Vinculado a la tendencia de disposición de residuos sólidos municipales en sitios de disposición final, se relaciona la generación de lixiviados; que, en consideración con una emisión al medio ambiente, indica una contaminación hídrica y edáfica, la cual afecta las condiciones socioambientales en las localidades aledañas al relleno. Para abordar una solución a esta problemática, en este proyecto se realizó el diseño de un reactor de electrohidrogénesis con el fin de disminuir la concentración de materia orgánica presente en los lixiviados, integrado a una reconversión de este elemento en energía en forma de H2, buscando complementar la actual gestión de residuos sólidos con un aprovechamiento energético. Dentro de este marco, se evaluaron las características fisicoquímicas de los lixiviados a tratar; donde el lixiviado maduro fue extraído del antiguo botadero a cielo abierto de Navarro y la emisión fresca y media del relleno sanitario Colomba-Guabal, donde fueron evaluadas las condiciones de biodegradabilidad, pH, contenido de nutrientes y definición de eficiencias requeridas de tratamiento. En este sentido, para la formulación de la estrategia de tratamiento, se analizaron condiciones operacionales, estructurales y biológicas para definir el diseño de reactor; ajustadas a las condiciones de los lixiviados estudiados. De igual forma, se evaluaron los parámetros críticos de operación, en donde los criterios de diseño mostraron que las variables más importantes para la definición de este tipo de sistemas son las eficiencias de reducción de materia orgánica esperadas (DQO), la disposición y componentes de los electrodos, los componentes eléctricos de la célula y las variables de control operacional como el pH, la temperatura, el tipo de flujo y las condiciones biológicas asociadas al inóculo | Related to the prevailing trend of disposition of municipal solid waste in landfills, the landfill leachate generation occurs; that, in consideration of a direct emission to the environment, indicates a water and soil contamination, which affects the social and environmental conditions in the localities surrounding the landfill. In order to address a solution to the exposed problematic, the design of an electrohydrogenesis reactor was formulated for reducing the concentration of organic matter concentrated in the suspension, integrated to a reconversion of this element into energy; in the manner of H2, seeking to complement the current solid waste management with an energy use. Within this framework, the physicochemical characteristics of the leached to be treated were evaluated; where the mature leachate was extracted from the old open-air dump of Navarro and the fresh and medium emission from the Colomba-Guabal landfill, where the conditions of biodegradability, pH, nutrient content and definition of required treatment efficiencies were evaluated. In this sense, for the formulation of this treatment strategy, operational, structural and biological conditions were analyzed to define the reactor design; adjusted to the conditions of the leachates studied. Likewise, the crítical operation parameters were evaluated, where the design criteria showed that the most important variables for the definition of this type of systems are the expected efficiencies of reduction of organic matter (COD), the disposition and components of the electrodes, the electrical components of the cell and the variables of operational control such as pH, temperature, type of flow and biological conditions associated with the inoculum | Proyecto de grado (Ingeniero Ambiental)-Universidad Autónoma de Occidente, 2019 | Pregrado | Ingeniero(a) Ambiental

Con el fin de conocer el funcionamiento del producto OSE-II (Oill Spill Eater II) sobre los lodos impregnados con hidrocarburos, se realizó una prueba piloto en lodos impregnados con hidrocarburos provenientes del tratamiento de aguas residuales industriales (ARI) de una empresa petrolera ubicada en el municipio de Villagarzón, departamento del Putumayo. La prueba consistió en preparar un lecho de secado de seis compartimientos, los cuales fueron clasificados en dos secciones A y B. Cada una de las secciones contó con un sistema de tubería para aireación. Para lograr conocer el efecto del producto sobre los lodos, se tomaron muestras para análisis fisicoquímicos, cuyos resultados demostraron que algunos de los parámetros medidos por los laboratorios como las grasas y aceites, cloruros, DBO5 (Demanda Biológica de Oxígeno), DQO (Demanda Química de Oxígeno), fenoles, fosfatos, hidrocarburos aromáticos totales, hierro, nitrógeno, SST (Sólidos Suspendidos Totales), sulfatos, sulfuros y los TPH (Hidrocarburos Totales de Petróleo), estuvieron por fuera de los límites permisibles de las normas Louisiana 29B y la Resolución 0631 de 2015, después del tratamiento. Por lo tanto, la aplicación del producto OSE-II a los lodos impregnados con hidrocarburos no sería viable, haciendo necesario la implementación de un pre o post tratamiento que complemente la acción del producto para poder realizar una correcta disposición, puesto que los resultados evidenciaron la presencia de diferentes sustancias y compuestos dañinos para el ambiente y la salud humana que podrían representar sanciones para la empresa, en caso de disponerse estos residuos sin un tratamiento completo. Las características de los lodos dificultan el análisis fisicoquímico realizado por los laboratorios no especializados para este tipo de materiales, por lo que los resultados entregados tienen variaciones que podrían considerarse estrechamente relacionados a estas falencias de medición. La aplicación del producto OSE-II en el tratamiento de lodos impregnados con hidrocarburo, reduciría la inversión económica realizada por la empresa GTEC (Gran Tierra Energy Colombia) en el tratamiento y manejo de estos lodos, dado que el producto puede ser aplicado in situ evitando el traslado de los lodos impregnados con hidrocarburo hacia otros lugares, al igual que evita la contratación de otras empresas para el tratamiento y manejo de estos lodos | In order to know the operation of the OSE-II product (Oill Spill Eater II) on the muds impregnated with hydrocarbons, a pilot test was carried out on muds impregnated with hydrocarbons from the industrial wastewater treatment (ARI) of an oil company located in the municipality of Villagarzón, department of Putumayo. The test consisted of preparing a six-compartment drying bed, which was classified into two sections A and B. Each section had a piping system for aeration. To get to know the effect of the product on the sludge, samples were taken for physicochemical analysis, whose results showed that some of the parameters measured by the laboratories such as fats and oils, chlorides, BOD5 (Biological Oxygen Demand), COD (Chemical Demand of Oxygen), phenols, phosphates, total aromatic hydrocarbons, iron, nitrogen, SST (Total Suspended Solids), sulfates, sulphides and TPH (Total Petroleum Hydrocarbons), were outside the permissible limits of Louisiana 29B standards and the Resolution 0631 of 2015, after treatment. Therefore, the application of the OSE-II product to the sludge impregnated with hydrocarbons would not be feasible, making it necessary to implement a pre or post treatment that complements the action of the product to be able to make a proper disposal, since the results evidenced the presence of different substances and compounds harmful to the environment and human health that could represent sanctions for the company, if these wastes are disposed of without complete treatment. The characteristics of the sludges make the physicochemical analysis performed by non-specialized laboratories for this type of materials difficult, so the results delivered have variations that could be considered closely related to these measurement failures. The application of the OSE-II product in the treatment of sludge impregnated with hydrocarbon, would reduce the economic investment made by the company GTEC (Gran Tierra Energy Colombia) in the treatment and management of these sludges, since the product can be applied on site avoiding the transfer of muds impregnated with hydrocarbon to other places, as well as avoiding the hiring of other companies for the treatment and management of these sludges | Pasantía institucional (Ingeniera Ambiental) -- Universidad Autónoma de Occidente, 2019 | Pregrado | Ingeniero(a) Ambiental