Multicriteria assessment of alternative cropping systems at farm level. A case with maize on family farms of South East Asia

Santiago Lopez-Ridaura (2023, [Artículo])

CONTEXT: Integration of farms into markets with adoption of maize as a cash crop can significantly increase income of farms of the developing world. However, in some cases, the income generated may still be very low and maize production may also have strong negative environmental and social impacts. OBJECTIVE: Maize production in northern Laos is taken as a case to study how far can farms' performance be improved with improved crop management of maize with the following changes at field level: good timing and optimal soil preparation and sowing, allowing optimal crop establishment and low weed infestation. METHODS: We compared different farm types' performance on locally relevant criteria and indicators embodying the three pillars of sustainability (environmental, economic and social). An integrated assessment approach was combined with direct measurement of indicators in farmers' fields to assess eleven criteria of local farm sustainability. A bio-economic farm model was used for scenario assessment in which changes in crop management and the economic environment of farms were compared to present situation. The farm model was based on mathematical programming maximizing income under constraints related to i) household composition, initial cash and rice stocks and land type, and ii) seasonal balances of cash, labour and food. The crop management scenarios were built based on a diagnosis of the causes of variations in the agronomic and environmental performances of cropping systems, carried out in farmers' fields. RESULTS AND CONCLUSIONS: Our study showed that moderate changes in crop management on maize would improve substantially farm performance on 4 to 6 criteria out of the 11 assessed, depending on farm types. The improved crop management of maize had a high economic attractiveness for every farm type simulated (low, medium and high resource endowed farms) even at simulated production costs more than doubling current costs of farmers' practices. However, while an improvement of the systems performance was attained in terms of agricultural productivity, income generation, work and ease of work, herbicide leaching, improved soil quality and nitrogen balance, trade-offs were identified with other indicators such as erosion control and cash outflow needed at the beginning of the cropping season. SIGNIFICANCE: Using farm modelling for multicriteria assessment of current and improved maize cropping systems for contrasted farm types helped capture main opportunities and constraints on local farm sustainability, and assess the trade-offs that new options at field level may generate at farm level.

Bio-Economic Farm Model Smallholder Farms CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CASH CROPS INDICATORS SMALLHOLDERS CROPPING SYSTEMS MAIZE

Agroecology and systems analysis for sustainable agriculture

Santiago Lopez-Ridaura (2022, [Artículo])

Multi-Criteria Tradeoffs Synergies CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA AGROECOLOGY INDICATORS SUSTAINABILITY FARMING SYSTEMS

Estrategia para potabilización de agua en las cuencas de los ríos Yautepec y Cuautla, Morelos, con un enfoque holístico: tercera etapa

Sara Pérez-Castrejón Silvia Gelover Santiago Arturo González Herrera Alejandra Martín-Domínguez MARTIN PIÑA SOBERANIS María de Lourdes Rivera Huerta ANA MARIA SANDOVAL VILLASANA IVAN EMMANUEL VILLEGAS MENDOZA (2016, [Documento de trabajo])

En esta etapa se continuaron las pruebas de tratabilidad para remover contaminantes emergentes y arsénico con los métodos de potabilización que ya se habían explorado en el 2015. Se buscó la mejora en la eficiencia de remoción y se estimaron los costos de tratamiento. De igual manera, se realizaron pruebas de estrogenicidad empleando el pez Danio rerio con muestras sintéticas y ambientales (antes y después de los tratamientos). Asimismo, se desarrolló un programa en Excel que permite el diseño de plantas potabilizadoras de filtración directa para remover arsénico utilizando cloruro férrico como coagulante.

Contaminación ambiental Ambiente acuático Impactos en la salud Desarrollo sostenible Contaminantes emergentes Arsénico Estrógenos Morelos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Synthesis of minerals with iron oxide and hydroxide contents as a sorption medium to remove arsenic from human consumption

Sofía Garrido Hoyos LOURDES ROMERO VELAZQUEZ (2016, [Artículo])

Arsenic has been classified as a toxic and carcinogenic chemical element. It therefore presents a serious environmental problem in different regions of the country and the world. In the present work, two adsorbent media were developed and evaluated to remove arsenic from water in the Pájaro Verde mine shaft, Huautla, Tlaquiltenango, Morelos. The media were synthesized and characterized, obtaining a surface area of 43.04 m2.g-1 for the goethite and 2.44 m2.g-1 for silica sand coated with Fe(III). To conduct the sorption kinetics and isotherms, a 23 factorial design was performed for each medium in order to obtain the optimal conditions for the factors of arsenic concentration, pH and mass of the adsorbent. The best results were obtained for goethite, with a removal efficiency of 98.61% (Co of As(V) 0.360 mg. L-1), and an effluent concentration of 0.005 mg. L-1, a value that complies with the modified Official Mexican Standard NOM-127-SSA1-1994 and WHO guidelines (2004). The kinetic equation that best fit the experimental data was the pseudo-second-order, resulting in the highest values for the constants for synthetic goethite, with a rate constant sorption of 4.019. g.mg-1. Min-1. With respect to the sorption isotherms, both media were fitted to the Langmuir-II linear model with a sorption capacity (qm) of 0.4822 mg. g-1 for goethite and 0.2494 mg. g-1 for silica sand coated with Fe(III).

Contaminación del agua Arsénico Remoción de contaminantes INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Uso potencial de pellets para el tratamiento de aguas contaminadas con arsénico en comunidades de Xichú, Gto., México

Pellets potential use for the treatment of contaminated water with arsenic in communities Xichú, Gto. Mexico

ALMA HORTENSIA SERAFIN MUÑOZ MELINA GUADALUPE MEDINA GARCIA FRANCISCO AGUSTIN VIDO GARCIA BERENICE NORIEGA LUNA ADRIAN ZAMORATEGUI MOLINA (2017, [Artículo])

En el presente trabajo se llevó a cabo el desarrollo del uso de pellets, provenientes de resi-duos lignocelulósicos, para el tratamiento de aguas contaminadas con arsénico de las comu-nidades del municipio de Xichú, Gto., México. Las muestras de agua, n = 72, se evaluaron con base en la NOM-127-SSA1-1994. La concentración más alta de arsénico fue arriba de los límites permisibles, 0.2 mg.L–1 ± 0.04 mg.L–1. Los pellets utilizados fueron a partir de aserrín, paja de trigo, agave y sorgo. Se optimizó la rampa de temperatura para la mejor consistencia de los pellets. Se realizaron varios diseños experimentales con los pellets, n = 162, a diferentes condiciones, para desarrollar el proceso de activación y tratamiento con Fe (III). Los pellets obtenidos fueron colocados en muestras de agua contaminadas con ar-sénico por 24 h. Se logró una remoción de arsénico a pH entre 6.5 a 7, del 98.50% ± 1.2%.

Present work was carried out development of use of pellets from lignocellulosic waste for arsenic-contaminated waters treatment in communities of the municipality of Xichu, Guanajuato, Mexico. Water samples, n = 72, were evaluated based on NOM-127-SSA1-1994.

The highest concentration of arsenic was above permissible limits, 0.2 mg.L–1 ± 0.04 mg.L–1. Pellets used were from sawdust, wheat straw, agave and sorghum. Temperature ramp to the best consistency of pellets is optimized. Several experimental designs with pellets were

performed,n = 162, in different conditions to develop activation process and treatment with Fe (III). Pellets obtained were placed in water samples contaminated with arsenic 24 h. Arsenic removal at pH between 6.5 to 7, of 98.50% ± 1.2% was achieved.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA Arsénico Pellets Lignocelulósica Tecnologías sustentables Xichú, Gto. México Arsenic Lignocellulosic wastes Sustainable technologies

Estudio de tratabilidad y coexposición a arsénico y fluoruros en agua de bebida

María de Lourdes Rivera Huerta Juana Enriqueta Cortés Muñoz Alejandra Martín-Domínguez FABIÁN ALMAZÁN GARCÍA (2013, [Documento de trabajo])

Se llevó a cabo un estudio de tipo ecológico (encuesta y datos de monitoreo del agua), a fin de evaluar la co-exposición a estas especies químicas y su posible asociación con las tasas de mortalidad por enfermedades endócrinas. Con la información disponible para cuatro municipios del estado de Guanajuato y once de Hidalgo, se estimó que el agua de consumo, aporta al organismo humano entre el 56 y el 78% de los fluoruros, y prácticamente el 100% del arsénico. Aunque este tipo de estudios no son suficientemente robustos para determinar causalidad, se identificaron asociaciones significativas entre las concentraciones de arsénico y fluoruros en agua y las tasas de mortalidad debidas a enfermedades endócrinas y metabólicas, Diabetes mellitus tipo II, enfermedades hipertensivas y del aparato urinario e insuficiencia renal, lo que evidencia las necesidades de tratamiento del agua para consumo humano.

Flúor Arsénico Agua potable Tratamiento del agua Estudios de factibilidad Guanajuato Hidalgo INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Influencia del pH en los procesos de acondicionamiento y deshidratación de lodos que contienen arsénico

Sofía Garrido Hoyos KARINA GARCIA MENDOZA ESTEFANIA MIRANDA ZAMORA (2017, [Ítem publicado en memoria de congreso])

El arsénico es considerado cancerígeno para los humanos cuando el consumo de aguas arsenicales es prolongado. En muchos lugares la única fuente de agua para uso y consumo humano contiene arsénico (As) en solución, por lo que resulta necesario tratar este tipo de agua; en estos tratamientos de remoción, se produce un residuo que al cambiar las condiciones ambientales como, pH, potencial redox, se convierte en tóxico. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue determinar la influencia de propiedades fisicoquímicas en los procesos de acondicionamiento y deshidratación de lodos generados en los procesos de coagulación-floculación de agua que contiene As(V). Las propiedades que influyen en el acondicionamiento químico y cinética de drenado en el proceso de deshidratación son, pH, Dosificación de polímero, tiempo y velocidad de agitación. Se determinó que el pH en el proceso de acondicionamiento si influye en la deshidratación de lodos con As, siendo el pH 7, el que muestra diferencias significativas en el acondicionamiento del lodo, mejorando la etapa de deshidratación.

Lodos residuales Arsénico INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Freshwater exchanges and surface salinity in the Colombian basin, Caribbean Sea

Emilio Beier (2017, [Artículo])

Despite the heavy regional rainfall and considerable discharge of many rivers into the Colombian Basin, there have been few detailed studies about the dilution of Caribbean Surface Water and the variability of salinity in the southwestern Caribbean. An analysis of the precipitation, evaporation and runoff in relation to the climate variability demonstrates that although the salt balance in the Colombian Basin overall is in equilibrium, the area south of 12N is an important dilution sub-basin. In the southwest of the basin, in the region of the Panama-Colombia Gyre, Caribbean Sea Water is diluted by precipitation and runoff year round, while in the northeast, off La Guajira, its salinity increases from December to May by upwelling. At the interannual scale, continental runoff is related to El Niño Southern Oscillation, and precipitation and evaporation south of 12°N are related to the Caribbean Low Level Jet. During El Niño years the maximum salinification occurs in the dry season (December-February) while in La Niña years the maximum dilution (or freshening), reaching La Guajira Coastal Zone, occurs in the wet season (September-November). © 2017 Beier et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

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Comparación técnico-económica entre coagulación química y electrocoagulación para remover arsénico del agua

SARA PEREZ CASTREJON María de Lourdes Rivera Huerta ALEJANDRA MARTIN DOMINGUEZ Silvia Gelover Santiago MARTÍN PIÑA SOBERANIS Juana Enriqueta Cortés Muñoz (2012, [Artículo])

En este trabajo se comparan los procesos de coagulación química (CQ) y electrocoagulación (EC) para remover arsénico de agua de pozo. El estudio se realizó a escala piloto en una fuente de abastecimiento de agua para consumo humano con presencia de arsénico entre 60 y 77 μg/l. El caudal de operación fue de 15 l/min y el tren de tratamiento se integró por CQ o EC, seguida de floculación, sedimentación y filtración en arena. Con los dos procesos se logra obtener agua que cumple con el valor guía de 0.010 mg/l para arsénico, sugerido por la Organización Mundial de la Salud, el cual es más bajo que el límite máximo permisible de 0.025 mg/l, establecido por la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994, modificada en el año 2000. Los costos de operación resultaron más bajos con la CQ ($1.19/ m3) que con la EC ($1.67/m3), en ambos casos se incluyeron costos de reactivos y energía.

Arsénico Potabilización Coagulación química Electrocoagulación Hierro Costos de operación BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Incidencia del gradiente de velocidad en la eficiencia de la electrocoagulación para remover arsénico en un reactor a flujo pistón

ALEJANDRA MARTIN DOMINGUEZ María de Lourdes Rivera Huerta MARTIN PIÑA SOBERANIS SARA PEREZ CASTREJON (2008, [Artículo])

Se realizaron estudios a escala de laboratorio usando un reactor electroquímico a flujo pistón con electrodos de hierro, que produce hidróxidos de hierro en línea como coagulante. Los objetivos fueron analizar la influencia de la turbulencia en el fenómeno de coagulación por neutralización de carga, así como definir los parámetros que más influyen en la eficiencia electroquímica de producción de hierro y en la remoción de los flocs formados. Los resultados mostraron que las eficiencias de producción de hierro y de remoción de los flocs producidos aumentaron al incrementarse el gradiente de velocidad en el mezclado (G) y el producto de éste por el tiempo de residencia en el reactor (Gt). La producción de hierro disminuyó conforme transcurrió el tiempo de operación del reactor; sin embargo, un valor de conductividad de 600μS·cm-1 originado por la adición de NaCl evitó este decremento y aumentó la eficiencia electroquímica. La presencia de cloro en el agua elevó significativamente la eficiencia en la remoción de hierro pero no influyó en la producción del mismo. En el estudio se partió del supuesto que entre más hierro se removiera después de la sedimentación, mayor sería la cantidad de arsénico que se eliminaría del agua. Los resultados mostraron que hay una buena correlación entre la eliminación de los dos contaminantes.

Electrocoagulación Remoción de contaminantes Arsénico Tratamiento del agua INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA