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Soil health and moisture availability are essential for sustainable agricultural productivity, particularly in light of increasing climate variability and land degradation. This 36 month project will deploy and validate an integrated sensor framework for real time monitoring of soil moisture and secondary soil properties in irrigated agricultural soils of coastal Lima, Peru¿a region defined by hyper arid desert climate (6¿16 mm annual precipitation), persistent fog (garúa), and high humidity (~84 %). Stationary soil moisture instrumentation is already available: the Medusa gSMS 100 gamma soil moisture sensor and RDT Cosmic SMM cosmic ray neutron moisture monitor, complemented by a Davis Vantage Pro2 meteorological station. Pending funding, drone-mounted gamma mapping capabilities will be achieved through procurement of a Medusa Radiometrics MS 1000 spectrometer and a GEOX Robotic Air Systems (or suitable alternatives) UAV for high-resolution dynamic mapping. Field sites will include irrigated experimental plots at Pontificia Universidad Católica del Perú and Universidad Nacional Agraria La Molina. Outputs will include validated estimation models (moisture and secondary properties), high-resolution soil maps, and decision-support tools for precision irrigation, nutrient management, and soil conservation adapted to desert coastal conditions.
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El monitoreo espacial y temporal de propiedades del suelo (como humedad, porosidad, textura, carbono orgánico, y capacidad de aireación) es crítico para optimizar la agricultura bajo escenarios de estrés hídrico y cambio climático. Aunque la Espectroscopía de Rayos Gamma Proximal (PGRS) ofrece una forma no invasiva de estimar humedad y mineralogía, su precisión depende fuertemente del estado físico del suelo, especialmente contenido volumétrico de agua, densidad aparente, variabilidad de textura y compactación. La medición directa y en tiempo real de la humedad de suelo es costosa, puntual e invasiva. Por su parte, la PGRS requiere calibración local intensiva y sufre errores en condiciones variables. En paralelo, la emanación, transporte y exhalación de radón y torón (222Rn/220Rn) son procesos extremadamente sensibles al contenido de agua, conectividad porosa, compactación, macroporos y actividad biológica. Sin embargo, estas dos técnicas rara vez se integran en agricultura a pesar de su complementariedad física. En la investigación se plantean las siguientes hipótesis: 1. Las mediciones de PGRS combinadas con radón/torón mejoran significativamente la estimación de humedad y estructura porosa frente a PGRS sola. 2. Las tasas de exhalación de radón y torón pueden utilizarse como proxy espacial para porosidad, densidad aparente y capacidad de aireación del suelo. 3. El acoplamiento estadístico-radiométrico gamma-radón reduce el error en mapas de propiedades físicas críticas (humedad, textura, densidad aparente) al menos un 25% respecto a los métodos estándar.4. Estas sinergias permiten construir mapas agrícolas operativos útiles para la toma de decisiones y escalables a drones y satélite. El objetivo general del proyecto es desarrollar y validar un marco integrado que combine espectroscopía gamma proximal y mediciones de radón en suelo para estimar propiedades físicas claves del suelo agrícola y mejorar la precisión del mapeo digital del suelo.
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La humedad del suelo es uno de los principales factores que afectan la productividad agrícola, la seguridad alimentaria y la disponibilidad de recursos hídricos. En este contexto, la Espectroscopía de Rayos Gamma Proximal (ERGP) se presenta como una herramienta prometedora para la estimación de la humedad del suelo a escala de campo de manera continua y en tiempo real, siendo a su vez no destructiva, no invasiva y con alta precisión. Sin embargo, su uso aún no está ampliamente extendido debido a la falta de estudios de validación y aplicaciones en diferentes regiones, suelos y cultivos. El presente proyecto busca evaluar la eficacia de la ERGP en la estimación de la humedad del suelo en la región Lima, Perú, y proponer un modelo de calibración que permita su implementación en otras regiones con características similares. Para ello, se llevará a cabo un estudio de caso en dos diferentes áreas de cultivo de Lima, y se compararán los resultados obtenidos por la ERGP con mediciones gravimétricas. Se espera que los resultados de esta investigación demuestren la efectividad del método en las áreas estudiadas y contribuyan a mejorar la gestión de los recursos hídricos en zonas áridas y semiáridas y la planificación territorial. Además, la implementación de esta técnica en otras regiones podría tener un impacto significativo en la sostenibilidad y seguridad alimentaria.
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El isótopo radón es un gas radioactivo que se forma naturalmente a partir del decaimiento del uranio presente en el suelo y las rocas. Este gas es imperceptible por los sentidos del ser humano, es una de las principales fuentes de radiación ionizante en el medio ambiente y, además, es la segunda causa principal de cáncer de pulmón después del tabaquismo, según la EPA. La presencia del radón en el suelo y las rocas se libera a la capa límite atmosférica dependiendo de diversos parámetros ambientales y características del suelo, este proceso de liberación es conocido como exhalación de radón. Al alcanzar dicha capa limite, el radón produce progenie emisora gamma de vida corta, lo que contribuye a la radiación gamma en el entorno cercano al suelo. Esta contribución puede interferir en las mediciones de humedad del suelo usando el método de espectroscopía de rayos gamma proximal, ya que habría dos contribuciones de rayos gamma detectables: provenientes del suelo y de la progenie del radón que se encuentra suspendida en el aire. El presente proyecto busca estudiar el comportamiento del radón exhalado del suelo en función de diversos parámetros ambientales y características físico-químicas del suelo, y proponer un factor de corrección mediante simulaciones basadas en el método Monte Carlo, que permita descartar corregir la influencia de la radiación gamma proveniente de la progenie del radón. Así mismo, este gas exhalado del suelo y/o de las rocas puede filtrarse en espacios cerrados a través de grietas en los cimientos, suelos y/o paredes. El radón en el aire puede acumularse en los espacios cerrados y convertirse en un problema de salud debido a la inhalación constante de niveles altos durante períodos prolongados. Por esto, la exhalación de radón del suelo está directamente relacionada con la concentración de radón en interiores que las personas inhalan y medir el radón exhalado es una forma de evaluar el riesgo potencial de concentraciones altas en interiores.
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El radón es un gas radiactivo que puede encontrarse en el aire, el agua y el suelo, y se considera una de las principales causas de cáncer de pulmón en todo el mundo. Para monitorear de manera continua los niveles de radón, se piensa optimizar y calibrar un prototipo que utiliza la técnica de colección electrostática mediante un pin-diodo Hamamatsu. Este dispositivo permite la colección de partículas cargadas y su posterior análisis para determinar la concentración de radón. Además, se utilizará el software Comsol Multiphisycs, simulaciones de Montecarlo del sistema y medición de los Ingrese la sumilla del proyecto: niveles de radón de forma indirecta a través de su progenie. Este proyecto tiene gran relevancia tanto desde el punto de vista tecnológico como medioambiental y radiológico, permitirá una detección más precisa y eficiente del radón en diferentes entornos. Además, la sensibilidad del dispositivo para valores bajos de radón lo hace ideal para su uso en áreas con poca concentración de este gas, lo que puede ayudar a prevenir una exposición alta y reducir el riesgo de cáncer de pulmón en la población. En resumen, este prototipo y la técnica de deposición electrostática representan una herramienta valiosa en la prevención de los efectos nocivos del radón y en la mejora de la salud pública.
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¿Cómo manejar de manera óptima los residuos mineros? El control de residuos mineros, actualmente considerado como parte de la economía circular, se manifestó con mayor intensidad en la comunidad científica a partir de la década de los 90 (Parbhakar-Fox et al., 2019). Estos residuos se pueden clasificar en 4 tipos: escorias, provenientes del proceso pirometalúrgico; ripios, provenientes de la lixiviación a través del proceso hidrometalúrgico; material estéril, almacenados directamente de la operación minera en botaderos; y relaveras, derivadas básicamente de la etapa de concentración por flotación (Villanueva, 2019). El uso del relave en la fabricación de pavimento asfáltico consigue dos objetivos fundamentales: eliminar el agente contaminante (relave) y generar pavimentos asfálticos para ser usados en carreteras, esto último es fundamental para el desarrollo social y económico de las comunidades.
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En el contexto actual del severo cambio climático ocasionado por la emisión de gases de efecto invernadero, originados en forma natural o por intervención humana, se planteó el estudio de series temporales de algunos geogases (radón, torón, CO2, H2S) obtenidos en la geoestación actualmente instalada en la PUCP. Se plantea implementar un sistema de obtención remota de datos y evaluar, adicionalmente, otros geogases (CH4, He, H2O, etc.), con los objetivos de identificar relaciones entre sus fluctuaciones y parámetros meteorológicos, evaluar al radón como trazador de otros gases de efecto invernadero y estudiar la presencia de aerosoles radiactivos que influyen en la calidad del aire en beneficio de la salud de la población en la zona de monitoreo. Las mediciones se realizarían en Lima utilizando métodos activos y pasivos, y en Cuzco usando detectores pasivos. Se han elegido estas dos ciudades por la particularidad que presentan, Lima un ambiente muy húmedo y Cuzco un ambiente seco.
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Varios estudios han identificado variaciones de radón y torón en los gases del suelo antes de producirse un sismo. Se ha planteado, entre otros, que los movimientos sísmicos que afectan a las condiciones de esfuerzo regionales pueden incidir sobre los niveles de radón en el suelo, ya sea mediante la creación de nuevas grietas y el aumento de la anchura de las fallas en el caso de fallas extensionales, o mediante el cierre de grietas y disminución de la anchura de las fallas en fallas compresivas. Este proyecto tiene previsto realizar mediciones continuas, y de relativo largo plazo (a intervalos de 15 días), de los gases radón y torón a durante dos años en la estación meteorológica de la PUCP, y en las inmediaciones de fallas geológicas de la provincia Lima, con vistas a evaluar las potencialidades de estos gases para la predicción de terremotos. Para el estudio se utilizará la estación de medición continua RTM 1688-2 Geo Station y detectores LR-115 tipo II en cámaras de difusión. Se tendrá en cuenta el efecto de los parámetros meteorológicos en las variaciones diarias y estacionales de las concentraciones de radón y torón en los poros del suelo. Se realizará un desarrollo en series temporales a la data para diferenciar las anomalías que son causadas únicamente por eventos sísmicos de las causadas por cambios en parámetros meteorológicos. Se estimarán las variaciones cuasi periódicas correspondientes a períodos diurnos, las cuales serán eliminadas al descomponer las series temporales para el período de estudio. Se espera encontrar correlación positiva significativa entre los datos de radón/torón con las actividades sísmicas que ocurran hasta una cierta distancia del sitio de medición. Se espera que los datos registrados muestren anomalías positivas de radón y/o torón precediendo a los terremotos. Las anomalías inusuales a observar proporcionarán una base de datos de radón/torón en los gases del suelo, así como tendencias preliminares de correlación con sismos.
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