Generación de un modelo numérico de agrupamiento (Clustering) para la identificación de microplásticos recolectados en el Parque Nacional Natural Corales de Profundidad y en el Parque Nacional Natural Los Corales del Rosario y San Bernardo, mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier con reflectancia total atenuada (FTIR-ATR)

Jaimes Castro, Diego Fernando; Prada Buitrago, Isabel Cristina

Generación de un modelo numérico de agrupamiento (Clustering) para la identificación de microplásticos recolectados en el Parque Nacional Natural Corales de Profundidad y en el Parque Nacional Natural Los Corales del Rosario y San Bernardo, mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier con reflectancia total atenuada (FTIR-ATR)

dc.contributor.advisor	Guerrero Bermúdez, Jader Enrique
dc.contributor.advisor	Cabanzo Hernández, Rafael
dc.contributor.author	Jaimes Castro, Diego Fernando
dc.contributor.author	Prada Buitrago, Isabel Cristina
dc.contributor.evaluator	Torres Moreno, Yezid
dc.contributor.evaluator	Mejía Ospino, Enrique
dc.contributor.evaluator	Morales Medina, Giovanni
dc.contributor.evaluator	Muvdi Nova, Carlos Jesús
dc.date.accessioned	2023-08-14T20:44:31Z
dc.date.available	2023-08-14T20:44:31Z
dc.date.created	2023-08-11
dc.date.issued	2023-08-11
dc.description.abstract	Se proponen dos modelos de agrupamiento para elementos sólidos, con tamaño menor a 5 mm, en muestras de agua de mar, colectadas durante la temporada seca (Diciembre 2021 - Abril 2022) en doce estaciones de monitoreo localizadas en los Parques Nacionales Naturales Corales de Profundidad y Corales del Rosario y San Bernardo, a partir de sus espectros de absorbancia en el infrarrojo medio, con número de onda en el rango 4000 cm^-1 – 500 cm^-1, usando FTIR-ATR. A partir de 818 espectros FTIR-ATR, previamente normalizados y expresados en sus primeras siete (7) componentes principales (PCA por sus siglas en inglés, Principal Component Analysis), se implementó un modelo de cúmulos mediante el algoritmo k-means, el cual sugirió cinco (5) grupos, atendiendo a indicadores de validación intrínsecos (Dunn, Davies-Bouldin y Silueta). De manera similar, se desarrolló un dendrograma, que sintetiza el agrupamiento jerárquico. Los espectros promedios de los grupos sugeridos por los modelos se comparan con espectros de referencia de la base de datos comercial (KnowItAll, Bio-Rad/Wiley). La comparación con la base de datos permitió identificar minerales típicos de la descomposición de los corales y algunos polímeros, a saber: polietileno, poliéster, polietileno tereftalato (PET), polipropileno. Dado que el tamaño de la muestra es menor a 5mm, se trata de microplásticos. Así, este estudio evidencia la presencia de estos elementos en estos sensibles ecosistemas.
dc.description.abstractenglish	Two clustering models are proposed for solid elements smaller than 5 mm in seawater samples collected during the dry season (December 2021 - April 2022) at twelve monitoring stations located in Parques Nacionales Naturales Corales de Profundidad y Corales del Rosario y San Bernardo, based on their mid-infrared absorbance spectra in the range of 4000 cm^-1 – 500 cm^-1, using FTIR-ATR . Using 818 pre-normalized FTIR-ATR spectra expressed in their first seven (7) principal components (PCA, Principal Component Analysis), a clustering model was implemented by means of k-means algorithm, which suggested five (5) clusters based on intrinsic validation indicators (Dunn, Davies-Bouldin, and Silhouette). Similarly, a dendrogram was developed to summarize the hierarchical clustering. The average spectra of the clusters suggested by the models were compared with reference spectra from the commercial database (KnowItAll, Bio-Rad/Wiley). The comparison with the database allowed the identification of typical minerals from coral decomposition and some polymers, namely: polyethylene, polyester, polyethylene terephthalate (PET), and polypropylene. Since the sample size is smaller than 5mm, these are microplastics (MPs). Thus, this study provides evidence of the presence of these elements in mentioned ecosystems.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Físico
dc.description.orcid	https://orcid.org/0009-0001-1307-6632
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/14834
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ciencias
dc.publisher.program	Física
dc.publisher.school	Escuela de Física
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Microplásticos
dc.subject	Clustering
dc.subject	Aprendizaje no supervisado
dc.subject	Espectroscopía FTIR - ATR
dc.subject.keyword	Microplastics
dc.subject.keyword	Clustering
dc.subject.keyword	Non Supervised Learning
dc.subject.keyword	FTIR - ATR Spectroscopy
dc.title	Generación de un modelo numérico de agrupamiento (Clustering) para la identificación de microplásticos recolectados en el Parque Nacional Natural Corales de Profundidad y en el Parque Nacional Natural Los Corales del Rosario y San Bernardo, mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier con reflectancia total atenuada (FTIR-ATR)
dc.title.english	Numerical clustering model generation for the identification of microplastics collected in Parques Nacionales Naturales Corales de Profundidad y Corales del Rosario y San Bernardo, using Fourier Transform Infrared Spectroscopy with Attenuated Total Reflection (FTIR-ATR)
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado