COMPILACIÓN DE INFORMACIÓN CIENTÍFICA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6169/1...6...
84
COMPILACIÓN DE INFORMACIÓN CIENTÍFICA MEDIANTE EL DESARROLLO DE UNA ONTOLOGÍA PARA LA CONSOLIDACIÓN DE UN ESTADO DEL CONOCIMIENTO SOBRE CONTAMINACIÓN POR COMPONENTES TRAZA EN AGUAS SUBTERRÁNEAS JUAN SEBASTIÁN OSPINA SUÁREZ UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA AMBIENTAL BOGOTÁ 2017
Transcript of COMPILACIÓN DE INFORMACIÓN CIENTÍFICA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6169/1...6...
COMPILACIÓN DE INFORMACIÓN CIENTÍFICA MEDIANTE EL DESARROLLO DE
UNA ONTOLOGÍA PARA LA CONSOLIDACIÓN DE UN ESTADO DEL
CONOCIMIENTO SOBRE CONTAMINACIÓN POR COMPONENTES TRAZA EN
AGUAS SUBTERRÁNEAS
JUAN SEBASTIÁN OSPINA SUÁREZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA AMBIENTAL
BOGOTÁ
2017
2
COMPILACIÓN DE INFORMACIÓN CIENTÍFICA MEDIANTE EL DESARROLLO DE
UNA ONTOLOGÍA PARA LA CONSOLIDACIÓN DE UN ESTADO DEL
CONOCIMIENTO SOBRE CONTAMINACIÓN POR COMPONENTES TRAZA EN
AGUAS SUBTERRÁNEAS
JUAN SEBASTIÁN OSPINA SUÁREZ
Trabajo de Grado en Modalidad Monografía de Compilación para Optar por el
Título de Ingeniero Ambiental
Dirigido Por:
EDITH ALAYÓN CASTRO
INGENIERA QUÍMICA M.Sc. Esp.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA AMBIENTAL
BOGOTÁ
2017
3
A las nuevas generaciones. A los
sueños, a la pasión y al talento que
se esconde en la ‘hierba fresca’
4
AGRADECIMIENTOS
El autor se permite expresar sus agradecimientos:
A María Suárez, Tatiana Ospina Suárez, Ricardo Ospina Lombana, Magally Ospina Martínez y Camilo
Ortega Ospina, mi familia inmediata y la muestra de las cosas buenas que construyeron al
ciudadano y profesional que habré de ser. Muchas gracias por las conversaciones, los alientos y la
confianza. Es un orgullo ser un Ospina Suárez por el mundo.
A la Profesora Ing. Edith Alayón Castro por la confianza depositada en esta propuesta, los consejos,
el entusiasmo y la preocupación para que este trabajo llegara a feliz término. Y también, por su
ejemplo como docente, mostrándome la responsabilidad ética que recae sobre el título ‘Ingeniero’.
A las profesoras Martha Isabel Mejía de Alba y Beatriz Helena Guzmán Medina quienes actuaron
como jurados del presente trabajo contribuyendo con sus observaciones y comentarios al
enriquecimiento de lo aquí planteado.
A los profesores Martha Cecilia Gutiérrez Sarmiento, Alberto Figueroa Fernández y Beatriz Helena
Guzmán Medina, quienes además de ser mis profesores en la Universidad, se convirtieron en mis
amigos y en una constante muestra de la responsabilidad que recae en la labor docente.
A la Profesora Ruth Miriam Moreno Aguilar quien me mostró un nuevo mundo posible en el camino
de la construcción del conocimiento; sin los aportes inmateriales, tácitos e inconmensurables que
generaron las conversaciones al interior de los espacios liderados por ella, este trabajo no habría
sido posible y mi camino académico tal vez, sería muy distinto.
A la Unidad de Negocios Bogotá - Colombia de la compañía Environmental Resources Management
(ERM), en especial a Jimena Martínez quien depositó su confianza en mis calidades profesionales y
se preocupó por mantener viva la sensación de apremio para la culminación de este trabajo, con la
mera intención de mi desarrollo profesional. También A Ximena Rojas Squella y Diego Sánchez
Anaya quienes se preocuparon y me recordaron constantemente mi deuda con este documento.
A la empresa GIDA SAC – Gidahatari de Perú, por abrirme las puertas para iniciar mi carrera
profesional en el camino del modelamiento numérico de reacciones químicas en aguas
subterráneas. Este trabajo fue uno antes y otro después de mi paso por esta empresa, así como mi
vida fue una antes y otra después de mi corta estancia en Perú.
A mis amigos-colegas Ingenieros Ambientales Willson Orlando Sánchez Quintero, Walter Iván
Velásquez Méndez, Cristian Javier Riveros Prieto, Yuli Andrea Pedraza, Alejandra Laverde Infante,
Claudia Carolina Garzón Lamprea, Lizeth Pérez Gamboa, Juan David Oidor Márquez y Freddy
Alexander Gómez Morales; porque las ideas aquí escritas, nunca hubiesen madurado sin cada una
de las discusiones con ellos en los salones de clase, en los pasillos, en los buses y en los bares. Los
aportes de cada uno de ellos son invaluables y de algún modo sus ideas también están
materializadas en estas palabras.
A los Semilleros de Investigación Grupo Ambiental de Investigación Avanzada GAIA, Ingeniería Para
el Estudio y Control de la Contaminación Ambiental IECCA y Ambiente Investigativo AMIN, porque
se convirtieron en mi refugio al interior de la vida Universitaria; en los espacios en los que empecé
a descubrir que, siendo adulto, podía soñar y que soñar no sólo es un verbo, sino también una
forma para vivir la vida.
5
PRÓLOGO
Y aquí estoy de nuevo sentado enfrente a la hoja en blanco enfrentando el trauma de empezar
tareas sobre cuyo fin no hay certeza, con la incertidumbre y la angustia de no saber exactamente
qué es lo que escribo, o mejor de sentir que siempre estoy escribiendo lo mismo. A veces el camino
es oscuro y por fortuna están en mi cabeza las palabras que dijo otro viejo, pero que le escuché a
mi viejo amigo “Caminante no hay camino, se hace camino al andar”1.
Mi hermana decía, o dice, mejor, o mejor me dijo un día que el trauma del papel en blanco se evita
haciendo un plan textual, construyendo un esqueleto de las ideas que se quieren escribir, cosa que
efectivamente funciona y me ha funcionado; no obstante, es gracioso tener que ejecutar acciones
que persisten como aterradoras dentro de tu cabeza. Definitivamente escribir es un placer culposo,
porque es terrorífico pero liberador; probablemente lo placentero se esconde detrás de los retos
simples que se vencen, o detrás de cada pequeña conquista que sin pensarlo, se suma al
acumulado de elementos que nos permiten ver cómo hemos crecido; aun cuando crecer sea una
idea que siempre ronda nuestros anhelos, cuando se vive no parece ser como lo habíamos
imaginado.
Quise escribir primero estas líneas antes de retomar la escritura de este documento después de un
período de inactividad, para darme ánimo, para reírme un poco y ‘aceitar’ mis entumidos dedos.
Quise escribirlo pensando en contar una historia antes de escribir la historia, antes de transformar
el mundo con ciencia; al final de cuentas el arte es siempre la base de todo ejercicio creativo,
porque el arte habla de los sentimientos, de las emociones y de las percepciones y por eso antes de
empezar, acudo a la narrativa, para disipar los miedos y dejar nacer a la pasión que alimenta la
escritura de estas páginas, pues en últimas el mundo es el resultado de las ideas que nacen en
nuestras cabezas y por eso prefiero escribir con pasión y no con miedo.
Lo anterior se debe a que creo profundamente en que todo lo que ocurre afuera es el resultado de
las ideas que proyectamos en la realidad objetiva y eso no me lo inventé yo, eso lo dijo Descartes
hace casi cinco siglos y todo el aparato de la ciencia moderna está cimentado sobre ello; entonces
el mundo es nuestra representación y es en la realidad objetiva en dónde ‘ocurren’ nuestras
mentes, aun cuando ‘allá afuera’ nuestros cuerpos cohabiten y estén sometidos a dinám icas que no
alcanzamos a comprender, pero que operan en el mundo real que con ese mismo amigo
1 Gracias a este prefacio encontré quién es el autor de estas palabras. Este verso está en el Poema XXIX de Proverbios y Cantares de Antonio Machado, publicado en el libro de poesía Campos de Castilla publicado en 1912 y complementado por él mediante poemas adicionados en ediciones posteriores.
6
llamábamos la ‘realidad realidad’, en un esfuerzo por distinguir nuestras verdades de aquello que
sabemos que es la verdad pura e inaccesible.
Tal vez por eso escribir es inquietante, porque nos permite entrever cómo vamos avanzando,
aunque de antemano sepamos que al final, habiendo aprendido, nuestras percepciones y juicios
van a ser un poco menos inocentes, un poco menos neutrales, un poco más alejados de la verdad
que habita la ‘realidad realidad’ y es así como nuestras mentes van a verse más inmersas aquí
adentro, en la realidad objetiva. Por eso acudo al arte y me tomo la libertad de escribir un prólogo
más literario que científico, porque antes de escribir un texto entero que dé cuenta de mi paso por
la Universidad y la inmersión de mi Genius en la realidad objetiva, consideré justo dejar constancia
también de la inocencia que hace o hizo parte de mi historia. Más bien creo que quiero dejar
constancia de que hago parte de la ‘realidad realidad’ pues es precisamente ese elemento tan
simple, el que considero que, por estas épocas, fundamenta la idea que tengo en mi cabeza sobre
lo que significa construir conocimiento sobre ‘lo ambiental’.
Escribir un texto como el que viene a continuación para mí significó mucho más que un requisito.
Requirió que mi energía estuviese enfocada en producir algo que de verdad diera cuenta del
compromiso que para mí implica tener un título de profesional universitario, aún más, emanado de
una Universidad Pública. Para mí, ello implica entender que la solución de los problemas de la
sociedad, deben surgir a partir de la producción de conocimiento, de la habilidad de re-significar
esa realidad que percibimos porque sólo cuando entendemos que la realidad puede ser diferente, al
menos la realidad objetiva, adquirimos la capacidad de transformarla. Y creo también que es justo
escribir este tipo de cosas en una época en que a mi modo de ver, los Profesionales Universitarios
estamos olvidando tan esencial propósito de nuestra educación, mientras reemplazamos el
compromiso ético que subyace a la producción de conocimiento, por el acervo metódico de
procedimientos que reproducen los errores que debiéramos corregir.
Para muchos estas líneas no tendrían cabida en el universo discursivo de la Ingeniería, como me
dijo alguna vez una querida pero no bien ponderada profesora, este tipo de discusiones rayan en
“disertaciones filosóficas que no hemos venido a resolver” en los escenarios donde discuten los
académicos; no obstante, si aquel que lee este texto hace parte de esos “muchos” y le parece que
las palabras en este prólogo están demás en un trabajo final de pregrado en Ingeniería Ambiental,
permítame invitarlo a seguir la obra de una generación de ingenieros ambientales, de académicos
educados para el desarrollo de conocimiento sobre ‘lo ambiental’, que definimos nuestro objeto de
estudio como la totalidad extendida a las diversas esferas de la complejidad sobre la que está
estructurada esa, que con mi amigo llamábamos, ‘realidad realidad’.
Por ello en nuestros discurso tienen cabida la filosofía y el arte; probablemente nuestros textos
estén inspirados en concepciones más profundas y complejas de lo que llega a ser evidente en
nuestros productos; aunque guarden una forma acorde al contexto en el que ellos se presentan,
para nosotros es inconcebible dar la solución al más práctico de los problemas sin que dicha acción
sea el reflejo de un modo de pensar característico. Por todo esto, para nosotros siempre tienen
cabida las reflexiones metafísicas, ontológicas, epistemológicas, políticas, teóricas, metodológicas y
técnicas organizadas de un modo sutil pero contundente, pues como dijo alguna vez otra profesora,
ella sí mejor ponderada, “…Nuestro trabajo… (El de quienes construimos conocimiento sobre ‘lo
ambiental’)… Es el de hacer ver como algo simple lo complejo y fácil lo complicado…”.
7
Todo esto lo escribo en el marco de un texto narrativo, con el ánimo de hacer justicia a lo que ha
sido mi proceso de desarrollo humano para la investigación durante el tiempo que he llevado el
título de Estudiante de Pregrado; también, para marcar un punto en la historia de ese proceso, que
me permita recordar el compromiso de plantear todas las cuestiones aquí expuestas más allá de las
emociones y la pasión que permite el arte y son mal vistas por la escritura académica. Quise que el
lector supiera que detrás de las cuestiones que más adelante serán desarrolladas, existe toda una
forma particular de ver el mundo que aquí no es desarrollada, al menos en un plano fundacional,
que espero, tome forma con los años hasta convertirse en un aporte para la construcción de una
realidad objetiva más democrática y ambientalmente más eficiente, con la que por lo pronto sueño
y sobre la que en la Universidad aprendí que podía soñar y volver realidad gracias a la construcción
de conocimiento.
Este trabajo de grado versa entonces, sobre la forma de construir conocimiento a partir del
conocimiento mismo plasmado en los productos de la comunidad científica que estudia la dinámica
de las sustancias en el agua subterránea, mostrando la importancia de reconocer los aportes
hechos por las generaciones precedentes y cómo estos abren la posibilidad de describir el mundo
desde otros puntos de vista que no son mejores ni peores, sino diferentes y conducen a lograr
otros resultados prácticos, que se ajustan a las necesidades emergentes de las épocas.
Con esto se muestra que los meta-relatos y las estructuras que los sustentan, como por ejemplo la
ontología aquí desarrollada, permiten conservar el conocimiento necesario a la hora de armonizar
las dinámicas de las comunidades humanas con el resto de sistemas que coexisten con ellas y con
los que no pueden comunicarse. Esta situación resulta aún más relevante en una era en que los
problemas del conocimiento se configuran a partir del uso específico de ciertas categorías para
describir los contextos en los que dichos problemas emergen, contextos que no son más que una
porción objetiva de la realidad que en algún grado ya ha sido objetivada. Por esto, en este trabajo
se busca evidenciar la posibilidad de seguir edificando sobre lo ya construido abandonando la
oposición dialéctica y propendiendo por la coexistencia de estructuras dinámicas que generen
propiedades emergentes acordes con los distintos niveles en los que dichas estructuras se
organizan.
Por todo lo anterior me tomé la libertad de escribir estas líneas. Porque durante el período de
tiempo que culmina con la escritura de este trabajo de grado, aprendí que la educación me debía
servir para ampliar las dimensiones del mundo que hasta ahora comprendía y por ello, porque un
día hallé la lógica en la coexistencia de múltiples impresiones que como especie hemos construido
sobre la realidad objetiva, decidí incluir un conjunto más libre de palabras; porque la educación
cada día me hace más libre y me hace entender que soy el dueño de los textos que son de mi
autoría y que por lo tanto, además de definir cómo se escriben, también puedo establecer qué
coexiste en ellos. Estas líneas también fueron escritas para agradecerle por tomarse el tiempo de
leer este texto, por permitirme presentarle una porción de mi realidad objetiva.
Juan Sebastián Ospina Suárez
Bogotá - Colombia. Enero de 2016.
8
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 11
1. Planteamiento del Problema ............................................................................................ 12
2. Justificación ................................................................................................................... 16
3. Objetivos ....................................................................................................................... 19
3.1. Objetivo General ....................................................................................................... 19
3.2. Objetivos Específicos ................................................................................................. 19
4. Marco Teórico ................................................................................................................ 20
4.1.1. Consideraciones sobre la química de los componentes traza en el agua subterránea
20
4.1.2. Conceptos para el modelamiento de conocimiento mediante ontologías ................ 23
4.1.3. Análisis del fenómeno de contaminación desde los conceptos de la programación
orientada a objetos. Propuesta de diseño conceptual para una ontología sobre contaminación
por componentes traza en el agua subterránea. ................................................................. 26
4.2. Marco de Referencia ................................................................................................. 29
4.2.1. Creación y uso de ontologías para la interacción con el Conocimiento Formalizado 29
4.2.2. Tendencias asociadas a la implementación de ontologías en disciplinas relativas al
dominio de lo ‘Ambiental’ .................................................................................................. 31
4.2.3. Estrategias metodológicas para la construcción de ontologías y su uso en el contexto
de la interacción con el conocimiento formalizado .............................................................. 36
5. Metodología ................................................................................................................... 40
5.1. Definición de atributos y métodos de las entidades a partir de la información reportada en
la literatura científica. ........................................................................................................... 41
5.1.1. Criterios para la selección de textos científicos .................................................... 41
5.1.2. Definición de atributos y métodos ....................................................................... 42
9
5.2. Desarrollo de una ontología bilingüe como estrategia para la organización de la
información recopilada ......................................................................................................... 43
5.2.1. Obtención de clases ........................................................................................... 43
5.2.2. Construcción de la ontología ............................................................................... 44
5.3. Consolidación de un estado del conocimiento sobre contaminación por componentes traza
en el agua subterránea ........................................................................................................ 45
5.3.1. Escritura del estado del conocimiento sobre componentes traza del agua subterránea
45
6. Atributos y métodos definidos sobre las entidades estudiadas a partir de información
reportada en la literatura científica ........................................................................................... 46
6.1. Criterios definidos para la selección de textos científicos .............................................. 46
6.2. Resultados obtenidos sobre la búsqueda de información científica en bases de datos
especializadas ...................................................................................................................... 46
6.2.1. Ambientalex Info ............................................................................................... 49
6.2.2. CABI Environmental Impact................................................................................ 50
6.2.3. Dialnet .............................................................................................................. 51
6.2.4. Hyper Articles in Ligne ....................................................................................... 52
6.2.5. IOPScience ........................................................................................................ 54
6.2.6. Redalyc ............................................................................................................. 55
6.2.7. SciELO .............................................................................................................. 57
6.3. Atributos y métodos definidos .................................................................................... 58
7. Desarrollo de una ontología bilingüe para la organización y el análisis de la información
recopilada ............................................................................................................................... 60
7.1. Aplicación de métodos estadísticos multivariados para la obtención de clases ............... 60
7.1.1. Características de la Matriz de Datos Consolidada ................................................ 60
7.1.2. Clases Obtenidas Mediante la Aplicación del Análisis de Conglomerados ................ 64
7.2. Inserción de la Ontología Desarrollada en la Estructura de SWEET ............................... 67
10
7.2.1. Identificación de Términos Preexistentes en SWEET Asociados a la Composición
Química del Agua Subterránea .......................................................................................... 68
7.2.2. Términos Añadidos a SWEET .............................................................................. 69
7.2.3. Definición de las Relaciones entre términos Preexistentes .................................... 69
8. Estado del conocimiento sobre contaminación por componentes traza en el agua subterránea
73
8.1. Información Científica Compilada sobre contaminación por componentes traza en el agua
subterránea y Validación de las Clases Obtenidas................................................................... 73
9. Conclusiones .................................................................................................................. 74
10. Recomendaciones .......................................................................................................... 75
11. Bibliografía .................................................................................................................... 76
11
INTRODUCCIÓN
El presente documento contiene las consideraciones para la elaboración de una Monografía de
Compilación, cuyo propósito es la recopilación de información reportada en la literatura científica
entre 2004 y 2014, que permita sentar las bases conceptuales para la formulación de
investigaciones sobre contaminación por componentes traza en aguas subterráneas. A lo largo del
trabajo de grado que constituye dicha monografía, se considera este último como un campo
emergente dentro del estudio del Supersistema Ambiental, cuya consolidación requiere de la
revisión de la teoría construida hasta ahora por la comunidad científica internacional.
Con este propósito, inicialmente se ponen en evidencia los elementos que constituyen el problema,
a cuya solución se pretende aportar con la ejecución de la propuesta aquí planteada.
Posteriormente, en el aparte que compone la justificación se hace alusión a la pertinencia del
trabajo de grado que se espera ejecutar, teniendo en cuenta algunas condiciones del contexto
colombiano. Después, se presentan tanto el objetivo general como los objetivos específicos que
orientarán la construcción del documento final. Acto seguido, se refiere el marco cuyo contenido
busca acotar los elementos teóricos bajo los que se construye la metodología para la recopilación,
sistematización y análisis de la información consultada, que conduce a la obtención de los
resultados esperados.
El Trabajo de Grado que se realiza con los lineamientos aquí definidos, se encuentra enmarcado
dentro de la línea de investigación en Estudio y Control de la Contaminación del Agua del Semillero
de Investigación en Ingeniería para el Estudio y Control de la Contaminación Ambiental (IECCA), la
línea de Evaluación Ambiental del Grupo Ambiental de Investigación Avanzada – Semillero GAIA y
recupera elementos del trabajo en Cognitividad y Ambiente desarrollado por el Semillero Ambiente
Investigativo (AMIN); por tanto, su elaboración constituye una muestra de los resultados obtenidos
por el autor gracias al proceso educativo de jóvenes investigadores impulsado por estos espacios
académicos. Dada esta situación, se espera que las consideraciones alcanzadas con el trabajo de
grado permitan la ampliación de los horizontes de los grupos mencionados, contribuyendo a
fortalecer la investigación en el Proyecto Curricular de Ingeniería Ambiental de la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas.
12
1. Planteamiento del Problema
El abordaje del deterioro de la calidad del agua subterránea, al igual que una serie de problemas
que configuran el objeto de estudio de ‘lo ambiental’, son el resultado de la convergencia de
múltiples disciplinas que en sus inicios buscaban la comprensión de ciertas porciones del Súper
Sistema Ambiental y con el paso del tiempo, aportaron elementos fundamentales para la
conceptualización de la problemática ambiental asociada al cambio de composición química del
recurso hídrico subterráneo.
Esta situación ha generado múltiples versiones sobre la organización del conocimiento desarrollado
acerca de la composición química del agua subterránea, entendiendo que cada una presenta una
manera particular de agrupar a las entidades químicas en la naturaleza, acorde con los fines
prácticos que cada disciplina persigue. Se han generado diversos criterios en torno a la manera de
abordar los problemas ambientales que en últimas determinan también el tipo de prácticas con que
la realidad ha de ser intervenida, conduciendo a la ejecución de procesos parciales que desconocen
las múltiples consecuencias derivadas de la operación sobre procesos naturales como la dinámica
de los sistemas químicos.
Por ello, aunque los esfuerzos individuales de los campos del conocimiento pre-existentes son
valorables en mérito del aporte fundamental que hacen para el sostenimiento de las poblaciones
humanas, con el avance de la civilización y, consecuentemente, de la concepción sobre el
conocimiento producido mediante la actividad científica, se ha reconocido que la ciencia de la
modernidad carga de manera intrínseca una versión de la condición humana que niega su
participación como parte de la naturaleza (Carrizosa Umaña, 2001) situación que a partir de la
segunda mitad del siglo XX, hizo evidente la necesidad de abordar ‘lo ambiental’ como un campo
formal del conocimiento, que originalmente surgió desde la adjetivación de los objetos de estudio y
las disciplinas que englobaban el constructo del conocimiento producido hasta entonces, tal como
sucedió con la composición química del agua subterránea.
A nivel general puede afirmarse que el estudio de dicho fenómeno, se derivó de la especialización
de los problemas concernientes a dos disciplinas específicas que hacen parte de las ciencias de la
tierra: La hidrogeología en la que la química de las aguas se convirtió en un elemento que ayudaba
a entender el flujo del agua subterránea y la ciencia del suelo que veía en la distribución de los
elementos químicos un soporte para la delimitación de unidades paisajísticas que permitían
comprender el ciclo geográfico.
En el caso de la hidrogeología tal como lo expone (Tóth, 2009), se dio la convergencia de dos
problemas independientes; el primero el de la necesidad de comprender cómo se movía el agua en
la matriz rocosa que formaba parte del subsuelo, mientras que en el segundo existía el problema
práctico de la hidráulica de pozos requerida para la construcción de estructuras que permitieran el
abastecimiento de agua apta para el consumo de las diversas comunidades en las que escaseaba el
agua superficial de buena calidad. La composición química del agua subterránea en el primer caso
se utilizaba para zonificar las cuencas hidrogeológicas y delimitar las zonas de recarga, tránsito y
descarga, siendo este el motivo que originó los diversos gráficos para representar la composición
química del agua subterránea (Stiff, Schoeller, Pipper, entre otros); mientras que en el segundo
caso, la importancia de la composición del agua se vio limitada al criterio de potabilidad.
13
En el caso de las ciencias del suelo, según autores como (Edmunds & Bogush, 2012) y (Chudaev,
Schvartsev, & Ryzenko, 2013) se guardó un enfoque predominantemente holístico, siguiendo las
concepciones de V.I. Vernadsky, que hacia mitad del Siglo XX sentaron las bases de lo que en la
taxonomía soviética de las geociencias se denomina Geoquímica del Paisaje (John A.C. Fortescue,
1992). Este último autor plantea una diferenciación entre las perspectivas No-Soviética y Soviética,
argumentando que en el caso de los No-Soviéticos, los estudios de las características del agua
subterránea se centraron en la determinación de la concentración de los elementos que la
componían, alejándose de una visión integradora que permitiera relacionar la composición química
con los otros elementos geográficos que pudiesen verse interrelacionados con ésta y
consecuentemente, limitando el aporte de la Geoquímica del Paisaje en otros campos como la
Geoquímica de Exploración, la Geoquímica de Hidrocarburos, la Geoquímica para Salud y
Alimentación y la Geoquímica Ambiental.
Así entonces, en el devenir de la conformación de una única versión del estudio de la
contaminación en el agua subterránea, para la segunda mitad del Siglo XX se podrían diferenciar
una serie de constructos teóricos con diversos propósitos, conformados por los trabajos de los
productores de conocimiento afiliados en cada una de las escuelas marcadas por su respectivo fin
intelectual. Por ello cabría peguntarse ¿Cómo surge la preocupación por los contaminantes en el
agua subterránea? Y más exactamente ¿Cómo se entiende la contaminación en el agua subterránea
desde cada una de las escuelas?
En el caso de la primera escuela, puede pensarse que con el paso del tiempo predominó el
pensamiento práctico reforzado por las ideas propias de la Economía del Medio Ambiente, en un
contexto de desarrollo de la revolución verde y el surgimiento industrial posterior a la II Guerra
Mundial, fenómenos que en conjunto dieron lugar a concentraciones sin precedentes de sustancias
circulantes en el ambiente, por lo que se hizo necesario abordar su control con el ánimo de evitar la
disminución de la potabilidad del recurso hídrico subterráneo o su potencial de explotación en el
futuro acorde con las ideas del desarrollo sostenible. Por lo anterior se hizo necesario el control de
industrias como la minería, la explotación y transformación de hidrocarburos o las industrias
manufactureras, dando lugar incluso al surgimiento de una nueva sub-disciplina dentro de la
geoquímica denominada Geoquímica Orgánica (Kvenvolden, 2006), reforzando así la idea del
contaminante entendido como el subproducto inútil que resulta del aprovechamiento de los
recursos naturales en el marco de las actividades humanas.
En la escuela Soviética por su parte, esta definición puede elaborarse a partir de los postulados de
V.I. Vernadsky, pues desde la publicación de su libro la biósfera en 1926 reconocía a la especie
humana como un agente de cambio geológico, afirmando que la compresión de los flujos de
materia influidos por las actividades humanas requerirían de nuevas perspectivas de comprensión,
pues por la naturaleza de los elementos y las magnitudes de sus masas, se generarían formas
propias de asociación correspondientes a fenómenos no evidenciados en la geosfera (Chudaev et
al., 2013). Por esta situación, dentro de la geoquímica derivada de la escuela Soviética se habla de
una Geoquímica Ambiental entendida como la aplicación de los principios de la Geoquímica del
Paisaje al entendimiento de la distribución de los elementos químicos derivada de la influencia
humana.
Para la primera escuela, como ya se expuso, la contaminación se asocia con la magnitud de la
concentración de un elemento o compuesto específico mientras que para la segunda, la
contaminación es vista más como la afectación en la distribución espacial de dichos elementos y
14
compuestos, alterando sus zonas de origen y acumulación, lo que respeta uno de los postulados
esenciales de las Ciencias del Suelo establecido por V.V. Dokucháyev, es decir el ciclo geográfico.
En cualquiera de los dos casos se reconoce que el origen de la magnitud exacerbada de una
sustancia, o el cambio espacial de su distribución son producto de la actividad humana y por lo
tanto la primera conclusión válida para ambas perspectivas es que la especie humana tiene la
capacidad de alterar el entorno y que dicha capacidad es un fenómeno objetivable.
Así, tal como ocurrió la migración del estudio geoquímico desde un apéndice en cada una de las
ciencias que ya han sido mencionadas, logrando su identificación como disciplina autónoma hacia la
mitad del Siglo XX, la geoquímica ambiental logró convertirse en una especialización de la
geoquímica en la década de los 70 del mismo siglo, situación facilitada por la incursión de las ideas
soviéticas en Norte América y Europa, pero con la particularidad del predominio del modo de
pensar pragmático y reduccionista occidental evidenciado en trabajos como el de (J. A. C.
Fortescue, 1980) en el que se exponen los elementos fundamentales de la Geoquímica del Paisaje y
se habla de sus potenciales múltiples aplicaciones, pero se reconoce que la Geoquímica Ambiental
requiere un nuevo enfoque planteado desde otras concepciones epistemológicas de la realidad
objetiva.
De igual modo, otra de las consecuencias de la exportación de las ideas soviéticas y el consecuente
predominio del modo de pensar occidental fue la clasificación de los elementos de acuerdo a la
abundancia relativa de la masa de estos en el agua, pues tal como se mencionó al principio, el
estudio de la composición química en el contexto hidrogeológico se hacía con el fin de delimitar
zonas de flujo de la cuenca hidrogeológica y más tarde, las caracterizaciones hidrogeoquímicas
buscaban establecer el tipo de minerales presentes en ciertas zonas en el contexto de la
prospección geológica, por lo que los estudios tendían a centrarse en la determinación de la
concentración de los elementos químicos de mayor o menor abundancia en la corteza terrestre
relevantes en cada caso, siendo un ejemplo de lo anterior trabajos como el de (Fagundo Castillo,
1997), quien en función de los componentes mayores y sus proporciones en cuanto a
concentración, estableció normas para la clasificación de las cuencas hidrogeológicas y la
identificación de los minerales predominantes en ellas.
Por su parte los ‘otros’ compuestos presentes en la naturaleza a su vez fueron cobrando relevancia
debido a los problemas prácticos que su presencia generaba, especialmente en el contexto de la
salud pública o la ecotoxicología, ambos motivos de regulación por parte de la institucionalidad
ambiental que empezó a surgir entre los años 70 y 90 del siglo XX como resultado de los acuerdos
internacionales para la protección del ambiente. Es por ello, que su estudio se ha dado de manera
individual o al menos limitada dejando de lado la relación que pueda existir entre ellos, entre ellos
con los constituyentes mayores o menores, o entre ellos y las dinámicas físicas y bióticas que
ocurren en el espacio que influencian aun cuando en la historia del planteamiento de la Geoquímica
del Paisaje se ha establecido que esos ‘otros’ compuestos, excluidos de los tradicionalmente
estudiados según el enfoque occidental-pragmático, sí tienen relevancia para la definición de
paisajes geoquímicos particulares sin importar que la magnitud de sus concentraciones permita
asignarles el calificativo de trazas.
Lo anterior evidencia la relevancia del presente trabajo, pues así como se ha reconocido que existe
un campo del conocimiento asociado a la comprensión de la dinámica química del agua
subterránea, también se considera que es necesario re-orientar el conocimiento producido a lo
largo de su historia para generar posibilidades de comprensión distintas que conlleven a la
15
superación de la concepción reduccionista que impide la trasformación de la realidad de forma
armónica con las demás dinámicas coexistentes en la naturaleza. Para ello, se considera pertinente
re-organizar la estructura conceptual con la que se usa el conocimiento, creando una base formal
que permita el desarrollo organizado de nuevas iniciativas de investigación sobre contaminación por
componentes traza en aguas subterráneas, siendo este el campo de conocimiento que aquí se
trabaja y cuya definición se presenta en el marco conceptual.
De este modo, uno de los propósitos de orden superior del presente trabajo apunta a la re-
formalización de un campo dentro del estudio de lo ambiental y, por ello, las cuestiones teórico-
metodológicas también buscan definir la sucesión de pasos adecuada para estructurarle
conceptualmente. Es por ello que se reconoce la necesidad de crear un modelo del conocimiento,
en este caso una ontología, que refleje una concepción epistemológica distinta sobre el
conocimiento para el ambiente, pues si bien se propone hacer una compilación de la información
científicamente generada, el presente trabajo busca crear una organización que permita releerla
para identificar vacíos, que se conviertan en puntos de partida para investigaciones con enfoque
ambiental, en este caso, en lo relacionado con la composición química del agua subterránea.
16
2. Justificación
La iniciativa de compilar información sobre la Hidrogeoquímica de Componentes Traza se da,
principalmente, por el estado actual de desarrollo que presenta la investigación sobre la calidad de
agua subterránea del país, pues si bien, estudios de las organizaciones del Sistema Nacional
Ambiental (SINA) han permitido establecer condiciones base del agua subterránea (Franco Torres
et al., 2010) estos se limitan a aspectos de la reserva del recurso hídrico para las distintas
provincias hidrogeológicas en el territorio nacional, afirmando que los usos de este, deben
detallarse conforme a las jurisdicciones de las Corporaciones Autónomas Regionales (CAR), lo que
indirectamente pone en las manos de estas entidades, la responsabilidad de caracterizar,
monitorear y mantener la calidad del agua subterránea en el territorio colombiano.
En cumplimiento de ello, existen iniciativas de investigación emprendidas por diversas CAR, cuya
documentación se dificulta debido a la falta de un sistema unificado que reporte este tipo de
estudios en el país. No obstante, es posible destacar trabajos desarrollados en jurisdicciones de la
Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca (CVC) y de la Corporación Autónoma Regional
de Cundinamarca (CAR Cundinamarca) que han permitido valorar el efecto de algunas actividades
antrópicas sobre la calidad del agua subterránea.
Casos concretos sobre estas actividades se evidencian, por ejemplo, en estudios en los que se
evalúa la progresión de los compuestos transportados por los lixiviados provenientes del Basurero
de Navarra sobre en el sistema hidrogeológico de la ciudad de Cali, Colombia (Cárdenas León,
2003) (Azcuntar Rosales, n.d.); asimismo, en trabajos como el de (Páez Ortegón, 2009) que se
centra en la comprensión de la dinámica de los componentes de las vinazas en la zona no saturada
y la zona saturada de acuíferos en el Valle del Cauca. Estos trabajos, se convierten en puntos de
referencia para evaluar la vulnerabilidad de los acuíferos frente a una potencial alteración de la
composición química del agua subterránea que almacenan.
Por su parte, en jurisdicción de la CAR Cundinamarca se destaca un grupo de trabajos orientados
por el grupo de aguas subterráneas (1997-2005) con diversos propósitos, entre los que se
encuentran caracterizaciones de la composición química en la sabana de Bogotá (Ingeniería y
Laboratorio Ambiental Ltda, 2002) de acuerdo al comportamiento de los constituyentes mayores
(Camargo Fajardo & Melo Cruz, 2002) aplicando incluso técnicas de estadística multivariada
(Carrillo Tenjo, 2004). También, se incluyen análisis de acuerdo a las variaciones de algunos
parámetros particulares como los perfiles bacteriológicos y el contenido de plaguicidas en la
jurisdicción de la mencionada autoridad ambiental (Camargo Fajardo, 2004); este grupo incluye
también un estudio que recoge caracterizaciones de los patrones isotópicos de la cuenca alta del río
Bogotá (Ingeominas, 2001) y de forma similares, caracterizaciones empleando el mismo tipo de
técnicas en Sucre (Herrera, Vargas, & Taupín, 2006), Valle del Cauca (Medina Morales, Páez
Ortegón, Vargas Quintero, & Taupín, 2006) y La Guajira (Toro, Calderón, Taupín, & Vargas
Quintero, 2006).
Los mencionados trabajos, en general recopilan información histórica sobre el comportamiento de
parámetros químicos que definen la calidad del agua en función de la normatividad nacional
vigente, centrándose en la relación espacial de los patrones evaluados para establecer posibles
causas de alteración de la composición química asociadas a la ubicación de las fuentes de masa
17
para algunas sustancias; por esta razón, se deja de lado una interpretación basada en las
reacciones químicas entre los constituyentes, lo que implica una comprensión de los sistemas
hidrogeoquímicos fundamentada en su composición, dejando de lado las propiedades funcionales
que se derivan de la interpretación de las reacciones químicas que tienen lugar en el sistema,
situación que se repite en los diversos trabajos2 de caracterización geoquímica desarrollados por el
Instituto Colombiano de Geología y Minería (Ingeominas), cuyo propósito es la exploración de
yacimientos de diversos minerales de interés comercial en el país. Lo anterior, muestra que en el
contexto nacional existe una comprensión parcial de la dinámica hidrogeoquímica del recurso
hídrico subterráneo y por lo tanto se hace necesario plantear enfoques teóricos que brinden nuevos
alcances a la gestión ambiental hecha sobre la calidad del agua subterránea.
El enfoque de este tipo de trabajos resulta recurrente en los estudios sobre la dinámica de agua
subterránea en Colombia. Como ejemplo, vale la pena nombrar los trabajos de (Osorio, López-
Rendón, & Hermelin, 2003), (Franco & Arias, 2009), (Betancur, Mejia, & Palacio, 2009), (Paredes
Zúñiga, Vargas Azofeifa, Vargas Quintero, & Arellano Hartig, 2010) y (Veloza Franco, 2013) que se
centran en la caracterización hidrogeoquímica de sistemas de aguas subterráneas en distintas
zonas de Colombia, haciendo énfasis en la descripción de la carga másica por componente en cada
sistema particular dando relevancia a los datos como indicadores de la dinámica del flujo de agua
subterránea, dejando de lado la descripción de la funcionalidad del sistema y las implicaciones en
cuanto a los posibles cambios químicos que puedan ocurrir dada la presencia de estas sustancias.
Asimismo, otro tema recurrente es la aplicación de la metodología DRASTIC (Aller, Bennett, Lehr,
Petty, & Hackett, 1987) para evaluar la vulnerabilidad de acuíferos en varias zonas, basándose en
características que condicionan el flujo, y consecuentemente el transporte de sustancias en el agua
subterránea. Con este enfoque aparecen los trabajos de (Rodriguez Barrera, 2000), (Gutiérrez
Ribón, Flórez Ramos, & Vergara Flórez, 2009), (Cujabán García, 2013) y (Vargas, Monroy G., &
Gonzalez, 2013).
En este mismo contexto, resultan menos frecuentes aportes en el tema de la composición en
cuanto a componentes traza, siendo una evidencia de ello la publicación de (Alonso, Latorre,
Castillo, & Brandão, 2013) quienes hacen una recopilación de los estudios hechos en Colombia
sobre la presencia de Arsénico (As), destacándose que de los estudios revisados en esta
publicación, apenas tres se centraban en el estudio del As en el agua subterránea, mientras que
uno más de los estudios consultados por los autores presentó una revisión general de la situación
del agua subterránea para América Latina, llevando a los autores a resaltar la necesidad de
desarrollar mayor investigación en el tema, dentro del contexto colombiano. De este modo, se
muestra cómo la calidad del agua subterránea aun cuando ha sido una cuestión abordada en el
país, demanda la generación de conocimiento en más zonas y del mismo modo, requiere de
ahondar en la comprensión de los fenómenos hidrogeoquímicos, permitiendo la inclusión de este
tipo de cuestiones dentro de la gestión de la calidad del recuro hídrico subterráneo. Situación que
2 Los trabajos a los que se hace referencia, se encuentran disponibles en el sistema de información para el inventario, catalogación, valoración y administración de la información técnico-científica (SICAT) del Servicio Geológico Nacional (antes Ingeominas). Se evita hacer referencia a estos teniendo en cuenta que su finalidad no corresponde con la valoración de fenómenos propios del dominio ‘ambiental’ del conocimiento.
18
resulta evidente dada la cantidad de publicaciones sobre este tema escritas por autores
colombianos o realizadas en Colombia, que aparecen referidas en bases de datos científicas3.
Esta situación requiere la atención del gremio de científicos en el campo ambiental, si se tiene en
cuenta que las políticas actuales de desarrollo del país tienden al impulso de actividades de especial
impacto para el sistema hidrogeológico, como la minería, la explotación petrolera, la agroindustria,
la construcción de rellenos sanitarios como métodos de disposición de residuos que son manejados
con deficiencias, entre otros; actividades que no sólo generan alteración sobre la disponibilidad del
recurso, al modificar las condiciones hidráulicas y geológicas de las estructuras que transportan el
agua subterránea, sino que facilitan la ocurrencia de fenómenos como el Drenaje Ácido de Roca
(AMD, por sus siglas en inglés) que genera aportes importantes de metales traza (D. Kirk
Nordstrom, 2011) o la liberación de compuestos orgánicos sintéticos (Postigo & Barceló, 2014) por
ejemplo, convirtiéndose en fuente de deterioro, tanto directo como indirecto, de la calidad del agua
y por tanto, del Supersistema Ambiental en su conjunto.
Vale la pena resaltar que los elementos mencionados en la presente justificación no enfatizan sobre
los componentes traza, pues en la revisión preliminar para la construcción del presente documento,
los casos colombianos adolecen de estudios para este tipo de sustancias y esto, se convierte en una
evidencia más de la necesidad de crear iniciativas, como el presente trabajo de grado, que
conduzcan a consolidar campos del conocimiento, cuya producción dé cuenta del estado actual de
la calidad del recurso hidrogeológico en el país, contribuyendo de este modo a la generación de
soluciones para problemáticas emergentes concordantes con el contexto social que demanda el
desarrollo de la actividad científica nacional.
3 Esta afirmación se hace teniendo en cuenta una revisión previa de las publicaciones hechas por autores o instituciones colombianas en las bases de datos científicas Google Scholar, Redalyc, Scielo, Dialnet, Science Direct y Springer.
19
3. Objetivos
3.1. Objetivo General
Compilar información científica mediante el desarrollo de una ontología que permita la
consolidación de un estado del conocimiento sobre contaminación por componentes traza en
aguas subterráneas.
3.2. Objetivos Específicos
Definir los atributos y los métodos de las entidades cuyo estudio se reporta en los
textos científicos consultados.
Desarrollar una ontología bilingüe con base en la información recopilada como
estrategia para la organización de información en el área de trabajo.
Consolidar un estado del conocimiento sobre contaminación por componentes traza en
aguas subterráneas mediante la presentación de las ideas más relevantes expuestas en
los trabajos consultados.
20
4. Marco Teórico
4.1.1. Consideraciones sobre la química de los componentes traza en el agua
subterránea
La definición de aquello a lo que se hace referencia al emplear el término ‘componente traza’,
implica el punto de partida para la ubicación teórica del presente trabajo de grado, pues sobre
estos se espera consolidar un estado del conocimiento que, además, permita evidenciar su
relevancia en el estudio de lo ‘ambiental’. Por tanto, en el presente aparte se presentan
argumentos construidos en torno a la definición de los ‘componentes traza’, las particularidades de
la aplicación del término en el contexto del agua subterránea y, asimismo, se hace alusión a las
características de los procesos que condicionan su dinámica química. Los elementos teóricos
expuestos cobrarán relevancia en el aparte 4.1.3 pues, según estos, se conceptualizará el diseño de
la ontología mediante la que se espera alcanzar el objetivo general del trabajo de grado.
La definición de los ‘componentes traza’ procede de la química analítica y está estandarizada por la
Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés), organización que
ha definido que los componentes de cualquier medio estudiado serán clasificados en función del
porcentaje que su masa representa sobre la masa total de la solución4 de la que hacen parte. Así,
(Namieśnik, 2002) presenta los nombres generales de los analitos de acuerdo a su relación
porcentual con la masa de solvente, estableciendo rangos para los componentes primarios,
secundarios y traza; esto últimos subdivididos en relación a unidades de concentración expresadas
en partes por múltiplos de millón de solvente según como se indica en la Tabla 1. El autor también
relaciona el nombre común del procedimiento analítico para determinar la concentración de cada
grupo de analitos.
4 Considérese la relación entre las masas de un soluto y un solvente. Si por cada 100g de solvente hay 1g de soluto el porcentaje de la masa de soluto en la solución será de 1% (0.01). Ahora, en el caso de las partes por millón se asume que la masa de 1L de agua con una densidad de 1g/mL, equivaldría a 1Kg (1000g). Por lo tanto si en una solución cuyo solvente es el agua, hay 1mg (0.01g) de soluto por cada litro de solvente o sus equivalentes 1000g, la relación es de 1g de soluto por cada 1’000.000g de solvente que se define como 1 parte por millón (ppm) y en términos porcentuales corresponde al cociente entre la masa de soluto dividida en la masa del solvente (1g/1’000.000g) que equivale a 10-4%.
21
Nombre General del Analito Concentración
del Analito
Termino Común para el Procedimiento
Analítico
Componente Primario 1% - 100% Macroanálisis
Componente Secundario
-Adicionales5- <1% Semi-Micro Análisis
Componente Traza <0.01%
(<100 ppm)
Análisis Traza
Componente Microtraza <10-4%
(<1 ppm)
Componente Ultra-Microtraza <10-6%
(<1ppb)
Componente Sub-Microtraza <10-6%
(<1ppt)
Tabla 1. Clasificación de los métodos analíticos y las técnicas analíticas por concentración del
analito en una muestra. Fuente: Traducido y adaptado de (Namieśnik, 2002)
No obstante, en el presente trabajo se evitará hacer alusión a esta nominación teniendo en cuenta
las recomendaciones de (Dobbs, 1989) quien afirma que el uso de este tipo de expresiones en
análisis de agua presenta limitaciones empíricas teniendo en cuenta que la densidad de los
solventes puede cambiar en función de la temperatura o la presión y, por tanto, la relación entre
masa o volumen de solvente respecto a la del soluto puede variar. Esta consideración se plantea
como un formalismo necesario a la hora de abordar sistemas en condiciones distintas a las
condiciones estándar, lo que implica una contextualización propia de los postulados de la química
analítica aplicada al ámbito de lo ‘ambiental’.
Uno de los medios tenidos en cuenta dentro de los estudios en este último ámbito, es el agua
subterránea, entendida como aquella porción del agua contemplada dentro del ciclo hidrológico que
fluye por debajo de la superficie terrestre en la zona saturada, es decir, aquella en que todo el
espacio ‘libre’ entre los poros de la roca o el suelo se encuentran ocupados por agua. En esta zona
pueden presentarse distintos tipos de rocas clasificando como acuifugos a las rocas que tienen una
baja capacidad de transmitir o almacenar agua; acuitardos, rocas con mediana capacidad para
transmitir agua siendo ésta superada por la capacidad de almacenarle y acuíferos, las rocas que
presentan una capacidad alta tanto para almacenar como para transmitir agua. Dicha propiedad es
medida a través de constantes hidrogeológicas como la conductividad hidráulica (K) y el
almacenamiento específico (SS).
5 El término original en inglés es admixture. Este no tiene traducción exacta en español, sin embargo se considera ‘adicionales’ como la acepción más próxima al término teniendo en cuenta que el Cambridge Dictionary define admixture como algo que es adicionado o a otra cosa. Se prefiere el término ‘adicionales’ a otras posibles traducciones como aditivos o hibridados, que tienen unas connotaciones particulares en los textos de química escritos y hablados en lengua española.
22
Como alternativa a la clasificación hecha por la IUPAC en relación a los componentes acorde con su
concentración en una muestra, existe una aproximación diferente a estos conceptos en los estudios
para el análisis del agua subterránea, pues según autores como (Fetter Jr., 2001), (Knödel, Lange,
& Voigt, 2007), (Singhal & Gupta, 2010) los componentes mayores presentan concentraciones
superiores a 1mg/L, los componentes menores concentraciones entre 1mg/L y 0.1 mg/L y los
componentes traza son aquellas sustancias que se presentan en concentraciones menores a
0.1mg/L. Esta consideración se hace teniendo en cuenta tipificaciones geoquímicas que contemplan
la presencia natural de algunas sustancias en los acuíferos, lo que recupera el concepto de fondo
geoquímico o nivel de fondo6. Para el caso particular del agua subterránea se asumen como
constituyentes mayores los iones Ca2+, Mg2+, Na+, K+, CO32-, SO4
2-, HCO3-, Cl- con los que se hacen
los cálculos de balance iónico para las muestras de agua subterránea; asimismo, se incluye el SiO2 y
en algunos casos se incluye dentro de este grupo el ion NO3-, siempre y cuando las concentraciones
del ion aumenten, generalmente, por aportes de origen antrópico provenientes de procesos como
la fertilización de sistemas agrícolas.
Dentro de los constituyentes menores se incluyen los iones Fe2+, Mn2+, B-, F-, que se presentan en
magnitudes proporcionales al contenido mineral del medio poroso por el que circula el agua
subterránea. Finalmente, los componentes traza comprenden los iones metálicos presentes como
constituyentes mineralógicos de las rocas, elementos como el As y el Al, hidrocarburos,
radionúclidos, compuestos orgánicos de origen antrópico como los pesticidas, entre otros, que son
de especial importancia desde una perspectiva ambiental, pues si bien las concentraciones de estas
sustancias son bajas, por lo general se les asocia una alta influencia sobre la funcionalidad de los
sistemas ecológicos, siendo este uno de los supuestos que se pretende verificar con la revisión
hecha en el presente trabajo de grado.
A la par con estas consideraciones, viendo al agua subterránea como un medio reactivo, ésta se
comporta como un sistema acuoso en el que interactúan las sustancias antes descritas para formar
nuevos compuestos. Dicha dinámica está mediada por distintos tipos de reacciones químicas y para
cada sustancia específica se generan sucesiones de cambios que hacen parte de sus ciclos
biogeoquímicos particulares; no obstante, cada una de estas transformaciones opera mediante
mecanismos generales de reacción que pueden enmarcarse dentro de las características de
reacciones heterogéneas en el caso de las interacciones líquido-sólido y líquido-gas, o en las
características de las reacciones homogéneas que se verían evidenciadas en las interacciones
propias del medio acuoso (Merkel & Planer-Friedrich, 2008).
Las interacciones líquido-sólido comprenden los procesos mediante los que se altera la fase sólida
que compone el medio poroso por el que circula el fluido, incluyendo los procesos de disolución de
los minerales y los fenómenos de superficie que pueden ser controlados por mecanismos de
adsorción o por mecanismos de intercambio iónico. Por su parte, las interacciones líquido-gas
corresponden a los procesos mediante los que los gases de la atmósfera se disuelven en el agua
estando controlados, principalmente, por la Ley de Henry. Las interacciones líquido-líquido
corresponden específicamente a las reacciones del medio acuoso y en éstas se incluyen procesos
de complejación de superficies, que pueden ser entendidos a partir de principios de la química de
6 En Inglés Natural Background.
23
coordinación o también los fenómenos de óxido-reducción que tienen una amplia influencia sobre la
especiación de los elementos que se encuentran presentes en el sistema (Zhu & Anderson, 2002).
Dadas las consideraciones anteriores, a lo largo del presente trabajo se buscó evidenciar la
pertinencia de las definiciones presentadas sobre los componentes desde el punto de vista
ambiental pues se presume que pese a lo que se define en la teoría geoquímica, con la adopción
del rango establecido por la IUPAC, se abre la posibilidad de estudiar sustancias en concentraciones
mayores cuyos valores de masa pueden estar asociados a fenómenos diferentes del fondo
geoquímico, es decir, a su contenido natural; lo anterior permitió ampliar la comprensión sobre las
sustancias que puedan estar siendo aportadas como resultado de procesos antrópicos y, por tanto,
contribuir a una mejor conceptualización de los fenómenos de contaminación, tal como se discutirá
más adelante.
4.1.2. Conceptos para el modelamiento de conocimiento mediante ontologías
El presente apartado tiene como propósito presentar los conceptos que cimentan la teoría sobre el
modelamiento de conocimiento haciendo énfasis sobre la creación de ontologías como una
estrategia para formalizarlo. Así entonces, se pretende especificar las diferencias entre estas y los
vocabularios controlados evidenciando las ventajas que las primeras ofrecen en el contexto del
presente trabajo. De este modo, se presentan las consideraciones teóricas que justifican la
elaboración de una ontología como instrumento central para la consolidación de un estado del
conocimiento y, a su vez, se busca destacar su aplicabilidad para la consolidación de conceptos
fundamentales en el estudio de lo ‘ambiental’.
Para hablar de conocimiento formalizado, se asume que las afirmaciones hechas referentes a un
fenómeno de la naturaleza son el resultado de un proceso que ha permitido la interpretación de las
observaciones del sujeto que investiga. En la actividad científica contemporánea, estos resultados
se plasman en productos de investigación cuyo principal propósito está orientado a la difusión de
conocimiento, justificada en una necesidad comunicativa que implica el uso de un código para
transmitir el mensaje que se desarrolla y asimismo, para nombrar las abstracciones que se hacen
de la realidad; de este modo las descripciones hechas por la ciencia sobre los objetos que estudia,
constituirían una representación racional de la realidad al estar decodificadas para la comprensión
por los sujetos que dominan el mismo código, y las relaciones que se establecen entre esos
significados constituirían la estructura misma de la representación que el entendimiento humano ha
hecho sobre la realidad que le rodea.
Esta dinámica implicaría que el ejercicio científico enmarcado en un dominio determinado del
conocimiento, trae consigo el uso de un conjunto de términos específicos cuyos significados han
sido normalizados buscando mantener el principio de identidad proveniente de la lógica aristotélica,
validando de este modo el carácter objetivo del lenguaje empleado para referirse a la
representación construida de la realidad. No obstante, si se entiende el conocimiento como un
sistema creado por la razón para comprender la realidad a través de su representación, entonces el
conocimiento mismo está denotado por las relaciones entre esos términos; es decir, que la
representación de la realidad no es sólo el conjunto de términos, sino también la estructura que los
organiza permitiendo la comprensión de aquello que es representado.
De este modo, se plantea la posibilidad de examinar las conexiones que surgen entre los términos
que representan la realidad y, asumiendo que el conocimiento es un sistema definido por
24
elementos y una estructura que los organiza, puede aplicarse a este la lógica propia con que son
estudiados los sistemas independientemente de su contexto (von Bertalanffy, 1968), lo que habilita
al presente ejercicio para aplicar el Principio de Funcionalidad Emergente (Odum, Barrett, &
Brewer, 2004) en una forma análoga a como se hace con los sistemas biológicos según como lo
explican (Jørgensen & Fath, 2004). Los autores citados exponen que cuando aumenta la estructura
de un sistema, emergen funciones que superan las posibilidades individuales de estos, siendo esta
la situación a partir de la que se considera que se ha originado un nuevo nivel de organización. La
operación que subyace al crecimiento de la estructura de un sistema según los autores citados, es
la ‘Maximización de la Exergía’ que consiste en un aumento en la magnitud de energía
aprovechable debido al incremento del número de conexiones entre los elementos del sistema, lo
que conduce a la disminución de las pérdidas de energía durante los procesos de transferencia de
ésta.
Lo anterior, aplicado al contexto del conocimiento, permitiría ver entonces que los términos, al
estar relacionados conformando una estructura, posibilitan la emergencia de unas unidades
funcionales abstractas resultantes de su agrupamiento en función de facilitar la comprensión de los
fenómenos que representan. Para fines prácticos, estas unidades funcionales que emergen como
resultado de crecimiento organizado del sistema, deben ser entendidas como nuevos términos que
hacen referencia a porciones de la realidad desprovistas de formas materiales, es decir que su
descripción corresponde a la de términos empleados por quienes usan el código para facilitar la
acción de referirse a los elementos relacionados que las sustentan. Las consideraciones hechas
hasta aquí, permiten definir tres conceptos fundamentales presentados desde otra perspectiva por
(Madin, Bowers, Schildhauer, & Jones, 2008) siendo estos las entidades, que corresponden a los
elementos de la realidad que son objetos de conocimiento y, para este caso particular,
corresponderían a los significados a los que se hace referencia mediante los términos propios del
lenguaje científico; las relaciones, que corresponden a la estructura que permite organizar los
elementos; y, por último, las clases, entendidas como los términos emergentes y de naturaleza
abstracta, mediante los que se agrupan las entidades.
Los vínculos establecidos entre las entidades y las clases son empleados por las ontologías como
medios para la construcción de razonamientos asistidos especialmente en el contexto de la lógica
computacional tal como lo exponen (Villa, Athanasiadis, & Rizzoli, 2009) quienes mencionan que el
proceso de razonamiento automatizado que realizan los ordenadores para utilizar la información en
algoritmos de cálculo, se da siguiendo dos operaciones principales, siendo estas la clasificación
que permite inferir que la instancia X, una entidad, es una ejemplificación del concepto al que hace
referencia Y, una clase, y la subsunción7 que permite inferir que el concepto A, siendo A una
7 El concepto de subsunción planteado por los autores citados corresponde a la Subsunción Jerárquica que se emplea como mecanismo para establecer niveles de organización en los sistemas. Este tipo de criterio de organización es propio de modelos con complejidad y expresividad limitada como los vocabularios controlados que se mencionan más adelante; por su parte las ontologías que se describen más adelante en el texto, están construidas bajo una lógica de Subsunción Heterárquica. Dicha lógica implica que la estructura según la que se ordena el conocimiento permite evidenciar las relaciones que existen entre las entidades de la realidad en función del contexto a partir del cual se accede al conocimiento como totalidad; por esta razón, según una organización jerárquica del conocimiento existen entidades que se ven como casos específicos de una clase, mientras que desde una perspectiva heterárquica, las clases emergen en función de las necesidades específicas del sujeto que pretende acceder a él, por lo que su configuración depende del contexto en el que el conocimiento va a ser usado. El concepto de la Subsunción Heterárquica que aquí se intenta presentar, es heredado de los planteamientos retomados por los profesores Adolfo Izquierdo y Ruth Miriam Moreno Aguilar en el marco del programa de investigación del que forman parte, cuyo contexto y relación con el autor de este trabajo se amplían brevemente en el pie de página número 15.
25
entidad, tiene un nivel jerárquico menor que B, que sería entonces una clase; Lo anterior implica
que para estar agrupadas en una clase, las entidades deben guardar un conjunto de características
similares que permiten asociarlas en grupos; por tanto, cuando se utilice la clase para hacer una
referencia generalizada de un conjunto de entidades, a estas se harán extensivas una serie de
características que las definen, siendo este el concepto de la propiedad de herencia. Ahora,
aplicando la lógica inversa, los términos abstractos que representan las clases pueden emerger
dado que las entidades que los sustentan son susceptibles de ser agrupadas al presentar atributos
comunes entre ellas, es decir al manifestar valores semejantes para variables comunes entre dichas
entidades8; no obstante, aun cuando una entidad presente atributos similares a otras, la
configuración de los distintos atributos específicos de la primera permite distinguirla entre un grupo
de entidades lo que constituye la definición de identidad.
Lo anterior muestra que los términos empleados para representar la realidad tienen un conjunto de
características dentro del modelo de conocimiento del que forman parte, obligando a ejercer un
control sobre el uso posterior de estos cuando se empleen para describir o relacionar otras
entidades de la realidad; esto posibilita la comprensión entre quienes producen conocimiento en el
marco de un cierto dominio del mismo. La función descrita recae sobre los vocabularios
controlados que, tal como se ha dicho a lo largo del presente aparte y asemejándose a la
definición presentada por (Ma et al., 2010), corresponden conjuntos de términos con unas
relaciones determinadas por las características comunes que las definen. Así entonces, los
vocabularios controlados pueden definirse como representaciones formales del conocimiento
(modelos), que se emplean para el manejo de terminología; la integración, interoperabilidad y el
uso colaborativo de datos; o el uso del conocimiento para apoyar decisiones (Yu, 2006). La
definición presentada está encarnada en modelos del conocimiento como los glosarios, los
diccionarios, las taxonomías, los tesauros, entre otros, que se diferencian en mérito de la cantidad
de dimensiones que emplean para representar las relaciones entre los términos que los componen.
Una apreciación similar es presentada por (Villa et al., 2009) quienes plantean que los mencionados
modelos del conocimiento, varían en función de dos características principales que son la
complejidad y la expresividad, pues por ejemplo los glosarios al ser colecciones de términos en los
que se presenta la mera definición de un término dejan de lado la posible relación entre los
elementos que lo componen, mientras que un diccionario establece relaciones a partir de las
definiciones y tanto los tesauros como las taxonomías están construidos para permitir la
interpretaciones sobre la clasificación y subsunción de los términos que les componen.
Por su parte, las ontologías corresponden a una conceptualización del conocimiento propuesta por
la lingüística computacional que pretendía modelar las relaciones entre los términos que se definían
en los vocabularios controlados, manteniendo una estructura lógica procesable por un ordenador
evitando los problemas de coherencia ocasionados por sinónimos, homónimos, acrónimos,
ambigüedades y errores ortográficos (Eisenacher et al., 2014).
Cabe aclarar que al contrastar las fuentes consultadas para definir el término ‘ontología’ y su
ubicación dentro de la teoría del modelamiento del conocimiento no se encontraron acepciones
8 Lo aquí descrito corresponde a lo que en programación orientada a objetos es definido como instanciación, que consiste en la asignación de valores a las variables que presenta la clase, de entre un rango en el que existen las función que definen a las variables.
26
únicas sobre el término, por lo que en el presente trabajo las ontologías se definen como modelos
del conocimiento en los que las múltiples relaciones que se establecen entre los elementos que las
componen se construyen a partir de las propiedades de los elementos que las componen, por lo
que el nivel de importancia de dicha relación está determinado por el contexto según el que se
interpreta el contexto; esta definición fue abstraída de la comparación entre los trabajos de (Yu,
2006) (Madin et al., 2008), (Villa et al., 2009) y (Ma et al., 2010), cuya aplicación será evidenciada
en el aparte 4.1.3.
Las consideraciones hasta ahora presentadas, permiten evidenciar una ventaja de la ontologías
frente a los lenguajes controlados, puesto que ellas abren la posibilidad de establecer múltiples
relaciones entre las entidades, permitiéndoles estar presentes en diferentes clases de acuerdo al
agrupamiento denotado por el atributo empleado para vincular a las entidades; lo anterior implica
que las clases que emergen de las relaciones definidas en una ontología, serían el resultado de una
multiplicidad conceptual para las entidades y, por tanto, sería posible establecer distintos grupos de
relación, dejando de lado la visión reduccionista del conocimiento representado, para aceptar su
naturaleza compleja. Es por esto que con el desarrollo de una ontología dentro del presente trabajo
de grado, se espera proponer un conjunto de clases emergentes que brinden nuevas formas de
comprender los fenómenos propios del dominio ‘ambiental’ del conocimiento, especialmente
aquellos relativos a la funcionalidad química del agua subterránea entendida como un medio
reactivo.
4.1.3. Análisis del fenómeno de contaminación desde los conceptos de la programación
orientada a objetos. Propuesta de diseño conceptual para una ontología sobre
contaminación por componentes traza en el agua subterránea.
Teniendo en cuenta que la acepción sobre las ontologías empleada como referente conceptual para
el presente trabajo de grado está influenciada por planteamientos propios de la lingüística
computacional, ahondar en los desarrollos teóricos de este dominio del conocimiento permitiría
encontrar elementos valiosos que complementen los fundamentos que plantea la presente
propuesta, en cuanto a los principios de modelamiento conceptual de la realidad objetiva. Con ese
propósito, a continuación se analizan los principios que orientan el paradigma de programación
orientada a objetos, aplicando su lógica al modelamiento conceptual de la contaminación por
componentes traza en aguas subterráneas. Por ello, inicialmente, el presente aparte presenta las
definiciones de los conceptos de método y polimorfismo para posteriormente aplicarlos, junto a los
conceptos expuestos en el numeral anterior y así construir el diseño conceptual de la ontología
sobre contaminación por componentes traza en aguas subterráneas que hace parte del trabajo de
grado planificado mediante el presente documento.
El paradigma de programación orientada a objetos (OOP, por sus siglas en inglés) se basa en la
solución de problemas a partir de la representación de entidades definidas mediante atributos. Tal
como se ha explicado, esas entidades se agrupan en clases de las que heredan una serie de
características, por lo que una entidad puede ser denominada también subclase. Uno de los
conceptos fundamentales de la OOP es el de método, que corresponde a una operación mediante
la que los atributos que definen a una clase son modificados y, por ello, determinan cómo estos
objetos interactúan con el resto de objetos que componen el código (Zhang & Lei, 2013). Es
importante aclarar que el concepto de ‘clase’ visto desde la OOP es distinto del que se ha
27
presentado a lo largo del presente marco conceptual pues, para la primera, las clases son una
especie de ‘plantilla’ que permite predefinir una serie de atributos heredables por las entidades que
se agrupan en ésta, recibiendo el nombre de clases hijas o sub clases.
Por su parte, hasta ahora en el presente texto se ha mencionado que las ‘clases’ son términos
abstractos que no necesariamente guardan un sustento material y que resultan de la abstracción
de las propiedades comunes mediante las que se agrupan las entidades; lo anterior implica que
para la OOP primero se define una clase y a partir de ella, se crean entidades, mientras que en el
presente texto se defiende que la clase es un resultado del agrupamiento de entidades, concepto
que en OOP guarda cierta correspondencia con la propiedad de abstracción.
La anterior puntualización permite comprender que así como se definen unos atributos para las
clases que son heredables por las clases hijas (entidades), los métodos también son aplicables a las
clases y por lo tanto las operaciones definidas mediante las instrucciones de dichos métodos son
extensibles a las clases hijas, aunque el resultado depende también de los atributos que las
identifican, por lo que se afirma que al aplicar un método a una clase, los objetos que la componen
lo ‘contextualizarán’, siguiendo la lógica de la instanciación, de acuerdo a sus atributos particulares,
con lo que se obtienen resultados diferentes para cada uno de ellos; este es el concepto que
subyace a la propiedad de polimorfismo descrita por (Gańcza & Paszkiewicz, 1998). Lo anterior
hace posible ver que la OOP además de ser un paradigma de programación proveniente de las
ciencias de la computación, trae implícita una lógica de conceptualización particular que hace a sus
principios conmensurables con las teorías de modelamiento del conocimiento, validando la
referencia hecha a la OPP en el marco del presente trabajo.
Si se deseara aplicar la lógica tanto del modelamiento conceptual mediante ontologías, como de la
OOP para conceptualizar la realidad objetiva, las consideraciones expuestas desde ambos
planteamientos permiten afirmar que un fenómeno puede comprenderse a partir de las entidades
materiales que le dan un sustento en la realidad y para comprender dichas entidades pueden
seguirse dos acciones: i) describirlas a partir de los atributos que las definen y ii) establecer cuáles
son los métodos mediante los que se alteran esos atributos. Lo anterior implica que cada entidad
contemplada se convierte en un caso particular, en una posibilidad que resulta de las
transformaciones ocasionadas por los métodos que sobre ellas operan o, aplicando los conceptos
definidos, en un polimorfismo resultante de la alteración generada dada la influencia de un método
al operar sobre una entidad.
Ahora, al recordar que los métodos son también heredables por las clases hijas, estos pueden ser
entendidos como una característica funcional que además de hacer posible la agrupación de las
entidades en clases definidas por abstracción, permitiría conceptualizar la estructura del sistema en
torno a las funciones que en él se presentan y es por ello que las ontologías son modelos del
conocimiento pertinentes para la interpretación del conocimiento propio del dominio ‘ambiental’,
pues con éstas se hace factible la organización de conceptos para comprender la dinámica de
transformación de los sistemas compuestos por las entidades estudiadas en las distintas disciplinas
que definen a dicho dominio, y así el concepto de funcionalidad puede ser asumido como un
28
paradigma de intervención sobre las clases abstraídas, con lo que se lograrían polimorfismos
controlados9 en la práctica.
Aplicado al caso específico de la contaminación del agua subterránea debido a la presencia de
componentes traza, es pertinente recordar que sobre cada una de estas sustancias operan
procesos específicos que componen sus ciclos biogeoquímicos particulares; por lo tanto, estos
últimos desde la perspectiva del modelamiento conceptual del presente trabajo de grado, pueden
ser vistos como conjuntos de polimorfismos resultantes de la acción que algunos métodos (tipos de
reacciones químicas) ejercen sobre las entidades, es decir, sobre las sustancias químicas que
componen el agua subterránea asumida como una solución. Bajo esta lógica sería posible agrupar a
los componentes traza en clases que darían cuenta de los métodos que los transforman,
comprendiendo estas sustancias desde una perspectiva funcional al tomar como característica de
agrupamiento los procesos que modifican la composición química del medio que dichas sustancias
definen.
Los polimorfismos resultantes de la acción de los métodos, ocasionan un conjunto de nuevas
especies químicas que responden a las distintas posibilidades de asociación entre las sustancias
presentes en el medio reactivo, siendo algunas de estas formas las que generan una desviación
funcional respecto al comportamiento esperado del sistema. Por ello, al conocer las entidades que
componen la solución y los métodos que pueden operar sobre éstas es posible anticipar las nuevas
entidades que podrían presentarse y, por tanto, predecir los efectos de la acción del método sobre
el sistema.
Por lo anterior, si se piensa que las entidades definen al sistema, pero químicamente se
transforman para producir nuevas formas de asociación que alteran el funcionamiento del mismo,
se podría afirmar que el agente perturbador no sería la sustancia en sí, sino el proceso que genera
la nueva entidad con propiedades funcionales diferentes a las presentadas por el sistema antes de
sufrir la influencia del método. Bajo esta perspectiva, la contaminación más allá de asociarse con la
presencia de una cierta cantidad de masa de una especie química, se relacionaría con el proceso
mediante el que se modifica la composición química de un medio específico al alterar las
distribuciones de masa entre las especies químicas de los elementos o compuestos presentes; por
tanto, al organizar el conocimiento en función de los procesos mediante los que se alteran las
entidades químicas del agua subterránea, se hace posible la comprensión de los fenómenos que
modifican su normal funcionamiento y, a su vez, es posible evidenciar si además de conocer las
propiedades de las entidades, existe igual comprensión sobre los mecanismos mediante los que
estas se relacionan.
9 En el contexto del dominio ‘ambiental’ del conocimiento, las entidades estudiadas corresponderían a aquellas agrupadas en la clase ‘espacio geográfico’. Así entonces una intervención humana sobre las entidades que configuran el ‘espacio geográfico’ opera con la lógica de un método y por lo tanto sobre los atributos de dichas entidades actúan transformaciones que permiten definir un nuevo estado de las entidades, y por ende del ‘espacio geográfico’ como conjunto. Por ello, al comprender los métodos que operan sobre las entidades y agruparlas en clases abstractas emergentes que se definan en torno a los métodos mediante los que se transforman las entidades, estas clases abstractas emergentes se convertirían en orientadores conceptuales para planificar el método de transformación del ‘espacio geográfico’; lo anterior conduciría a polimorfismos controlados de los nuevos estados que definen a las entidades, y esto en términos prácticos indicaría el reconocimiento previo de los atributos propios del nuevo estado de las entidades del ‘espacio geográfico’ permitiendo la adopción de métodos para su manejo.
29
Así entonces para una ontología que represente el estado del conocimiento sobre el fenómeno de
contaminación por componentes traza en el agua subterránea, los mecanismos de reacción
(métodos) pueden asumirse como la propiedad funcional mediante la que es posible definir las
relaciones entre las entidades químicas; además, teniendo en cuenta que el medio estudiado
corresponde a un sistema acuoso, los métodos estarían representados por las reacciones químicas
propias de este, es decir, aquellas expuestas en el primer acápite del presente marco conceptual.
De este modo la lectura de la información científica sobre la que se basa la construcción de la
ontología se enfoca en definir cuáles han sido los mecanismos de reacción estudiados para cada
entidad que ha sido objeto de reflexión al interior de la comunidad científica, haciendo emerger así
las clases que agrupan a las entidades, lo que brinda la posibilidad de interpretar el fenómeno de
contaminación desde una perspectiva funcional.
Las anteriores condiciones definen los aspectos mediante los que será organizada la información
analizada en el presente trabajo de grado y, consecuentemente, orientarán los tratamientos
descriptivos que se harán con miras a la consolidación de un estado del conocimiento sobre
contaminación por componentes traza en aguas subterráneas. Por tanto, los instrumentos
metodológicos propuestos guardan correspondencia con los planteamientos hasta aquí expuestos.
Con su uso dentro de la ejecución de la presente propuesta, se espera hacer un aporte a la
perspectiva de comprensión de los fenómenos ‘ambientales’, permitiendo la adopción de
perspectivas distintas que brindan sustento teórico propio al dominio ‘ambiental’ del conocimiento.
4.2. Marco de Referencia
El presente marco de referencia tiene como propósito compilar diversos antecedentes sobre la
creación de ontologías en distintos dominios del conocimiento, evidenciando las ventajas que estas
crean para la conceptualización de los fenómenos que representan y los aportes que han generado;
también, se revisa la existencia específica de modelos del conocimiento propios del dominio
‘ambiental’ y de la geoquímica. Asimismo, se hace énfasis en el diseño metodológico de los
desarrollos de estos modelos y las pautas empleadas para su creación, siendo de especial atención
los tratamientos tanto cualitativos como cuantitativos que han conducido a la definición de clases a
la hora de agrupar entidades de la realidad. Con este apartado se espera crear un conjunto de
orientadores para planificar el desarrollo metodológico del presente trabajo.
4.2.1. Creación y uso de ontologías para la interacción con el Conocimiento
Formalizado
Con el desarrollo de repositorios de datos que permiten un amplio almacenamiento de información
perteneciente a cualquier dominio del conocimiento, surgió la necesidad de crear métodos
eficientes para clasificarla, facilitando así su consulta según las necesidades específicas de cada
usuario. Este tipo de problemas ha sido evidenciado en múltiples aplicaciones prácticas, siendo las
más recurrentes aquellas que tienen que ver con las ciencias de la información, que lidian con el
almacenamiento y la gestión de datos, para construir nuevas formas de organizarlos tendientes a
aportar información de utilidad en distintas áreas.
30
Por ejemplo como lo muestran (Weng & Chang, 2008), al emplear ontologías como método para la
organización de datos se pudo establecer un conjunto de perfiles para los usuarios de bases de
datos de información académica y, consecuentemente, asesorar sus búsquedas haciendo más
eficiente la consulta y recuperación de la información almacenada. Lo anterior se logró
matematizando un conjunto de parámetros asociados con el interés de búsqueda y el interés del
tema buscado, incluyéndolos en un algoritmo que almacenaba y medía los datos enviados por los
usuarios a través de una interfaz, procesando la información para encontrar el conjunto de datos
más recurrentes y en los que empleaba más tiempo de consulta. Posteriormente, esto permitió
asesorar sus búsquedas en función de un conjunto de valores asignados a los textos en la base de
datos objeto de consulta, generando desviaciones de apenas el 5% o 6% respecto al tema de
interés.
Recordando que las ontologías son modelos de un dominio del conocimiento que se basan en la
organización de las entidades a partir de la definición formal de sus relaciones, es posible ver su
uso como una estrategia para la estructuración del conocimiento permitiendo, inicialmente, su
comprensión (aprendizaje) y, posteriormente, su desarrollo (producción). Esta perspectiva es la que
se busca adoptar en el presente trabajo pues inicialmente, se espera reconocer un conjunto de
términos que se emplean para abordar el problema de la contaminación del agua subterránea dada
la presencia de componentes traza y consecuentemente, organizarlos en función de unas
propiedades específicas, mostrando sus posibilidades de asociación y la repercusión que dicha
asociación podría traer para el desarrollo de conocimiento en función de la adaptación de los
procesos humanos en la realidad objetiva.
Figura 1. Conjunto de procesos para el desarrollo de una ontología base en un dominio a partir de
handbooks. Fuente: (Hsieh, Lin, Chi, Chou, & Lin, 2011)
Este mismo tipo de perspectivas, es adoptada en el trabajo de (Hsieh et al., 2011) quienes,
basados en la tabla de contenido de un Handbook10 sobre ingeniería de sismos, desarrollaron una
ontología que sirviera como base del conocimiento en dicho dominio. El procedimiento empleado
10 Traducido al español este término significa ‘Manual’; en este caso hace referencia a un tipo de publicación escrita que reúne un conjunto importante de temas referentes a un dominio del conocimiento que pueden ser vistos como el corpus del mismo.
31
por los autores puede verse esquematizado en la
Figura 1. Aquí se muestra que, inicialmente, los autores extrajeron un conjunto de términos
presentes en la tabla de contenido del texto, las definiciones más relevantes y el índice, de los que
también infirieron las relaciones y una regla de pesos para establecer la jerarquía entre términos.
Posteriormente, se aplicaron unos procesos de corrección entre los que se incluyó el refinamiento y
la validación de las agrupaciones mediante la revisión de expertos.
4.2.2. Tendencias asociadas a la implementación de ontologías en disciplinas relativas
al dominio de lo ‘Ambiental’
Al revisar las aproximaciones de la comunidad científica al trabajo que involucra modelos del
conocimiento, específicamente ontologías, es posible proponer la existencia de al menos dos
tendencias que se han tomado como un eje de discusión en el presente trabajo y a su vez, han
servido para clarificar el enfoque con el que se ha de emplear la ontología como instrumento
metodológico en pro de desarrollar los productos finales, resultantes de la ejecución de lo aquí
planteado. En este aparte se comparan dichas tendencias referenciando algunos trabajos que
ilustran la diferenciación planteada, presentando argumentos para adoptar posturas sobre la
implementación de una ontología como punto de partida para la organización y posterior
comprensión del conocimiento.
La primera tendencia en cuanto a la implementación de ontologías, presenta a estos modelos del
conocimiento como puntos de referencia para la compatibilización e interpretación de información,
asociando el uso de éstas con su tradicional contexto emanado de las ciencias de la computación.
Según esta tendencia, las ontologías son útiles debido a que permiten asociar datos, a conceptos
propiamente dichos y a características que facilitan su enriquecimiento semántico. En este contexto
(Page, Michener, Michener, & Jones, 2012), quienes al definir la ecología como una ciencia que se
basa en la generación y análisis de grandes volúmenes de información, defienden que ésta requiere
de métodos que permitan su procesamiento en concordancia con un conjunto de parámetros que
conduzcan a una conceptualización eficiente de los fenómenos que estudian. Para ello, las
ontologías permiten la definición de términos, criterios y relaciones jerárquicas que, al ser
insertados en algoritmos de procesamiento, permiten clasificar la información de forma tal que su
32
manejo se hace menos dispendioso lo que brinda la posibilidad a los investigadores de centrarse en
la comprensión de los comportamientos reflejados por ésta.
Asimismo, se reconoce que la formalización de relaciones entre términos permite armonizar los
problemas derivados de la integración del conocimiento, pues afirman que al conmensurar variables
de tipo ecológico, geológico, climatológico, meteorológico y demás, en estudios de corte ambiental,
se puede incurrir en polisemias que dificultan la compatibilización de los datos, siendo esta otra de
las situaciones que puede sortearse gracias al uso de modelos del conocimiento en el contexto
computacional. Un ejemplo de lo anterior puede leerse en la publicación de (Janssen et al., 2011)
quienes valoran los cambios en el uso agrícola del suelo a partir de la integración de modelos para
diferentes escalas de trabajo. En este caso las ontologías, permiten una armonización inicialmente
semántica entre los términos que componen las expresiones matemáticas de cada modelo y,
consecuentemente, ello permite definir las relaciones que existen entre los datos que provienen de
fuentes de información espacial con diferentes resoluciones; este tipo de aproximaciones, plantea
que el uso de las ontologías disminuye la necesidad de intervención humana en cada etapa de los
cálculos ejecutados por los ordenadores, además de aumentar la cohesión de los procesos que
tienen lugar cuando se ejecuta el programa.
Otro tipo de ventajas obtenidas puede verse en el trabajo realizado por (Liu & Wang, 2012),
quienes evaluaron el efecto de la exposición a metales pesados en distintas concentraciones, sobre
un conjunto de proteínas en especímenes de Crassostrea hongkongensis para establecer el grado
de alteración funcional que sufrían dichas proteínas, valorando así el daño ocasionado a los
organismos dada la presencia de unos agentes posiblemente nocivos. Las afectaciones sobre
proteínas específicas fueron agrupadas mediante tratamientos estadísticos obteniendo ‘perfiles de
contaminación’, diferenciando las distintas clases de efectos con características comunes sobre un
grupo específico de proteínas; el grado de afectación se definió comparando las proteínas después
de la exposición, con un modelo típico de la misma proteína según como aparecía definida en una
ontología de genes.
En ese contexto, la ontología actúa como un repositorio de datos, en el que las diferentes proteínas
son agrupadas de acuerdo a su función biológica y la interpretación de los datos sobre la alteración
producida por los metales estudiados, puede conducir a identificar la alteración del normal
funcionamiento metabólico en los organismos, mostrando así la ventaja que presenta la
organización de información con este tipo de modelo y su potencial uso. Aplicando la notación
definida en el marco conceptual al presente estudio, las proteínas corresponderían a las entidades
de la realidad sobre las que se produce conocimiento, la agrupación de estas según su función
biológica daría origen a clases y la alteración de la función biológica puede ser entendido como un
polimorfismo que resulta de la acción de un método mediante el que se alteran las
características, en este caso funcionales, de las entidades.
Otras aplicaciones del modelamiento del conocimiento en el dominio ‘ambiental’ han estado
asociadas con el tema de la valoración del impacto ambiental, siendo el principal objetivo encontrar
formas de agrupar términos de manera tal que brinden orientaciones para comprender las distintas
alteraciones en el ambiente que son ocasionadas por las actividades humanas. La cuestión que se
plantea en el fondo, radica en dar la relevancia pertinente para cada criterio considerado a la hora
de calificar cada alteración y, para ello, en el trabajo de (Bare & Gloria, 2008) se propone una
taxonomía mediante la que se jerarquizan los criterios de calificación para los impactos
ambientales, mientras que (Garrido & Requena, 2012) presentan el desarrollo de una ontología que
33
agrupa entidades en las clases: Impacto ambiental, Elementos del ambiente que pueden sufrir
impactos, Actividades industriales, Sustancias o elementos contaminantes, Acciones humanas que
pueden producir impactos, Acciones preventivas, Indicador ambiental o unidad de medida para el
impacto y Evaluación ambiental. Lo anterior condujo a la estructuración de una ontología genérica,
que sienta las bases para ser contextualizada y aplicada a los casos particulares abordados en un
estudio de impacto ambiental.
Un ejemplo de ontología genérica y que corresponde a los dominios abordados mediante la
presente propuesta es la Red Semántica para Terminología de la Tierra y Ambiental11 (SWEET, por
sus siglas en inglés), que corresponde a un proyecto impulsado por la Administración Nacional de la
Aeronáutica y el Espacio de Estados Unidos (NASA, por sus siglas en inglés) que tiene como
propósito crear un marco de referencia para el desarrollo de terminología en ciencias del sistema de
la tierra12; consecuentemente, gracias a ésta ha sido posible la mejora de búsquedas asociadas al
dominio del conocimiento y también la aparición de nuevas ontologías específicas, siendo este el
caso reportado en el trabajo de (Tripathi & Babaie, 2008) quienes plantearon una ontología para el
dominio de la hidrogeología y corrigieron algunos elementos del diseño conceptual de SWEET
(Raskin & Pan, 2005), mostrando la posibilidad de mantener la estructura de la ontología genérica y
al mismo tiempo crear un aporte conceptual que pueda ser integrable a modelos del conocimiento
preexistentes.
Vale la pena resaltar que en el caso de SWEET, originalmente el agua subterránea y los términos
asociados a su estudio y comprensión aparecen como elementos dispersos relacionados con clases
como superficie planetaria o como características de la hidrosfera, todos ellos embebidos en la
Ontología Primaria13 del Dominio de la Tierra14. Así, si bien SWEET contiene las descripciones de
elementos y relaciones que se emplean para el estudio del flujo de agua que se mueve en la sub
superficie, estos originalmente no fueron relacionados de modo que se creara un conjunto que
representara a la hidrogeología como una disciplina formal, tal como sí son presentadas algunas
disciplinas de la geología y que aparecen como subclases de esta última. Ésta situación dio origen a
la propuesta de extensión de las ontologías primarias de SWEET elaborada por (Tripathi, 2005) que
se convierte en un primer ejemplo de los procedimientos que deben seguirse para complementar
las estructura conceptual de SWEET.
11 SWEET puede ser consultada en http://sweet.jpl.nasa.gov/ y para la interpretación de su estructura se recomienda revisar la publicación de (Raskin & Pan, 2005).
12 Es importante diferenciar el concepto de la ciencia del sistema tierra (Earth System Science) del de las ciencias de la tierra, pues la primera corresponde a un proyecto especial de la NASA definido en 1986 como un dominio del conocimiento que apunta a la comprensión global de la dinámica terrestre (NASA Advisory Council, 1986), mientras que las segundas son un conjunto de disciplinas que estudian la tierra inorgánica tal como lo describe (Winkler, 1970) entre las que se encuentran la geología, la geografía, la geomorfología, la climatología, la hidrología, entre otras.
13 La categoría ‘Ontología Primaria’ es empleada según el uso planteado por (Raskin & Pan, 2005) al momento de concebir SWEET. Las ontologías primarias corresponden a aquellas en las que están agrupados inicialmente todos los términos contenidos en el modelo del conocimiento.
14 La Ontología Primaria a la que se hace referencia aquí es a la denominada ‘EarthRealm’ en el texto original en el que se presenta SWEET. Actualmente, en la versión on line de SWEET, esta ontología forma parte del dominio ‘Realm’ y por lo tanto para la búsqueda específica en el índice de términos, las rutas de búsqueda pueden diferir de la idea que aquí se presenta.
34
Ahora, al realizar una aproximación similar para valorar el estado de desarrollo de una estructura
conceptual que permita la comprensión de la composición química del agua subterránea en el
marco de SWEET, se encuentra que en el dominio de la categoría conocimiento aparece la clase
geoquímica como una subclase de la geología y de la química, mas su desarrollo es limitado y por
lo tanto no existen elementos que se asuman como instancias de esta clase o que permitan
relacionarla de algún modo con la entidad Agua Subterránea. Por su parte, los conceptos asociados
a esta última limitan su definición a un elemento constituyente de la hidrosfera, situación que hace
que se deje de lado la enunciación de las propiedades que permitirían construir la definición del
agua subterránea como entidad per se; entre las características definidas a través de sus relaciones
con otros conceptos ya existentes en SWEET podrían encontrarse que el agua subterránea es una
subclase de agua, que se mueve en la sub superficie, que es una subclase de solución, que
contiene elementos químicos y que en ella ocurren procesos químicos a través de los que esos
elementos se transforman.
Por esta razón SWEET, se distingue de los demás ejemplos de ontologías dado que en esta
estructura es posible evidenciar cómo la representación formal del conocimiento se ve influenciada
por las concepciones epistemológicas de quien crea dicha representación. Lo anterior muestra que
si bien las ontologías pueden ser concebidas desde las cuestiones prácticas que crean relaciones
entre conceptos, también es necesaria una estructuración teórica basada en las posibilidades de
interpretación del conocimiento. Así aparece la segunda tendencia que aquí se plantea en cuanto al
uso de las ontologías, pues si bien éstas son desarrolladas con el ánimo de orientar a quien
interactúa con el conocimiento para facilitar la lectura de la información obtenida al suministrar
unos criterios de búsqueda, el modelo de conocimiento en sí mismo es una expresión de la forma
en que un autor o un conjunto de ellos comprenden una determinada porción del conocimiento
representado por ese mismo modelo.
Es por ello que SWEET resulta ser un ejemplo que permite ahondar sobre las posibilidades de esta
segunda tendencia, pues dicho modelo del conocimiento es en sí mismo una guía para la
interpretación de la información recopilada sobre la realidad, pues los conceptos bajo los que ese
modelo es creado permiten construir un marco común que orienta el uso y la producción de
conocimiento sobre determinada área específica del mismo. Es así, como SWEET brinda una
perspectiva sobre el posible uso de las ontologías más allá del soporte que brindan las ciencias de
la información a otras ramas del conocimiento como las ciencias de la tierra.
Por esta razón el estado del conocimiento al que se llegó en el presente trabajo, se construyó con
base en una estructura que representa un modo distinto de agrupar las entidades químicas que
componen el agua subterránea y que está fundamentado en una concepción funcional de sus
relaciones; es decir que, en el presente trabajo además de formalizar la estructura a partir de la
que se interpreta la información sobre la química del agua subterránea, se buscó crear una
estructura basada en una concepción funcional, que es diferente del tradicional enfoque
composicional con el que se estudia el agua subterránea como fenómeno químico.
Un ejemplo de los trabajos pertenecientes a esta tendencia, es propuesta por (Villa et al., 2009)
quienes en el contexto del modelamiento numérico de fenómenos ambientales, exponen que las
ontologías pueden actuar como mediadores semánticos en una dinámica propia del concepto de
caja negra, en el que la ontología ayuda al código que ejecuta cálculos en sí, mas no tiene relación
directa con el usuario; asimismo como los autores exponen, en el caso de un enfoque en el que el
modelamiento es conducido por el conocimiento, el modelador se ve abocado a interpretar la
35
estructura que relaciona a las variables para poder operar sobre el modelo, por lo que la
conceptualización del fenómeno influye sobre la configuración de los parámetros bajo los que se
ejecuta el algoritmo y sobre el algoritmo mismo, ampliando la complejidad interpretativa que se
logra sobre la dinámica misma que subyace a aquello que se estudia.
La distinción planteada por los autores, como se mencionó, se da en el contexto del modelamiento
numérico para el estudio de lo ambiental y para comprender mejor los que la segunda tendencia
plantea, puede revisarse el trabajo de (Chau, 2007) quien muestra el desarrollo de una ontología
para la formalización del conocimiento sobre modelamiento de flujo y calidad de agua superficial;
en este caso el propósito de la ontología es crear una serie de directrices que permitan definir los
parámetros adecuados, que deben ser contemplados, a la hora de conceptualizar un modelo
hidrológico acoplado con reacciones químicas para cierto tipo de situaciones específicas. Con este
modelo del conocimiento se agrupan entidades cuyas relaciones permitirían generar una referencia
para el nivel de complejidad con que puede planearse la construcción del modelo que se va a
implementar. En este caso, la ontología permitió consolidar una ‘Base de Conocimiento’ con unas
reglas de selección asociadas, que permiten una ‘interpretación automática’ de las relaciones para
establecer el modelo más adecuado a una situación particular, bien esté relacionada con el
planeamiento del flujo y la calidad del agua o con la investigación para comprensión de fenómenos
asociados a estas situaciones.
La segunda tendencia aquí discutida, muestra entonces que es posible fundar conocimiento a partir
de la representación de éste mismo, con fines prácticos por una parte y con fines tanto prácticos
como epistemológicos por otra, pasando así de la instrumentalización del conocimiento a la
generación ‘autopoiética’15 del mismo. Ahora, la cuestión debe centrarse en los métodos de
construcción de una ontología, pues hasta ahora han sido dilucidadas las formas como éstas
apoyan la construcción del conocimiento, pero todos los ejemplos citados parten de una ontología
15 La alusión a la generación ‘autopoiética’ del conocimiento, al igual que las concepciones sobre la subsunción heterárquica y el uso y la producción del conocimiento, son inherentes a los planteamientos consolidados mediante el trabajo de los investigadores participantes en el programa de Investigación Cognitividad – meta metodológica para la Alternatividad al Desarrollo: Tematización Metafórica de conciencia omnijetiva. Compuesto por los proyectos: (i) Enfoque Regional Para la Alternatividad al Desarrollo de Adolfo Izquierdo, (ii)Dinámicas autoorganizacionales omnijetivas para la alternatividad al desarrollo de Martha Velasco, (iii)Espacio- Tiempo Absonito: Estrategias de transformación de proyectos políticos en proyectos vitales de Alberto Gómez y (iv) Supradimensión Social- Campos Unificados vivientes –hacia la potencialidad pura de la vida, Enfoque desde elementos de teorías de complejidad para reentender la ciudades de Ruth Miriam Moreno Aguilar. Estos planteamientos fueron abordados de algún modo por el Grupo de Investigación Desarrollo y Ecocreación de la Especialización en Ambiente y Desarrollo Local de la Facultad del Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital, especialmente por el programa de investigación “Supradimensión Social y Cognitividad”, entre cuyas líneas de investigación se encuentra la de Cognitividad, Ambiente y Desarrollo abordada también por el semillero de investigación Ambiente Investigativo (AMIN) del que hizo parte el autor del presente trabajo de grado; gracias a ello, fue posible su participación en calidad de auxiliar de investigación en el proyecto “Caracterización Epistemológica de la Estructura de los Planes de Estudio en los Proyectos Curriculares de Pregrado de la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales, Sede Vivero – UD” iniciado en 2012 junto a los, en ese entonces, estudiantes Wilson Quintero y Alejandra Laverde, bajo la dirección de la profesora Ruth Miriam Moreno Aguilar y la asesoría del profesor Adolfo Izquierdo, espacio de aprendizaje gracias al que se abstrajeron las concepciones sobre el conocimiento mismo, que permiten defender muchos de los postulados que cimentan este trabajo de grado. La referencia al trabajo de los investigadores que aquí se nombran, se hace de este modo dado que al autor le es imposible establecer las referencias exactas que constituyen los aportes individuales década autor o trabajo a las ideas escritas en el texto, pues éstas resultan de la apropiación de los conceptos abstraídos durante su acercamiento al trabajo de todos estos autores. No obstante, con este extenso pero insuficiente pie de página, el autor busca reconocer la importante influencia que han ejercido los programas, la línea, el grupo, el semillero, el proyecto y especialmente las relación con los investigadores, para la concepción de este trabajo de grado; pues aun cuando sus aportes sean indiferenciables y ello impida su inclusión formal en la bibliografía al final de este trabajo, sin todas las experiencias de vida que se escapan de la formalidad de una citación, mucho de lo aquí escrito no habría sido siquiera imaginado.
36
ya construida, mientras que el presente trabajo apunta a desarrollar una ontología como tal y para
ello en el siguiente aparte, se revisan los aportes brindados por disciplinas de otros dominios del
conocimiento, con el ánimo de presentar al lector la pauta metodológica con la que fue ejecutada la
propuesta aquí presentada.
4.2.3. Estrategias metodológicas para la construcción de ontologías y su uso en el
contexto de la interacción con el conocimiento formalizado
Con los elementos considerados hasta ahora, pueden definirse dos tipos de ontologías: las
genéricas, que buscan sintetizar al máximo posible los conceptos propios de un dominio, por lo que
también son definidas como Ontologías de Nivel Superior16, y las breves o concisas17 que buscan
abarcar una mayor cantidad de términos para representar a profundidad un sub-dominio específico,
situación que plantea una distinción sobre la amplitud abarcada por el modelo del conocimiento, lo
que consecuentemente implicaría una diferenciación en cuanto al alcance que define a los
objetivos del mismo; de igual manera, se esperaría encontrar entonces, algún tipo de
diferenciaciones en las metodologías empleadas para la construcción de una u otra. Esto último
encarna el propósito de la revisión que se realizará en adelante, identificando puntos de referencia
que sirvieron para orientar la metodología bajo la que se desarrolló la ontología en el presente
trabajo.
De forma análoga con el modelamiento matemático, puede decirse que es posible emplear métodos
inductivos y deductivos para consolidar estructuras del conocimiento, pues como se ha expuesto
hasta ahora, los modelos del conocimiento son representaciones que permiten relacionar entidades
abstractas nacidas del proceso cognitivo realizado por la mente humana; para ahondar en esta
distinción, es importante hacer explícitas las características que diferenciarían el uso de uno u otro
método. En el caso de los modelos de conocimiento deductivamente construidos, se partiría de
conceptualizaciones previas sobre la estructura del conocimiento que se pretende representar, es
decir que antes de que el conocimiento fuese formalmente representado, se tendría una pre-noción
sobre su relación y el modelo estaría construido en función de dichas relaciones.
El caso anterior estaría ejemplificado por casos en los que se usara el criterio de expertos o se
tomara como referencia de organización del conocimiento, la estructura definida en textos de corte
enciclopédico en los que el conocimiento sobre los fenómenos se agrupa por temas acorde con las
consideraciones del autor. La construcción de una ontología concisa por (Garrido & Requena, 2012)
muestra que también desde un punto de vista deductivo, es posible adoptar formalismos
matemáticos que conduzcan a delimitar un área de estudio, lo anterior logrado mediante la
matematización de una ontología general, que es seccionada a partir de operaciones matemáticas
16 Top-Level Ontologies es el término que se emplea originalmente en inglés
17 En inglés el término empleado para referirse a este tipo de ontologías es brief, cuya traducción literal al español es corto, conciso o breve; este término es empleado para denotar mayor especificidad de la ontología dado que este tipo de modelos explican a mayor profundidad una porción de cierto dominio del conocimiento, por lo que a pesar de su significado como ‘breve’ realmente recopila una mayor cantidad de términos para abarcar la mayor cantidad posible de conceptos que definen un sub-dominio.
37
definen fronteras entre áreas de un dominio a partir del grado de relación que presentan en las
entidades representadas, lo que ilustra la forma en que una estructura previamente formalizada
podría conducir a definir núcleos de conocimiento, o la pertenencia de un concepto a un
determinado grupo.
El análisis semántico de conjuntos de información lograda a partir de minería de textos, ha
mostrado la importancia de las matemáticas a la hora de implementar ontologías para la
interpretación de información; este tipo de aplicaciones se han convertido en una herramienta para
la revisión de textos por parte de investigadores en varias disciplinas tal como lo muestran (SU et
al., 2012) quienes logran agrupar un conjunto de textos mediante la construcción de espacios
vectoriales a partir de la medición de la frecuencia con que aparecen determinados términos en
éstos. Dichos términos se extrajeron de forma automática eliminando las palabras de parada18 del
conjunto de textos escogidos que habrían de ser clasificados, lo que permitió asignar pesos
relativos de cada término en cada texto, haciendo explícitas las propiedades del mismo.
Los textos se agruparon comparando sus pesos relativos con los pesos relativos equivalentes de las
clases que conforman una ontología pre-existente, asumiendo que un texto estaba más o menos
relacionados con otro, cuando los términos predominantes en uno y otro guardaran relaciones
similares conforme a la ‘cercanía’ definida por dicha ontología, definiendo así grupos de textos que
se asume, versan con relativa predominancia sobre un núcleo temático específico.
El anterior ejemplo muestra que el concepto de clase y la organización mediante clasificación y
subsunción está presente de forma tácita en el conocimiento, o al menos que ambos procesos así
como son empleados por los ordenadores, también están presentes en los procesos de
razonamiento humano, y tal como las máquinas que organizan la información para aprender, así lo
hace el ser humano al agrupar los datos abstrayendo las propiedades comunes y diferenciando
fenómenos o entidades a partir de la identificación de las desviaciones de las propiedades de las
entidades de esas características generales. Lo anterior corresponde a un proceso eminentemente
inductivo y es por ello que el presente trabajo asume este método para organizar el conocimiento.
Ahora que se ha visto la posibilidad de matematizar el conocimiento, las cuestiones giran en torno a
la forma de emplearlas de manera inductiva para orientar la conceptualización de un área del
conocimiento, en este caso de la contaminación por componentes traza en aguas subterráneas. Así
entonces, se requiere elucidar aquellos procedimientos que permitirían pasar de las entidades o
fenómenos a la definición de núcleos y para ello se considera pertinente contemplar métodos de
agrupamiento como el método de las K-medias o los conglomerados difusos para consolidar clases
e incluso métodos probabilísticos basados en cadenas de Markov con muestreos de Monte Carlo tal
como lo exponen (Firdausiah Mansur & Yusof, 2013).
Un ejemplo de lo anterior es presentado por (Stoykova & Petkova, 2012) quienes aplicaron un
tratamiento estadístico para definir palabras clave provenientes del lenguaje matemático, para
organizar el conocimiento en el subdominio del cálculo; así se crearon algoritmos especiales para
sortear la existencia de términos similares, disminuyendo la cantidad de conceptos incluidos y
18 Entendidas como los conectores u otras palabras que unen distintas palabras que corresponden a varias categorías gramaticales.
38
mejorando la representatividad de las clases (palabras clave) definidas, en este caso los métodos
estadísticos se emplearon para reducir la amplitud de los términos que serían contemplados en el
lenguaje controlado que habría de ser creado aun cuando la influencia de estos en la definición de
la estructura del modelo se dejara de lado; el propósito con el que los métodos estadísticos fueron
empleados, es el que subyace a métodos de reducción dimensional como el Análisis de
Componentes principales (PCA por sus siglas en inglés).
De este modo, se evidencia que la posibilidad de definir las relaciones entre entidades a partir de
criterios numéricos, permite emplear técnicas estadísticas para abstraer las clases y también
establecer métodos para medir la ‘distancia semántica’ que existe entre los términos, con el
objetivo de limitar la porción del dominio de conocimiento abordado y, consecuentemente,
implementar medidas para evaluar la pertinencia del modelo desarrollado en cuanto a su
representatividad y la factibilidad de su procesamiento, hecho que condiciona su eficacia como
estrategia práctica para la búsqueda de información (Ensan & Du, 2013) y como punto de partida
para la definición coherente de campos de conocimiento si se le asigna una mirada epistemológica,
éste último punto sobre el que se funda el propósito del estado del conocimiento desarrollado en
este trabajo.
Lo aquí planteado propone una forma de organizar y entender las relaciones entre entidades
químicas basada en conceptos de funcionalidad, pues el agua subterránea al ser vista como un
medio reactivo, se entiende como un sistema en el que interactúan elementos mediante procesos,
por lo que se pasa de la visión ‘estática composicional’ que valora dichos sistemas en función de las
concentraciones de masa, a la ‘dinámica funcional’ en la que el papel de las sustancias se asigna
debido a la influencia que ejerce sobre las transformaciones que pueden sufrir las demás sustancias
y consecuentemente, alterar el funcionamiento del sistema. Esta perspectiva se materializa a través
del estado del conocimiento construido, pues aquí no solamente se versa sobre las sustancias que
han sido objeto de estudio, sino que se demuestra que la comunidad científica ha reconocido la
naturaleza funcional del agua subterránea como entidad química aun cuando esto no ha sido
expresado de forma explícita; es por ello que el presente trabajo busca hacer emerger la
estructura funcional que relaciona a las entidades químicas que componen el agua subterránea,
convirtiéndola en un eje a través del que se organiza el conocimiento para comunicarlo y evidenciar
necesidades del conocimiento que han de ser ampliadas.
Así en este trabajo se asume que a partir del discurso de la comunidad científica evidenciado en sus
trabajos, es posible recopilar elementos cuya agrupación puede conducir a la elucidación de grupos
de análisis tal como lo presentan (Poelmans, Kuznetsov, Ignatov, & Dedene, 2013) quienes toman
1072 artículos científicos de los que abstraen atributos, a partir de la identificación de términos que
presentan relevancia en el título, el resumen y las palabras clave, situación que evidencia la
posibilidad de tomar los textos científicos como objetos experimentales. El trabajo de los autores
tuvo como propósito identificar los métodos de análisis formal del conocimiento más empleados por
la comunidad científica y los campos del conocimiento en los que este tipo de estudios eran
realizados.
Las perspectivas contrastadas hasta ahora permiten definir al menos dos pasos generales para la
construcción de una ontología: El primero que consiste en la definición de los objetivos de la
ontología a partir de la delimitación del dominio del conocimiento cuya estructura pretende hacerse
evidente y el segundo asociado a la definición de clases en torno a las que el conocimiento puede
ser comprendido, para lo que pueden emplearse métodos deductivos que nacen de la
39
intersubjetividad o la racionalización de un fenómeno o inductivos que se basan en la medición de
los atributos de las entidades estudiadas con lo que se crea un espacio vectorial susceptible de ser
interpretado mediante operaciones matemáticas como la agrupación estadística de los datos que lo
componen. Adicionalmente, recuperando elementos de la teoría del modelamiento, se considera
necesario incluir otros dos pasos complementarios que son la evaluación de la ontología, acción que
recupera el concepto de validación de los modelos numéricos que discute (D. Kirk Nordstrom,
2012) y por último la documentación, que implica el desarrollo de una memoria técnica para
orientar la comprensión del conocimiento por parte del usuario según la estructura definida para el
modelo tal como se presenta en el trabajo de (Yu, 2006).
Con todo lo anterior, se han recopilado elementos de base que permitirán la orientación
metodológica del proceso de construcción de la ontología en la presente propuesta. Por ello,
teniendo en cuenta que los componentes traza, conceptualmente, son una porción de la
composición del agua subterránea, se considera pertinente la creación de una ontología breve,
cuyas relaciones puedan ser establecidas a partir de un enfoque inductivo especificado en el
capítulo en que se presenta la metodología; allí se incluye la conceptualización del instrumento que
permitirá obtener las mediciones sobre las entidades presentes en los textos. Así mismo, se
reconoce la importancia de hacer una calibración o validación del agrupamiento logrado, para lo
que se contempla emplear el conocimiento teórico presentado en los mismos artículos consultados,
acción que podría aprovecharse para la formalización del estado del conocimiento que forma parte
del objetivo general de la presente propuesta; y, finalmente, se plantea la necesidad de incluir una
etapa de documentación de la ontología desarrollada.
40
5. Metodología
Figura 2. Esquema general de la metodología propuesta. Fuente: Autor.
En el presente capítulo se presenta la sucesión de pasos definidos con miras a lograr el
cumplimiento de los objetivos planteados en este trabajo. Las acciones aquí enunciadas están
esquematizadas en la Figura 2 que ilustra la relación entre las acciones definidas y los tres objetivos
específicos planteados, asociándoles sus respectivos productos esperados.
A grandes rasgos puede afirmarse que en el presente trabajo se siguió un enfoque inductivo
fundamentado en tres etapas básicas que son: 1) La obtención de las entidades que han de ser
agrupadas, 2) La definición de una estructura a partir de la construcción de un modelo del
conocimiento mediante el uso de herramientas estadísticas y 3) La validación y consolidación del
estado del conocimiento sobre Contaminación por Componentes Traza en Aguas Subterráneas.
La primera etapa comprende desde la definición de los criterios para recuperar los datos
provenientes de los textos científicos hasta la organización de estos en un arreglo que garantice su
usabilidad estadística; para ello, los datos fueron obtenidos mediante una primera lectura de los
repositorios de información que se realizó de forma general y con el ánimo de abstraer ciertos
atributos propios de las entidades analizadas en dicho ejercicio. La segunda etapa, estuvo marcada
por el agrupamiento de las clases de acuerdo con las propiedades valoradas en la primera lectura,
acción facilitada por las posibilidades que brindan los métodos estadísticos multivariados y que dan
lugar a la emergencia de la estructura subyacente según la que pueden ordenarse los datos para
41
interpretarlos y construir el estado del conocimiento en la tercera etapa; dicha estructura expresada
en término de entidades, clases, métodos y atributos constituye la ontología a la que hace alusión
el segundo objetivo específico. Finalmente, la última etapa consistió en la realización de una
segunda lectura en la que se ahondó sobre los núcleos teóricos obtenidos buscando la validación
del modelo del conocimiento desarrollado a través de la consulta de textos específicos que, además
de complementar la base de datos construida en la primera lectura, brindan el estado de los
esfuerzos realizados por la comunidad científica internacional en cuanto a la comprensión del
fenómeno aquí estudiado.
5.1. Definición de atributos y métodos de las entidades a partir de la información
reportada en la literatura científica.
5.1.1. Criterios para la selección de textos científicos
La selección de los repositorios de datos estuvo limitada por el acceso proveído por el Sistema de
Bibliotecas de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y por la pertinencia de estos en
cuanto al tema ambiental. Así mismo, sólo se tuvieron en cuenta artículos científicos, producidos
como resultados de un proceso de investigación y que fueren publicados en revistas indexadas,
como garante del uso riguroso de los conceptos presentados por los autores; lo anterior, teniendo
en cuenta que lo aquí planificado es un esfuerzo por establecer un estado del conocimiento a partir
de una representación formal del mismo.
De la misma manera, teniendo en cuenta que se requiere del análisis de los textos completos para
conocer las conclusiones hechas por la comunidad académica en torno a las entidades que se
espera representar, solamente se fueron considerados los registros que permitieron el acceso a los
textos completos por cada publicación encontrada.
El conjunto de bases de datos está compuesto por repositorios de acceso privativo entre los que se
encuentran Science Direct, Scopus, SpringerLink, IOPScience, Ambientalex Info y Cabi
Environmental Impact; por su parte, las bases de datos de acceso libre tenidas en cuenta,
corresponden a aquellas listadas por el (Grupo Ambiental de Investigación Avanzada -Semillero
GAIA, 2014) siendo estas Hyper Articles in Ligne, European Geosciences Union, SciELO, Redalyc y
Dialnet.
Al realizar la consulta en cada base de datos, se asumieron criterios propios conforme a las
posibilidades de refinamiento que ofrece cada motor de búsqueda, sin embargo se buscó que en
los registros recuperados se incluyera el estudio de la composición química del agua subterránea y
se hiciera alusión a los componentes traza, siguiendo un enfoque general que implicó la exclusión
de los nombres de compuestos o elementos químicos para evitar la posible concentración de
resultados en una sola entidad o grupo de entidades. Con lo anterior se procuró garantizar la
homogeneidad de la muestra extraída y su consecuente representatividad.
42
5.1.2. Definición de atributos y métodos
Como resultado de las búsquedas efectuadas, se obtuvo un conjunto de textos almacenados
mediante el uso de un gestor documental; los documentos recopilados fueron sometidos a una
primera lectura en la que se buscó extraer información sobre la variables que puede presentar una
entidad química, asignando a estas criterios de valor con los que las entidades pudieran ser
particularizadas. Así por ejemplo en el caso de los ‘Métodos’ a los que se hace referencia en el
presente trabajo, se buscó asignar valores que permitieran identificar cuáles son los cambios
químicos predominantemente reportados, que sufre cada una de las entidades tomadas como
objeto de análisis.
Para establecer los posibles métodos, se tuvo en cuenta que el presente trabajo de grado se enfoca
en el agua subterránea entendida como un sistema reactivo en fase acuosa por lo que los
fenómenos que permiten comprender los cambios químicos de la entidades que han de ser
agrupadas, se asocian con las reacciones químicas tanto homogéneas como heterogéneas definidas
en el marco teórico y por otras cuyas características no correspondan a las de aquellas ya descritas.
La información contenida en el conjunto de textos recuperados, se expresó mediante la
construcción de una matriz de datos en cuyas filas se registran las entidades químicas encontradas
en los textos, mientras que en cada columna se reportó el número de veces que una ‘posibilidad de
desarrollo’ fue reportada para cada entidad; con este ejercicio se consolidó un arreglo de datos
susceptible de ser sometido a operaciones que permitieran establecer las relaciones que entre ellos
pudieran existir. La Tabla 2 ilustra la distribución de los datos en la mencionada matriz.
MÉTODO / ATRIBUTO
MÉTODO ATRIBUTO: FUENTE
POSIBILIDAD DE DESARROLLO
Método 1
Método 2
Método 3
Método 4
Método 5
Fuente 1 Fuente 2 Fuente 3
Entidad 1 2 5 3 1 0 8 3 0
Entidad 2 0 0 0 0 5 0 9 0
Entidad 3 0 0 1 1 4 1 1 0
Entidad 4 2 2 0 0 0 2 0 2
Tabla 2. Esquema de la matriz para captura de eventos en los textos científicos. Fuente: Autor
43
5.2. Desarrollo de una ontología bilingüe como estrategia para la organización de la
información recopilada
5.2.1. Obtención de clases
Como se ha mencionado, en el presente trabajo se adopta un enfoque de modelamiento inductivo
basado en la matematización de un grupo de textos para la posterior agrupación de las entidades
químicas y los procesos de transformación para ellas estudiados, a partir de la aplicación de
métodos estadísticos multivariados. En este aparte se describen esos métodos y se explican los
parámetros tenidos en cuenta para la configuración de los cálculos en los que los mismos
intervinieron.
En el marco de la ejecución del presente trabajo se aplicó una técnica estadística de agrupación
jerárquica denominada Análisis de Conglomerados, conforme a lo expuesto por (Díaz Monroy &
Morales Rivera, 2012) autores que se toman como eje fundamental de las consideraciones
expresadas en este aparte. Lo aquí expuesto, es entonces el resultado del parafraseo de muchas de
las explicaciones presentadas en el texto citado. La importancia del método estadístico, radica en
que este materializa la concepción inductiva con la que se pretenden definir los núcleos de análisis
para el estado del conocimiento, pues, como se mostró en el marco teórico, la construcción de
ontologías generalmente se da a partir de consensos o presupuestos teóricos, mientras que en el
presente trabajo se espera extraer una organización basada en los hallazgos de la comunidad
científica plasmados en sus productos de difusión.
En primera instancia el análisis de conglomerados se escogió de entre las múltiples herramientas
proveídas por la estadística multivariada, debido a que éste supone que el grupo de datos sobre el
que es aplicado presenta características similares que permite clasificar a los objetos que
representan de acuerdo a la similitud entre las propiedades medidas que se emplean para
definirlos. Para aplicar el método se plantea la necesidad de definir tres cuestiones básicas que son
la selección de una medida de similaridad, la técnica de conformación de los grupos y el criterio
para limitar la cantidad de los mismos.
Para el presente trabajo es importante resaltar que las propiedades del criterio de asociación de los
datos han sido medidas empleando variables discretas. No obstante, la información fue transcrita
para consolidar una tabla de ausencia/presencia dadas las consideraciones expuestas en el numeral
7.1.1. Sobre dicha tabla se calculó la Distancia Euclideana al cuadrado como expresión de la
similaridad entre las propiedades medidas en una misma escala que presentan los objetos que han
de ser clasificados (entidades), asimismo es importante valorar que esta medida permite asociar
entidades según la similitud en las tendencias de sus comportamientos, situación que es relevante
para el presente trabajo pues ello permitiría agrupar entidades que también hayan sido poco
estudiadas y por ende tengan valores de frecuencia bajos.
Como método de agrupamiento se escoge el Método de Ward, cuyo algoritmo incluye una función
de optimización que permite asociar preferencialmente aquellos grupos de entidades entre cuyos
miembros se presente la mínima varianza posible, con lo que se disminuye la pérdida de
información asociada con la presencia de datos atípicos (Manning, Raghavan, & Schütze, 2009, p.
382). Los resultados obtenidos con el método de agrupamiento pueden analizarse mediante dos
44
instrumentos principales: 1) La Matriz de Proximidad en la que es posible observar la distancia
euclideana entre cada una de las entidades y 2) El Historial de Aglomeración en el que se
presentan los conglomerados agrupados en cada etapa y el valor del coeficiente de agrupamiento
tenido en cuenta por el método de Ward para asociar dichos conglomerados en cada etapa; el
mencionado valor corresponde a la varianza en la serie de datos compuesta por las distancias
euclideanas entre los objetos que componen cada conglomerado.
El uso del método de agrupamiento evidencia la esencia de las operaciones de clasificación y
subsunción que permiten la organización de información para el procesamiento tal como fue
expuesto en el marco teórico, por lo que su aplicación permite definir una estructura compuesta
por las relaciones entre entidades y así mismo, hace emerger los posibles núcleos de análisis sobre
los que fue consolidado el estado del conocimiento.
Para definir los límites de dichos núcleos inicialmente se había propuesto recurrir a la aplicación de
técnicas como el Análisis de Correspondencias Múltiples o un Análisis Categórico de Componentes
principales, debido a la naturaleza discreta de los datos obtenidos en la lectura. No obstante las
mencionadas técnicas no fueron aplicables de acuerdo a las particularidades explicadas en el
numeral 7.1, por lo que la limitación del número de conglomerados obtenidos se hizo tomando
como referencia el incremento en la varianza de la distancia euclideana entre las entidades
agrupadas en los conglomerados obtenidos en cada etapa de agrupamiento, que se interpretó con
base en los elementos teóricos obtenidos de la información recopilada.
5.2.2. Construcción de la ontología
Como se mencionó en el marco de referencia (Raskin & Pan, 2005) desarrollaron la Red Semántica
para la Terminología de la Tierra y Ambiental (SWEET, por sus siglas en inglés) auspiciada por el
laboratorio de propulsión a chorro (Jet Propulsion Laboratory) de la Administración Nacional de la
Aeronáutica y el Espacio (NASA, por sus siglas en Inglés). De igual manera en el mismo año
(Tripathi, 2005) planteó la necesidad de ampliar las ontologías principales de SWEET para incluir el
dominio de la Hidrogeología y puntualizar una serie tanto de elementos constitutivos del estudio del
flujo del agua subterránea, como de relaciones que generaban coherencia interpretativa entre ellos;
el mencionado proceso, que fue desarrollado por el autor en su tesis de maestría, fue presentado
de manera resumida en (Tripathi & Babaie, 2008). Por esta razón ambos textos se convierten en el
principal referente de lo que implica la ampliación y el refinamiento de SWEET, por lo que se toman
como punto de partida para incluir la concepción funcional sobre la composición química del agua
subterránea que cimenta el presente trabajo, en la mencionada ontología de nivel-medio.
Siguiendo este referente, para insertar la composición química del agua subterránea a la estructura
de SWEET primero deben identificarse los términos preexistentes que pueden estar asociados a
dicho fenómeno. Posteriormente, listar el conjunto de términos que se consideran faltantes dentro
de la estructura y finalmente establecer el modo en el que dichos términos pueden estar asociados,
lo que implica proponer las relaciones entre entidades para agregar sentido interpretativo a la
estructura.
45
5.3. Consolidación de un estado del conocimiento sobre contaminación por
componentes traza en el agua subterránea
5.3.1. Escritura del estado del conocimiento sobre componentes traza del agua
subterránea
Con la información obtenida se estructuró el capítulo 8 que se dividió en numerales según las ocho
clases obtenidas con la aplicación del Análisis de conglomerados. En cada uno de estos numerales
se hizo una revisión del conocimiento reportado en la literatura científica recuperado tanto en la
primera como en la segunda lectura.
De este modo fue posible establecer las características principales de cada grupo funcional
propuesto, al igual que los factores que influyen en la liberación de las sustancias en el medio, las
dinámicas humanas asociadas a dichas sustancias y los principales vacíos en el conocimiento que
pueden dar pie a nuevas propuestas de investigación en el campo de lo ‘ambiental’.
Cabe aclarar que en cada uno de los numerales que agrupan el conocimiento de los grupos
funcionales propuestos se emiten unas conclusiones en cuanto al estado de la investigación
correspondiente a éstos con lo que se brindan orientaciones sobre las necesidades de conocimiento
a desarrollar. Por su parte, las conclusiones generales del trabajo se construyeron con base en los
resultados obtenidos por cada una de las etapas guiadas por los objetivos específicos y finalmente
en las recomendaciones se condensan las posibilidades de investigación que se vislumbran para dar
continuidad a la metodología desarrollada y a la formalización del estudio de lo ‘ambiental’
fundamentado en la construcción de modelos del conocimiento.
46
6. Atributos y métodos definidos sobre las entidades estudiadas a partir
de información reportada en la literatura científica
6.1. Criterios definidos para la selección de textos científicos
La base del trabajo desarrollado en la presente monografía, está constituida por la información
extraída de artículos científicos publicados en bases de datos especializadas, cuya búsqueda
requirió de la definición de un conjunto de criterios asociados con las posibilidades que provee cada
repositorio para recuperar, seleccionar y posteriormente almacenar los artículos con los que se
procedió a definir el estado del conocimiento resultante del presente trabajo.
Para la selección de los textos se tuvieron diversos criterios, entre los que se incluyen una ventana
temporal definida 2004 y 2014 recuperando únicamente los textos publicados durante este período.
Así mismo se seleccionaron textos escritos en todos los idiomas obtenidos excluyendo de la base de
datos de la monografía, únicamente aquellos que no pudiesen ser traducidos al español o al inglés.
De igual manera sólo se tuvo en cuenta aquellos registros que proveyeran acceso al texto completo
y finalmente, uno de los criterios más relevantes fue que en las publicaciones se hiciera alusión a
una entidad química y a su método de transformación, según como se explica en el marco
conceptual.
Los datos de estos textos se almacenaron de forma asistida empleando el gestor documental
gratuito Mendeley®, en el que se especifican atributos como el título del artículo, los autores, el
año de publicación, la revista en la que se publicó, su volumen y páginas, la dirección URL
(Localizador Uniforme de Recursos, por sus siglas en inglés) y el DOI (Identificador Digital de
Objeto, por sus siglas en inglés). Adicionalmente se incluyeron etiquetas que corresponden a la
entidad química estudiada y al método reportado, garantizando su organización para facilitar la
consulta en etapas posteriores del desarrollo de la monografía. Cabe aclarar que dentro de los
resultados de bases de datos específicas, se encontraron referencias a los textos almacenados en
otras bases de datos incluidas dentro del presente trabajo, en estos casos el registro de la
publicación se hizo para la base de datos que originalmente almacena el texto completo del trabajo
encontrado.
6.2. Resultados obtenidos sobre la búsqueda de información científica en
bases de datos especializadas
En los apartes subsiguientes, se describen los procedimientos de búsqueda de textos en cada una
de las bases de datos tenidas en cuenta como fuentes para la compilación de la información en la
primera lectura de la presente monografía; debido a las características del motor de búsqueda
particular de cada repositorio, se requirió adoptar tanto palabras claves como procedimientos de
búsqueda específicos. En total se revisaron 1020 registros de los cuáles se seleccionaron 39 que
corresponden al 3.82% del total y que fueron inicialmente almacenados en la base de datos
47
conformada durante el presente trabajo; la síntesis de los registros obtenidos en las búsquedas
puede encontrarse en la Tabla 3 al igual que en el Gráfico 1 y el Gráfico 2.
Posteriormente en los numerales respectivos se resaltan las particularidades del proceso con cada
una de las bases de datos, lo que constituye una guía para el futuro uso de estos repositorios en el
contexto de la consulta de información ambiental, cuya aplicabilidad está sujeta a las posibles
actualizaciones que se deriven de las diversas versiones implementadas por las plataformas web
que soportan a las bases de datos.
Base de Datos Abreviatura No. De
Registros Revisados
No. De Textos Seleccionados
Porcentaje de Textos
Seleccionados
Porcentaje Aportado por cada Base de Datos al Total de Artículos
Seleccionados19
Ambientalex Info AmbInf 217 0 0.00% 0.00%
CABI Environmental Impact
CABI_EI 404 17 4.21% 43.59%
Dialnet Dialnet 67 2 2.99% 5.13%
Hyper Articles in Ligne HAL 48 3 6.25% 7.69%
IOPScience IOP_Sci 109 6 5.50% 15.38%
Redalyc Redalyc 126 6 4.76% 15.38%
SciELO SciELO 49 5 10.20% 12.82%
TOTAL 1020 39 3.82%20
100%
Tabla 3. Síntesis de los Resultados de la Búsqueda en Bases de Datos Especializadas. Fuente:
Autor.
19 Corresponde al cociente entre los artículos seleccionados por cada base de datos y el total de artículos, esto multiplicado por 100.
20 Corresponde al porcentaje general de textos seleccionados, dividiendo el número total de textos seleccionados en el número de registros totales obtenidos, multiplicando esto por 100.
48
Gráfico 1. Número de artículos seleccionados por cada una de las base de datos tenidas en cuenta
como fuente de información para la consolidación del estado del conocimiento en la presente
monografía. Fuente: Autor.
Gráfico 2. Porcentaje aportado por cada base de datos al total de artículos seleccionados como
fuente para la consolidación del estado de conocimiento en la presente monografía. Fuente: Autor.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Am
bIn
f
CA
BI_
EI
Dia
lnet
HA
L
IOP
_Sc
i
Red
alyc
SciE
LO
No
. De
Text
os
Bases de Datos
Artículos Seleccionados Por Bases de Datos
No. De Textos Seleccionados No. De Registros No Seleccionados
[CELLRANGE] [VALOR]
[CELLRANGE] [VALOR]
[CELLRANGE] [VALOR]
[CELLRANGE] [VALOR]
[CELLRANGE] [VALOR]
[CELLRANGE] [VALOR]
[CELLRANGE] [VALOR]
Porcentaje Aportado Por Cada Base de Datos al Total De Artículos Seleccionados
49
6.2.1. Ambientalex Info
Es una base de datos colombiana de acceso privado, que contiene información en lengua
castellana, especializada en temas ambientales. La base de datos ofrece la posibilidad de consultar
diversos tipos de documentos entre los que se encuentran normas tanto nacionales como
internacionales, noticias asociadas a la temática consultada, mapas, guías, publicaciones e
información científica y técnica, siendo estas últimas, las opciones de interés en el marco de la
presente monografía.
Haciendo uso del buscador proveído por la base de datos, se empleó la palabra clave “subterránea”
junto con las opciones “Publicaciones” e “Información Científica y Técnica”; la primera permite
recuperar los artículos científicos presentados en publicaciones periódicas, mientras que la segunda
muestra aquellos textos que se emplean como guías e información de referencia emitidas por
entidades encargadas de la normalización de procedimientos propios de algún campo específico del
conocimiento.
Estos registros se revisaron de manera individual buscando que cumplieran con las características
descritas en el numeral 5.1. Posteriormente, se tenía previsto el empleo el asistente de
almacenamiento de la página para hacer una selección preliminar de los documentos útiles
recuperados y consecuentemente proceder a su almacenamiento definitivo en la base de datos, no
obstante ningún registro fue seleccionado tal como se reporta en la Tabla 4, esto basándose en las
justificaciones que se expondrán a continuación.
Palabras Clave Criterios de Búsqueda No. De Resultados No. De Textos Almacenados Fecha de Consulta
Subterranea21
Publicaciones - Todos los campos
40 0 03/09/2014
Subterranea Información Científica y Técnica - Todos los campos
177 0 03/09/2014
Tabla 4. Resultados de la búsqueda en la base de datos Ambientalex Info. Fuente: Autor.
Con el primer criterio de búsqueda, se recuperaron 40 textos arrojados en la categoría
publicaciones. Sin embargo, la mayoría de estos hacían referencia a procesos químicos con énfasis
en productividad del suelo para actividades agrícolas, o a las características químicas del agua
superficial afectada por procesos antrópicos como la minería, entre otros. Se encontraron también
un conjunto de textos sobre la contaminación en el agua subterránea debido a la dinámica de
sustancias que pueden ser vistos como componentes traza y que no se reportan debido a que el
documento completo, correspondía al archivo alojado en otras bases de datos incluidas en esta
revisión; esta acción tiene como propósito evitar el doble registro de entradas y presentar los
documentos en el repositorio más próximo posible a la fuente original.
21 Para evitar posibles incompatibilidades u omisiones en los resultados de la búsqueda la palabra clave ingresada se digitó sin tilde, evitando posibles exclusiones de textos escritos en mayúscula que pudieran estar escritos sin acento o incluso textos omitidos debido a la naturaleza del código de programación del motor de búsqueda.
50
En el caso de la información científica y técnica, la mayoría de textos recuperados habla sobre
marcos generales para la realización de estudios de impacto ambiental y sobre planes de manejo
para distintas cuencas hidrográficas. Sin embargo, aparece un conjunto de publicaciones,
procedentes del evento académico Investigación, Gestión y Recuperación de Acuíferos
Contaminados que tuvo lugar en la ciudad de Alicante, España en 2001; aunque estos artículos
abordan temáticas pertinentes para el marco general abordado en el presente trabajo se excluyen
del estado del conocimiento y del registro en la matriz de datos, teniendo en cuenta que el año en
el que fueron publicados está por fuera de la ventana de observación definida para esta
monografía. No obstante, la publicación de (Ballester Rodríguez, Grima Olmedo, López Geta, &
Rodríguez Hernández, 2001) que agrupa todos estos textos, se incluyó en la base de datos del
presente trabajo, teniendo en cuenta la pertinencia respecto al tema aquí abordado.
6.2.2. CABI Environmental Impact
CABI es una organización internacional no gubernamental que aplica conocimiento técnico
especializado y suministra información en temas ambientales y de agricultura específicamente. Para
ello uno de los productos desarrollados es su página en inglés CABI Environmental Impact, en la
que se obtiene acceso a la base de datos contendora de estudios publicados en varias lenguas que
dan cuenta de los efectos de las actividades antrópicas sobre el sistema natural, recopilando
actualmente una colección de alrededor 1.7 millones de entradas de registro, de las que
aproximadamente 47.000 brindan acceso a los textos completos del material bibliográfico (CABI,
2014).
El motor de búsqueda de la base de datos, provee la posibilidad de realizar búsquedas avanzadas.
Para este caso se emplearon como criterios de recuperación de registros el acceso al texto
completo para textos publicados entre 2004 y 2014, que tuvieran la palabra agua subterránea en
cualquiera de los campos disponibles para filtrar la búsqueda. A su vez sobre la lista de resultados
generada, se aplicó un refinamiento de resultados proveído por la página, haciendo que sólo se
mostraran los textos clasificados en el área de composición y calidad del agua22. Lo descrito aquí se
resume en la Tabla 5.
22 Teniendo en cuenta que se accede a la base de datos a través de una página web publicada en inglés, la palabra clave empleada en la búsqueda fue groundwater y del mismo modo el criterio de refinamiento corresponde a los ‘subject topic’ siendo seleccionado el ítem water composition and quality.
51
Palabras Clave Criterios de Búsqueda No. De Resultados No. De Textos Almacenados Fecha de Consulta
Groundwater
Búsqueda Avanzada - Palabra Clave en Todos los Campos -Textos entre 2004 y 2014 - Sólo resultados en los que CABI almacene el texto completo - Todos los tipos de texto - Todas las lenguas Refinamiento del Resultado Subject Topic - Water Composition and quality
404 17 05/09/2014
Tabla 5. Resultados de la búsqueda en la base de datos CABI Environmental Impact. Fuente: Autor
Con los criterios de búsqueda definidos se obtuvieron 404 registros, de los que se seleccionaron 17
artículos. Esta situación se debió principalmente a que una parte de los textos recuperados
correspondían a estudios en el campo de la agricultura, por lo que se centraban en los impactos de
la calidad del agua en la zona no saturada y del suelo. Así mismo se recuperó un conjunto de
textos en los que se reportaban caracterizaciones de la composición química y bacteriológica del
agua, valorando el nivel de contaminación del agua en función de los límites permisibles fijados
tanto por normas propias de los países en los que se realizaron los estudios como por estándares
internacionales.
Otro de los criterios tenidos en cuenta fue la ausencia de referencia a los procesos químicos
mediante los que se transforman las sustancias dentro de los estudios, por lo tanto, como se
estableció en el numeral 5.1, solamente se tuvieron en cuenta textos en los que se hiciera alusión a
la dinámica química que permitía cambios en la estructura de las entidades estudiadas. En general
se encontraron textos escritos en español, inglés, portugués, francés, alemán, serbio, croata, persa,
árabe, mandarín, entre otros. Algunos de ellos fueron traducidos para evaluar su pertinencia
mientras que en otros no fue posible dicho ejercicio, situación que también contribuyó a su
descarte como fuente para la consolidación del estado del conocimiento en el presente trabajo.
6.2.3. Dialnet
Dialnet es un repositorio web de acceso gratuito desarrollado por la Universidad de la Rioja de
España a través de la Fundación Dialnet. Se creó con el propósito de compilar información
multidisciplinaria de la comunidad científica hispanoamericana incluyendo tanto artículos de revistas
como libros y tesis, principalmente de las áreas de ciencias jurídicas, humanidades y ciencias
sociales; el contenido cuenta con el respaldo de, entre otros, 4 bibliotecas públicas y 16 bibliotecas
especializadas en el momento en el que se realizó la presente consulta (Fundación Dialnet, 2014).
Las anteriores situaciones conllevan a que en el marco de la presente monografía, esta base de
datos se considere como una herramienta que puede visibilizar la productividad académica de
América Latina, siendo este el principal argumento para su selección.
52
Dialnet provee un motor de búsqueda simple por lo que se hizo necesaria la selección de palabras
clave que permitan obtener únicamente textos sobre composición química del agua subterránea.
Así se emplearon de forma conjunta las palabras clave “subterránea química”. De los resultados se
obviaron las tesis y los libros, empleando para ello los filtros proveídos por la misma plataforma
web de Dialnet. El procedimiento explicado y los resultados de la búsqueda se resumen en la Tabla
6.
Palabras Clave Criterios de Búsqueda No. De Resultados No. De Textos Almacenados Fecha de Consulta
Subterránea Química
Búsqueda de Documentos Refinamiento del Resultado Filtros - Artículo de Revista
67 2 03/11/2014
Tabla 6. Resultados de la búsqueda en la base de datos Dialnet. Fuente: Autor
Con los criterios mencionados, se obtuvieron 67 registros de los que se seleccionaron 2 artículos.
Se encontraron textos escritos en español, inglés y portugués, cuyos enlaces de descarga para los
textos completos, en ocasiones, presentaron inconsistencias que limitan la descarga desde la base
de datos; no obstante ésta misma provee la información bibliográfica pertinente para la localización
de los archivos requeridos en las páginas web de las publicaciones originales.
La baja cantidad de artículos seleccionados se debió a diversos factores, entre los que se encuentra
la obtención de textos fuera de la ventana temporal definida; esto de debió a la imposibilidad de
refinar la búsqueda con este criterio, dadas las herramientas ofrecidas por el buscador. De igual
manera, en cuanto a los temas presentados gran parte de los textos exponían caracterizaciones
hidrogeoquímicas generales de los sistemas hidrogeológicos, que aun cuando evaluaban procesos
químicos, se limitaban al análisis de los constituyentes mayores, o en el caso contrario reportaban
concentraciones para componentes potencialmente definibles como trazas, pero no hacían alusión a
las reacciones químicas en las que se veían involucrados.
6.2.4. Hyper Articles in Ligne
Hyper Articles in Ligne (HAL) es una base de datos de acceso libre, administrada por el Centre pour
la Communication Scientifique Directe (CCSD), una institución coordinada de manera conjunta por
el Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS, por sus siglas en francés) y
por el Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación INRIA, también de Francia. HAL
53
hace parte de un conjunto de servicios23 administrados por la CCSD, que almacenan textos de
diversa índole como tesis, memorias de eventos, imágenes, artículos de revisión entre otros.
Palabras Clave Criterios de Búsqueda No. De Resultados No. De Textos Almacenados Fecha de Consulta
Groudwater
Chemistry
Búsqueda Simple
Tipo de Depósito
- Documentos
Tipo de Documento
- Artículos de revista
- Comunicación de un
congreso
- Otra Publicación
- Obras Incluyendo
ediciones críticas y
Traducciones
- Directrices de Obras y
Procedimientos
48 3 05/11/2014
Tabla 7. Resultados de la búsqueda en la base de datos Hyper Articles in Ligne (HAL). Fuente:
Autor
Para consultar en la base de datos, esta dispone de un motor que permite realizar búsquedas
simples y avanzadas. La búsqueda simple permite la diferenciación entre los distintos tipos de
archivos sobre los que se espera obtener resultados y sobre el tipo de documento que se espera
recuperar en la búsqueda; la búsqueda avanzada por su parte, se limita a la diferenciación de las
palabras clave ingresadas en los distintos elementos que componen los textos como los títulos, los
resúmenes, entre otros. Así se optó por la búsqueda simple al considerar que ésta brinda mayores
opciones de refinamiento.
Al realizar la búsqueda se ingresaron las palabras clave “groundwater chemistry” de manera
simultánea y se limitaron los resultados según los criterios que se exponen en la Tabla 7. Se
obtuvieron 48 resultados de los cuales 3 textos se incluyeron en la base de datos de la presente
monografía. De igual manera se intentó una nueva búsqueda con las palabras clave “chimie des
eaux souterraines” al considerar que por el origen del repositorio, podrían encontrarse textos
escritos enteramente en francés; no obstante, dicho procedimiento arrojó únicamente tres registros
cuyo contenido no se ajustaba a los criterios planteados en el numeral 5.1, por lo que este
procedimiento se excluye del consolidado de resultados expuesto en este capítulo.
Entre las razones para el filtrado de los textos estuvo la fecha en la que el texto estaba publicado,
pues parte de los registros mostrados en la búsqueda incluían textos publicados antes del año
2004. También, se procuró obviar textos que se encontraran en las bases de datos de empresas
editoriales como Elsevier o Springer, pues la lectura de estos repositorios se encuentra
contemplada en este trabajo y como se mencionó en apartados anteriores, se prefiere la
referenciación en la fuente original de los documentos.
23 El conjunto de servicios puede consultarse en la página web del Centre pour la Communication Scientifique Directe: http://ccsd.cnrs.fr/
54
En general, es destacable que en los registros obtenidos el volumen de datos sobre parámetros
químicos abordados es mayor no sólo en cantidad de sustancias medidas sino también en tiempo;
esta situación permite la realización de análisis que relacionan la dinámica química con patrones
climáticos, geomorfológicos e hidrogeológicos, brindando otro tipo de abordajes que aportan
perspectivas de la dinámica química del agua subterránea más allá del concepto de su calidad en
función de su potencial uso para actividades antrópicas. No obstante en algunas ocasiones, pese a
que se mencionaban las relaciones de las sustancias medidas con el flujo del agua subterránea, no
se hacía alusión clara a la transformación de las sustancias, lo que excluyó a dichos trabajos de
esta compilación.
6.2.5. IOPScience
IOPScience es a plataforma web en la que se almacenan los textos publicados en revistas editadas
por IOP Publishing, el servicio editorial de El Instituto de Física (Institute of Physics –IOP-) una
organización británica sin ánimo de lucro, de carácter real, que actualmente cuenta con más de
50.000 membresías a nivel mundial y tiene como propósito “promover el avance y la difusión del
conocimiento y la educación en la ciencia de la física, pura y aplicada, para el beneficio del público
y de los miembros del instituto”24 (The Institute of Physics, 2014).
La mencionada plataforma permite el acceso gratuito a los resúmenes de los textos publicados en
las revistas editadas por el grupo editorial y a algunos textos completos, aunque parte de ellos son
de acceso privativo. Gracias a este recurso es posible acceder a las publicaciones hechas en más de
70 revistas que abarcan el área de la física y disciplinas asociadas, que en conjunto cubre temas
sobre física aplicada, física y astrofísica, física atómica, molecular y óptica, química, ciencias de la
computación, materia condensada, ingeniería, ambiente, física nuclear y de altas energías, ciencia
de materiales, matemáticas, metrología, ciencias médicas y biológicas, educación en física y física
de plasma (IOP Publishing, 2014).
El motor de búsqueda proveído por la base de datos, permite realizar refinamientos bajo distintos
criterios, como la búsqueda de palabras clave en campos específicos del registro bibliográfico, la
materia, la revista en que el texto es publicado y el año de edición. Para el presente caso se realizó
una consulta de registros que incluyeran la palabra clave “groundwater” únicamente en los campos
título y resumen, que hubiesen sido publicados entre 2004 y 2015, en cualquier revista y que
estuvieran clasificados en cualquier materia. Con los criterios descritos se obtuvieron 109 resultados
de los que se seleccionaron 6 tal como se muestra en la Tabla 8.
24 Traducción del objetivo presentado por la organización en su página de internet.
55
Palabras Clave Criterios de Búsqueda No. De Resultados No. De Textos Almacenados Fecha de Consulta
Groundwater
Más opciones de búsqueda Campos - Título/Resumen Fecha - Entre 2004 y 2015 Materias - Todas las Materias Revistas - Todas las revistas
109 6 17/11/2014
Tabla 8. Resultados de la búsqueda en la base de datos IOPScience. Fuente: Autor
Los registros obtenidos se encontraron clasificados en diversas áreas entre las que cabe destacar la
presencia de trabajos asociados al modelamiento numérico y al desarrollo de tratamientos tanto
matemáticos como estadísticos que buscan la optimización de los procesos computacionales
empleados para la simulación de fenómenos asociados al estudio del agua subterránea,
principalmente el flujo.
De igual manera, es notorio que en los resultados a partir del año 2009 aumentó notablemente la
cantidad de trabajos relacionados con el tema del cambio climático, valorando principalmente el
efecto de este fenómeno sobre la disponibilidad de agua, su relación con el abastecimiento del
agua para consumo humano y como insumo para la agricultura. De igual manera, es relevante
también la aparición de trabajos asociados con el estudio de la radioactividad de las sustancias en
el agua subterránea, que es un tema poco recurrente en las demás bases de datos; lo anterior se
debe a que la física atómica se encuentras dentro de las áreas en las que IOP Publishing cuenta
con revistas.
Aun cuando las particularidades anteriores destacan los trabajos almacenados en este repositorio,
parte de ellos presentaba situaciones recurrentes en otras bases de datos, como la presentación de
trabajos en los que se hacían caracterizaciones de los contenidos másicos de las sustancias en el
agua sin detenimiento en los procesos químicos que originaban dichas cargas; así mismo fue
recurrente encontrar la relación de variables climáticas con componentes mayores del agua e
incluso procedimientos de laboratorio en los que se empleaba el agua subterránea y su
problemática como un contexto para justificar la pertinencia del trabajo, más los procedimiento
resultaban de operaciones controladas en las que no intervenían variables hidrogeológicas,
situaciones que conllevaron a la exclusión de trabajos de la base de datos consolidada en el
desarrollo de la presente monografía.
6.2.6. Redalyc
La Red de revistas científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal Redalyc es una
iniciativa mexicana emprendida por la Universidad Autónoma del Estado de México, que busca
disminuir los efectos del fenómeno denominado ciencia perdida. Redalyc se plantea como una
estrategia para incentivar la conformación e indexación de revistas en las regiones en que hace
56
presencia, al mismo tiempo que contribuye a aumentar su visibilidad con el ánimo de fomentar el
impacto de la ciencia producida en países en los que se investiga pero no se difunden los
resultados (Aguado López, Rogel Salazar, & Sandoval Forero, 2004).
Originalmente la base de datos buscaba recuperar los trabajos especialmente de las áreas de
humanidades y ciencias sociales, pero al día de hoy ha ampliado los campos de conocimiento que
aborda y es posible encontrar información clasificada por áreas del conocimiento en Ciencias
Sociales, Artes y Humanidades y Ciencias, abarcando de esta manera un conjunto multidisciplinar
de publicaciones iberoamericanas, con acceso a los textos completos de más de 350.00 registros, a
través del sistema de información científica que además permite búsquedas en el directorio de
revistas, la consulta de información por autores y la obtención de estadísticas sobre la
productividad de las instituciones que colaboran con la iniciativa.
En el caso aquí presentado se realizó una búsqueda avanzada empleando las palabras clave “Agua
Subterránea” y “Química” ambas palabras en todo el contenido. Los resultados se limitaron a
aquellos textos editados entre 2004 y 2014; así mismo se recuperaron textos de cualquier país,
clasificados en las disciplinas: ciencias de la tierra, estudios ambientales, geología, química,
multidisciplinares (ciencias naturales y exactas), criterios con los que se obtuvieron 127 registros de
los que se recuperaron 6 textos, tal como se resume en la Tabla 9.
Tabla 9. Resultados de la búsqueda en la base de datos Redalyc. Fuente: Autor
Los registros recuperados, correspondían a temáticas diversas entre las que se encontraban el
estudio de la viabilidad de emplear fuentes de agua subterránea para el consumo humano y para
actividades agrícolas, especialmente en México. Lo anterior repercute en que parte de los estudios
contemple el muestreo de iones mayores en los cuerpos de agua y algunos componentes
relevantes en cuanto a los problemas de salud pública que ocasionan, como es el caso del flúor; de
igual manera, el enfoque de los trabajos contribuye a que los resultados se evalúen en función del
cumplimiento de criterios legales para el uso del agua. Este tipo de contextos de las
investigaciones, puede evidenciarse también con la presencia de trabajos que realizaban
diagnósticos sobre el riesgo de contaminación del agua subterránea incluyendo factores
Palabras Clave Criterios de Búsqueda No. De Resultados No. De Textos Almacenados Fecha de Consulta
Agua
Subterránea
Química
Búsqueda Avanzada
Disciplinas:
- Ciencias de la Tierra
-Estudios Ambientales
- Geología
- Química
- Multidisciplinaria
(Ciencias Naturales y
Exactas)
País:
- Cualquier País
Año de Edición
- Búsqueda por Rango:
2004 - 2015
126 6 14/11/2014
57
administrativos y sociales, lo que los aleja del ámbito de la presente compilación, siendo por ello
excluidos del consolidado final.
De igual manera, cabe destacar la presencia de trabajos pertenecientes al área de la geología en
los que se hacen análisis de problemas mineros, buscando el establecimiento de riesgos de
liberación de sustancias dada la generación y disposición de residuos provenientes de esta
actividad; no obstante dichos trabajos se excluyeron de estos resultados pues en ellos se evaluaba
la generación potencial de dichas sustancias en soluciones acuosas, sin tener en cuenta los
procesos químicos mediante los que ocurrían, centrándose en la determinación de masa que podía
transferirse a una solución sintética proveída en ensayos de laboratorio.
6.2.7. SciELO
Scientific Electronic Library Online (SciELO) es un repositorio digital que almacena las publicaciones
presentadas por revistas científicas de acceso libre editadas en diversos países de América Latina y
el Caribe principalmente e incluye también algunas publicaciones de Portugal, España y Sudáfrica.
SciELO es una iniciativa brasilera emprendida por la Fundación de Apoyo a la Investigación del
Estado de São Paulo y el Centro Latinoamericano y del Caribe de Información en Ciencias de la
Salud. Esta iniciativa ha sido adaptada en algunos de los países que cuentan con presencia en la
base de datos y allí recibe apoyo de diversas organizaciones locales, convirtiendo este repositorio
en una estrategia para la organización, certificación y búsqueda de información científica libre
proveniente y circulante especialmente en países en desarrollo (SciELO, 2014b).
En el caso colombiano, SciELO Colombia es apoyado por el Departamento Administrativo Nacional
de Ciencia, Tecnología e Innovación Colciencias, la Organización Panamericana de la Salud,
representantes de los editores de las revistas que forman parte de la colección y la Universidad
Nacional de Colombia, siendo la facultad de medicina de esta última institución la encargada del
mantenimiento del sitio web en el país (SciELO Colombia, 2014).
El sitio web general de todo el proyecto SciELO25 permite el acceso a la colección completa y cuenta
con plataformas web específicas para cada país. Asimismo provee la posibilidad de realizar
búsquedas de información producida en la región cubierta por la iniciativa, agrupándola de acuerdo
a un campo específico del conocimiento; actualmente se tienen disponibles plataformas para la
búsqueda temática en las áreas de ciencias de la salud y ciencias sociales.
En el caso del presente trabajo, se realizó la búsqueda sobre la colección completa, mediante una
búsqueda regional en todos los índices empleando las palabras clave “groundwater chemistry”; el
idioma de las palabras clave se definió teniendo en cuenta que entre los criterios de evaluación de
las revistas para admisión en SciELO, es obligatorio que el título, resumen y palabras clave de los
textos se presente en el idioma de origen y en inglés (SciELO, 2014a). Con estas condiciones, se
recuperaron 49 publicaciones de las que se seleccionaron 5 textos tal como se resume en la Tabla
10.
25 www.scielo.org
58
Palabras Clave Criterios de Búsqueda No. De Resultados No. De Textos Almacenados Fecha de Consulta
Groundwater
chemistry
Búsqueda
(Página en Español)
- Índices: Todos los
índices
- Donde: Regional
49 5 09/11/2014
Tabla 10. Resultados de la búsqueda en la base de datos Scientific Electronic Library Online SciELO.
Fuente: Autor
Dentro de las temáticas presentadas en los registros encontrados, fue predominante el estudio de
compuestos orgánicos derivados tanto de la actividad agrícola como de los procesos asociados a la
cadena de producción de los hidrocarburos. No obstante, es importante resaltar que la mayoría de
los registros que fueron excluidos de la base de datos presentaban estudios de la transformación y
las reacciones en las que se veían involucradas las sustancias estudiadas, pero estas reacciones
estaban relacionadas con las dinámicas del suelo. Lo anterior, conducía a que se hiciera referencia
a la potencial alteración de la composición química del recurso hídrico subterráneo, pero que ésta
se limitara a estimar una posible afectación a partir de la masa que no se veía involucrada en la
dinámica química del suelo.
En general, los registros recuperados mostraron una tendencia a apartarse de la caracterización de
la dinámica química de sistemas acuíferos, pues aun cuando este tema estuvo presente en los
resultados, las publicaciones se centran más en los métodos analíticos para la determinación de
sustancias específicas y su posible tratamiento. Las razones expuestas, condujeron a la exclusión
de los textos recuperados, aun cuando se considera que estos abordaban situaciones que no se
presentan de forma recurrente en los registros de otras bases de datos, lo que constituye un aporte
al estudio de sustancias en el agua subterránea que desborda los límites del presente trabajo.
6.3. Atributos y métodos definidos
Una vez concluida la primera lectura, se obtuvo una matriz de datos compuesta por 46 entidades
químicas para las que se registraron 5 atributos particulares con sus respectivas instanciaciones:
Método, Concentración, Fuente, Co-Reactores y País de Estudio. De los anteriores atributos,
solamente el método fue objeto de análisis matemático, teniendo en cuenta que es la variable
respecto a la que se espera conformar la estructura del conocimiento. Los demás atributos aun
cuando pueden ser objeto de análisis matemático se emplean únicamente de forma cualitativa,
como herramienta de interpretación para la información obtenida; no obstante no se descarta la
posibilidad de someter estos datos a análisis estadístico en estudios posteriores con el ánimo de
complementar los resultados aquí obtenidos.
59
En cuanto a los métodos obtenidos, estos corresponden esencialmente a los definidos por (Merkel
& Planer-Friedrich, 2008) como base para el modelamiento de reacciones químicas en sistemas
acuosos, especialmente en el agua subterránea. Como se mencionó en el Marco Teórico, los
autores en cuestión definen 6 tipos de reacciones químicas fundamentales para la comprensión de
dichos sistemas, que en este caso se asumen como instancias del atributo ‘Método’. Estas son:
Disolución/Precipitación, Disolución de Gases, Intercambio Iónico, Sorción/Desorción; Complejación
y Óxido-Reducción; no obstante, para efectos del presente estudio se decidió dividir esta última en
Óxido-Reducción Espontanea y Óxido-Reducción Biológicamente facilitada, con lo que se buscó
diferenciar aquellas entidades químicas que han sido estudiadas desde los procesos biológicos en
que pueden verse involucradas. De este modo en este trabajo de grado se definieron 7 instancias
del atributo Método, en torno a las que fue organizada la información.
Con la culminación de la primera lectura, se alcanzó el primer objetivo específico propuesto en el
marco del presente trabajo, pues si bien no se puede afirmar que se obtuvo un conjunto universal
de los elementos y compuestos a los que se les puede denominar componente traza, si se logró
consolidar una muestra caracterizada de entidades químicas que permitió fundar un cuerpo de
análisis con base en el que se desarrollaron las siguientes etapas propuestas para el presente
trabajo. Por lo anterior, cabe aclarar que las observaciones hechas en adelante estarán
fundamentadas en el comportamiento observable en este cuerpo de análisis y que por lo tanto
pueden existir fenómenos de la realidad no medibles sobre esta representación.
Por esta razón, en la etapa de validación se buscó establecer el nivel de representatividad logrado
mediante el ejercicio aquí desarrollado, corrigiendo el modo de organización de la información
obtenida en caso de ser necesario y así consolidar un estado del conocimiento que pudiera ser fiel
al nivel de desarrollo de la concepción funcional dentro del estudio de la contaminación por
componentes traza en el agua subterránea.
60
7. Desarrollo de una ontología bilingüe para la organización y el análisis
de la información recopilada
7.1. Aplicación de métodos estadísticos multivariados para la obtención de
clases
7.1.1. Características de la Matriz de Datos Consolidada
Como se mencionó al finalizar el capítulo anterior, con la primera lectura se logró consolidar una
tabla de contingencias conformada por 46 entidades químicas dispuestas en las filas de arreglo de
datos y 7 instancias del atributo ‘Método’ dispuestas en la columna del mismo (Anexo 1). En la
Tabla 11 se presentan un conjunto de indicadores estadísticos que se utilizan con el ánimo de
evidenciar la distribución de la información y de este modo, comprender los limitantes que han de
ser tenidos en cuenta al momento de interpretar los resultados obtenidos con la aplicación de los
métodos estadísticos de agrupamiento. El Gráfico 3 representa la distribución de la información
recabada en la primera lectura.
Instancias del Atributo ‘Método’
NTEX R_TEX P_TEX NENT R_ENT P_ENT
Disolución/Precipitación 33.0 0.85 0.2845 19 0.41 0.2375
Disolución de Gases 2.0 0.05 0.0172 1 0.02 0.0125
Intercambio Iónico 2.0 0.05 0.0172 2 0.04 0.0250
Sorción/Desorción 13.0 0.33 0.1121 10 0.22 0.1250
Complejación 11.0 0.28 0.0948 10 0.22 0.1250
Óxido-Reducción Espontanea
27.0 0.69 0.2328 22 0.48 0.2750
Óxido-Reducción Biológicamente Faciiltada
28.0 0.72 0.2414 16 0.35 0.2000
VARIANZA 162.952 0.107 0.012 65.286 0.031 0.010
Tabla 11. Características de la Tabla de Contingencia. NTEX: Número de textos en los que se
reporta el método; R_TEX: Relación entre el número de textos que reportan el método para la
entidad y el número total de textos recuperados en la primera lectura; P_TEX: Probabilidad de
reporte de un método para una entidad en un texto; NENT: Número de entidades que reportan el
método; R_ENT: Relación entre el número de entidades que presentan el atributo y el total de
entidades que conforman el arreglo de datos; P_ENT: Probabilidad de ocurrencia del método para
la entidad en el arreglo de datos. Fuente: Autor.
En primera instancia se presenta el número de veces que el método fue observado en los textos
recabados en la primera lectura, la relación entre el número de textos en los que se reportara el
61
método respecto al total de textos seleccionados en la primera lectura26 y la probabilidad de reporte
de un método para una entidad en un texto27.
Gráfico 3. Distribución de la Información Obtenida en la Primera Lectura. Fuente: Autor.
Este grupo de indicadores estadísticos está construido sobre la matriz de datos consolidada,
entendida como una tabla de contingencias en la que se encuentra registrada la frecuencia de
reporte de un atributo para una entidad específica, encontrando que la mayor frecuencia de reporte
está dada para el método Disolución/Precipitación, seguido de la Óxido-Reducción Espontánea y la
Óxido-Reducción Biológicamente Facilitada, lo que ocasiona que dichos métodos presenten el
mayor peso entre los métodos según el número de textos en los que se hallan reportes y también
que su probabilidad de reporte mayor respecto a los otros cuatro textos. La situación expuesta
genera que estos métodos actúen como centros de la información cuando ésta sea agrupada con la
26 Esta relación, se halló dividiendo la frecuencia reportada en la tabla de contingencia entre 39 que es el número de artículos recabados durante la primera lectura.
27 Esta probabilidad se obtuvo dividiendo la frecuencia total de cada método en el total de reportes contenidos en la matriz de datos, es decir 116.
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
Dis
solu
tio
n/
Pre
cip
itat
ion
Gas
Dis
solu
tio
n
Ion
icEx
chan
ge
Sorp
tio
n/
Des
orp
tio
n
Co
mp
lexa
tio
n
Spo
nta
neo
sO
xid
e/R
ed
uct
ion
Bio
logi
cally
Fac
ilita
ted
Oxi
de
/Re
du
ctio
n
Distribución de la Información Obtenida en la Primera Lectura
R_TEX P_TEX R_ENT P_ENT
62
técnica de agrupamiento jerárquico, y que eventualmente la información sobre métodos como el
Intercambio Iónico o la Disolución de Gases sea asociada con otras entidades que empiecen a
concentrar mayor información.
Adicionalmente, cabe resaltar el posible efecto que genera la simultaneidad de la ocurrencia de
algunos métodos para ciertas entidades. En la Tabla 12 es posible observar la frecuencia con que
se presentan casos en los que para una misma entidad es posible encontrar reportes desde un
único método hasta cuatro simultáneamente.
Número de métodos que se reportan para una misma
entidad Frecuencia
Probabilidad de ocurrencia
Uno 27 0.587
Dos 8 0.174
Tres 7 0.152
Cuatro 4 0.087
Tabla 12. Frecuencia y Probabilidad de reporte simultaneo de métodos para una misma entidad en
el arreglo de datos. Fuente: Autor.
Esta situación genera efectos especialmente sobre las medidas de distancia, debido a que por
ejemplo la medida de Chi Cuadrado se basa en el cálculo de la diferencia entre el número de veces
que un método aparece reportado para una entidad (Díaz Monroy & Morales Rivera, 2012, p. 317).
En este caso, mientras una entidad aparezca reportada en mayor cantidad de textos y para varios
métodos, la distancia tenderá a ser mayor respecto a las entidades menos reportadas y que
reaccionan bajo métodos más específicos, por lo que la asociación entre los conglomerados en los
que se encuentren agrupadas dichas entidades, se postergará hasta las últimas etapas.
Teniendo esta situación en cuenta, se optó por evaluar el efecto de una transcripción de los datos
en una matriz binaria de ausencia presencia, análisis del que resultó el segundo grupo de datos
presentado en la Tabla 11, en el que se encuentra el número de entidades para las que se encontró
el estudio de un método en específico y adicionalmente se presenta la relación entre estas y ell
total de entidades incluidas en el conjunto de datos28; junto a ellos se incluyó también la
probabilidad de ocurrencia de un método para una entidad29.
De igual manera que en el caso anterior, la información se mantiene distribuida en los métodos
Disolución/Precipitación, Óxido-Reducción Espontánea y la Óxido-Reducción Biológicamente
Facilitada, manteniendo un bajo peso relativo de los métodos Intercambio Iónico y Disolución de
Gases; sin embargo, con este análisis binario se disminuye la varianza de los datos respecto a lo
evidenciado cuando se hace el análisis sobre la tabla de datos que mantiene las variables en escala
nominal.
28 Esta relación se calculó dividiendo el número de entidades que reportan el método entre 46, que es el número de entidades que componen la tabla de contingencias.
29 Esta probabilidad se obtuvo dividiendo el número de entidades que reportan la ocurrencia del método divididas en 80, que corresponde a la suma de todos los eventos en los que la frecuencia es mayor a 1, lo que representa aquellos casos en que existe al menos un método reportado para una entidad determinada.
63
Es importante resaltar esta diferencia debido a que inicialmente se había contemplado implementar
el método del Vecino Más Lejano, cuyo algoritmo de cálculo agrupa las entidades de acuerdo a la
distancia entre los miembros más alejados de los conglomerados, por esta razón al tener grupos
con tendencia a la concentración de información, la formación de los conglomerados tenderá a
ocurrir preferencialmente hacia el grupo de datos que retiene mayores frecuencias y por lo tanto, al
momento de interpretar los datos, mecanismos como la Disolución/Precipitación o las Óxido-
Reducciones aparecerán como los métodos predominantes de reacción y aún más, las entidades
para las que se reportan ambos, aparecerán concentradas hacia uno de estos, relacionándose hasta
las etapas finales de la ejecución del algoritmo, lo que podría interpretarse como una falta de
relación entre la ocurrencia de un método u otro.
Para disminuir el efecto de la sensibilidad que presenta el Método de Asociación del Vecino Más
Lejano a la presencia de datos atípicos (Manning et al., 2009, p. 382), en el presente trabajo se
planteó el uso de la medida de distancias de Chi Cuadrado, teniendo en cuenta que por las
formalidades matemáticas con que se configura “… le da más ‘importancia’ a las categoría o
modalidades con menor frecuencia y menos ‘importancia’ a las que tengan alta frecuencia.” (Díaz
Monroy & Morales Rivera, 2012, p. 318).
No obstante, las consideraciones sobre la variabilidad de la información en el conjunto de datos
conllevaron a contemplar un posible método alternativo con el que se disminuya el potencial efecto
que generara la distribución de los datos sobre la clasificación final obtenida. Por esta razón, se
optó por aplicar el mismo Análisis de Conglomerados sobre la matriz de datos, esta vez, transcrita
en escala binaria, lo que la convierte en una tabla de ausencia/presencia asignando valores de 1 en
las celdas correspondientes a los métodos en los que se encontraron uno o más textos para cada
entidad y valores de 0 cuando no se encontró ningún texto en el que se reportara el método para
la respectiva entidad.
En este caso, el Análisis de Conglomerados se ejecutó aplicando el Método de Ward, que tal como
se explica en (Díaz Monroy & Morales Rivera, 2012, p. 424), se basa en un algoritmo que
implementa como criterio de agrupamiento la minimización de la pérdida de información, lograda a
partir de la unión en cada etapa, de los dos grupos cuyos centroides presenten la mínima varianza;
con lo anterior se optimiza el proceso de agrupamiento para disminuir la pérdida de información
que ocurre cuando un conglomerado con un dato significativamente mayor que los demás se usa
como referencia para medir la distancia a otro conglomerado como puede ocurrir en el caso del
método del Vecino Más lejano.
De ese modo, se obtienen conglomerados más homogéneos debido a que en el Método de Ward se
determina el centroide de cada conglomerado teniendo en cuenta el número de elementos que lo
conforman, por lo que dicho valor representativo contempla el tamaño de cada conglomerado que
ha de ser agrupado y de este modo disminuye el efecto de la variabilidad al interior de cada
conglomerado, siendo este un argumento adicional que apoya el uso de este método en conjuntos
de datos con variabilidad significativa (Rasmussen, 1992)
Adicionalmente, al aplicar el método sobre una matriz binaria, la influencia de cada entidad estará
determinada únicamente por el número de métodos que son reportados para esta, con lo que se
elimina el efecto del número de textos encontrados para una entidad, que tiende a ser mayor para
ciertas entidades en ciertos métodos. De este modo, se logra dar el mismo nivel de importancia a
todas las entidades, inclusive a las que podían considerarse como datos poco significativos por su
64
especificidad en cuanto al método de reacción y su rareza, debido a la frecuencia con que aparecen
textos que reporten su estudio. Adicionalmente, cabe aclarar que en este trabajo no se hace uso
del Método de Ward con los datos de la tabla de contingencias, teniendo en cuenta que tal como
exponen (Murtagh & Legendre, 2011) es imperante el uso del cuadrado de la Distancia Euclidiana
para generar coherencia en la primera etapa del algoritmo de cálculo, por lo que al no ser aplicable
para variables en escala nominal, se optó por evitar el procesamiento de los datos de la tabla de
contingencias con el método de Ward; mientras que al existir un coeficiente de asociación que
mantiene el principio de la Distancia Euclidiana Cuadrada para datos binarios (IBM Knowledge
Center, 2013) se emplea ésta como medida con el Método de Ward, sobre la matriz de
Ausencia/Presencia.
Por otra parte, aunque inicialmente se había propuesto utilizar técnicas como el Análisis de
Correspondencias múltiples o el Análisis Categórico de Componentes principales para establecer el
límite de asociación entre los conglomerados, las particularidades de la matriz de datos también se
convierten en un limitante para su aplicación en este caso. Esto debido a que los métodos en
cuestión exigen la ausencia de relaciones lineales entre las variables que habrán de relacionarse, y
en este caso dicha situación se presenta, por ejemplo, entre aquellas entidades que aparecen
reportadas una única vez para un único método como ocurre con algunos compuestos orgánicos
para los que sólo se reporta como método de reacción la Óxido-Reducción Espontanea, pues en
este caso los procedimientos estadísticos asumen que necesariamente existe relación entre las
entidades y por lo tanto no existen variables emergentes que puedan explicar la estructura del
conjunto de datos, más allá de las que ya son evidentes.
Es por ello, que para definir el límite de asociación sobre el que se definirán las clases de la
ontología, es decir el número de conglomerados que se tomarán como base del análisis en el
estado del conocimiento, se acudirá a la interpretación de la estructura lograda con los datos, que
según (Díaz Monroy & Morales Rivera, 2012, p. 437), es válido en cuanto que el análisis de
conglomerados permite establecer un patrón general del conjunto de datos modelado, cuya
interpretación depende de las percepciones del investigador sobre la estructura del fenómeno que
estudia.
7.1.2. Clases Obtenidas Mediante la Aplicación del Análisis de Conglomerados
Al aplicar el Análisis de Conglomerados según las consideraciones expuestas en el aparte anterior,
se obtuvo una estructura de agrupamiento cuyas características fueron contrastadas con
consideraciones teóricas que pudieran explicar las relaciones evidenciadas por las clases de
entidades. Los elementos teóricos tenidos en cuenta sirvieron de referencia para establecer un
límite de agrupamiento y consecuentemente, definir la cantidad de grupos con relevancia
conceptual, en torno a los que se consideró que puede ser estructurado el estado del conocimiento
que se busca consolidar en este trabajo.
La Matriz de Proximidad y el Historial de Conglomeración pueden verse en el Anexo 2 junto con la
matriz de datos expresada como una tabla de Ausencia/Presencia con las entidades dispuestas
conforme al orden presentado en el dendrograma resultante del método; este último se muestra en
el Gráfico 4 y adicionalmente permite observar la estructura obtenida para el conjunto de datos
mediante el proceso de modelamiento.
65
Gráfico 4. Dendograma resultante de la aplicación del Análisis de Conglomerados con el Método de
Ward para la Matriz de Ausencia/Presencia. Fuente: Autor.
Para establecer el límite de agrupamiento se tomó como referencia la interpretación de la presencia
simultánea de determinadas entidades en un conglomerado, pues como se planteó en el marco
66
teórico, dicha situación se asocia con una relación funcional marcada por los métodos de reacción
química a través de los que esas sustancias se transforman. Dado lo anterior, la relación funcional
inferida para cada conglomerado fue denotada mediante la asignación de nombres a las clases que
se formaban en cada etapa de agrupamiento, hasta que se consideró que éstas guardaban una
representatividad coherente con la relación teórica que pudiese existir entre las entidades. De este
modo, se consideró pertinente como límite de asociación un incremento máximo del 10% en la
varianza entre las entidades que componen los conglomerados formados en cada etapa de
asociación.30
Al aplicar este criterio se obtienen ocho conglomerados que corresponden a las clases de
entidades: 1) Solubles, 2) Solubles, Complejables, Espontáneamente Óxidables-Reducibles, 3)
Complejables 4) Espontáneamente Óxidables-Reducibles, 5) Oxidables-Reducibles, 6) Sorbibles
Oxidables-Reducibles, 7) Solubles Sorbibles Oxidables-Reducibles, 8) Entidades con otras relaciones
Funcionales. La validación de este modo de agrupamiento es el objeto de discusión tanto de
numeral 7.2 en el que se presentan las definiciones formales de las clases, basadas en las
propiedades funcionales comunes a las entidades de cada clase, como del numeral 8.1 en el que se
presenta la discusión mediante la que se validó la pertinencia de la asignación de las entidades a
cada grupo.
30 El valor de varianza al que se hace referencia aparece dentro del Historial de Aglomeración, en el que se hace referencia a este como Coeficiente. La noción de dicho coeficiente se presentó en el numeral 5.2.1. y corresponde a la varianza en la serie de datos compuesta por las distancias euclideanas entre los objetos que componen cada conglomerado.
El método de Ward emplea este criterio para definir los conglomerados que serán agrupados en cada etapa, formando conglomerados con aquellas entidades o clases entre los que las varianzas en sus distancias sean mínimas, por lo que algunos autores se refieren al método empleado en este trabajo como el método de Varianza mínima de Ward y afirman que su algoritmo de cálculo incluye una función de optimización para garantizar la variabilidad mínima entre las clases que son agrupadas por cada etapa logrando conglomerados más homogéneos.
Esta es la razón por la que en cada una de las etapas de agrupamiento se calcula la varianza de las distancias entre las clases agrupadas y el valor resultante se presenta en el Historial de Aglomeración, convirtiendo a dicho criterio en un indicador de la similitud entre los atributos de las entidades agrupadas por cada conglomerado.
67
7.2. Inserción de la Ontología Desarrollada en la Estructura de SWEET
Conceptos incluidos en la estructura de SWEET
Resumen del Ejercicio
El Agua subterránea como una sustancia química
Se modificó principalmente la ontología de nivel superior Matter para establecer que el agua subterránea es una subclase de sustancia química, lo que implica que por herencia, posee propiedades químicas entre las que se encuentran las propiedades de reacción, la composición y las propiedades funcionales.
Composición del Agua Subterránea como objeto de estudio de una disciplina científica
Se modificaron principalmente la ontologías de nivel superior Human Activities y Realm incluyendo las relaciones pertinentes para establecer que el agua subterránea tiene propiedades tanto hidrogeológicas como hidrogeoquímicas, que son estudiadas por la hidrologéología y la hidrogeoquímica respectivamente, haciendo a esta última una subclase de la geoquímica que es a su vez sub clase de la geología y la química simultáneamente.
Propiedad Funcional de una Sustancia Química y Propiedades funcionales de los Componentes de un Sistema Químico
Se modificó principalmente la ontología de nivel superior Property al incluir el término Propiedad Funcional y se asignaron subclases de propiedades funcionales que corresponden a los métodos químicos a través de los que reacciona una sustancia. Estos corresponden, entre otros, con lo definido a partir de los resultados de la primera lectura del presente trabajo.
Contaminación como cambio de estado funcional de un Sistema Químico
Se modificaron principalmente la ontología de nivel superior Phenomena para establecer la relación entre el estado del sistema y los cambios ocasionados a este gracias a las propiedades funcionales de los componentes del sistema químico. Con esto se consolido el concepto de la contaminación como un cambio en el estado funcional de un sistema químico.
Tabla 13. Resumen del ejercicio de ampliación de SWEET desarrollado en el presente trabajo.
Fuente: Autor
Con el ejercicio descrito en este numeral se amplió la estructura conceptual de SWEET incluyendo
el conjunto de términos empleados para la comprensión de la composición química del agua
subterránea y las cuestiones concernientes a su estudio. Con esto, se formalizó la perspectiva
funcional que fundamenta el presente trabajo, para establecer las bases del estudio de la
contaminación a partir de dicha noción.
La ampliación de SWEET se consideró necesaria teniendo en cuenta que aunque en dicha ontología
genérica existen términos asociados a la química y al agua subterránea, la ubicación de estos
dentro de la estructura hace que se encuentren separados, lo que impide la interpretación
simultanea del agua subterránea en tanto que fenómeno hidrogeológico y en tanto que fenómeno
químico; esta convergencia ha sido discutida en el planteamiento del problema del presente trabajo
mostrando la existencia de corrientes científicas en torno a dicha cuestión y por ello, se consideró
necesario incluir los elementos y relaciones faltantes en SWEET, que permitieran organizar los
conceptos tradicionalmente empleados por la comunidad científica, inclusive, las clases
consolidadas en el presente trabajo.
Para comprender mejor el ejercicio de ampliación de SWEET aquí presentado se recomienda revisar
el trabajo de (Raskin & Pan, 2005) en el que se explica la arquitectura original de SWEET. La red
semántica en cuestión ha evolucionado hasta basarse, actualmente, en nueve ontologías de nivel
superior que agrupan diversos conceptos expresados en terminología propia del dominio del
conocimiento de la tierra y lo ‘ambiental’. Tal como se explicó en la metodología, para lograr la
ampliación de SWEET inicialmente se identificaron los términos preexistentes que son pertinentes
para la conceptualización de la composición química del agua subterránea, posteriormente se
listaron los términos pertinentes para completar los conceptos que se incluyeron en la ontología y
finalmente se establecieron las relaciones que asocian dichos términos, con lo que se completan los
conceptos que fueron incluidos en la ontología. En este ejercicio fueron modificadas las entidades y
68
relaciones de las ontologías de nivel superior Human Activities, Matter, Phenomena, Process,
Property y Realm para incluir los conceptos que se resumen en la Tabla 13.
7.2.1. Identificación de Términos Preexistentes en SWEET Asociados a la Composición
Química del Agua Subterránea
En la Tabla 14 se muestra el conjunto de los 42 términos existentes agrupados en 8 ontologías que
pueden ser empleados como base para la conceptualización del dominio del conocimiento aquí
estudiado. Para observar el estado de desarrollo en la versión de SWEET vigente al momento de
escribir este trabajo, se recomienda consultar los archivos de SWEET y la interfaz gráfica
disponibles en la web del sitio 31.
Ontología Clase Ontología Clase
Human Activities
Geochemistry
Process
Oxidation
Geology Reduction
Chemistry Adsorption
Matter
Groundwater Dilution
Solution Charge Exchange
Water Mixture Chemical Process
Water Substance
Property
Hydrogeological Property
Compound Composition
Inorganic Compound Reaction Property
Organic Compound pH
Rock
Realm
Underground Water
Mineral Saturated Zone
Liquid Water Vadose Zone
Water Unsaturated Zone
Solution Aquifer
Phenomena
Water Pollution Aquitard
Pollution Aquiclude
System State Change Aquifuge
Change Hydrosphere
System Phenomena Representation System Component
System State System State
Tabla 14. Términos pre existentes en SWEET asociados a la composición química del agua
subterránea. Fuente: Autor
31 La versión vigente durante la escritura del presente trabajo es SWEET Versión 2.3. Como ya se ha referenciado, la página web de SWEET puede consultarse la dirección https://sweet.jpl.nasa.gov/
69
7.2.2. Términos Añadidos a SWEET
Con al ánimo de completar la estructura conceptual del estudio de la composición química del agua
subterránea se incluyeron 29 términos agrupados en 6 ontologías tal como se presenta en la Tabla
15. Es de especial atención la inclusión de los conceptos relativos a la funcionalidad química y a los
métodos definidos con la primera lectura del presente trabajo, pues con su inclusión se plantea la
posibilidad de conceptualizar sobre la contaminación del agua subterránea como una alteración
química de un estado funciona; dicho concepto es ampliado en el capítulo 8.
Ontología Clase Ontología Clase
Human Activities
Hydrogeology
Property
Hydrogeochemical
Property
Hydrogeochemistry Functional Property
Matter
Chemical Species ORP
Chemical Substance Eh
Element pE
Compound Chemical Property
Phenomena
Functional Alteration Soluble
Alteration Complexable
Chemical Pollution Oxidable
Chemical System Reductible
Functional System State Change
Sorptionable
Speciation Exchangeable
Chemical Pollutant
State
Functional System
State
Process
Chemical Process Chemical System State
Chemical System State
Change
Tabla 15. Términos añadidos a SWEET para complementar la estructura del dominio del
conocimiento relativo al estudio de la composición química del agua subterránea. Fuente: Autor
7.2.3. Definición de las Relaciones entre términos Preexistentes
Al sumar los términos preexistentes con los términos añadido a la ontología se cuenta con un total
de 71 términos, cuyas relaciones se definieron según como se presenta en la Tabla 16Tabla 16.
Relaciones definidas entre los términos establecidos para la ontología. Fuente: Autor. En total se
definieron 83 relaciones que se representan de manera gráfica en el Anexo 3, donde se diferencian
las partes de la ontología que cimentan los conceptos presentados en la Tabla 13 y que orientaron
la construcción del estado del conocimiento del capítulo 8.
70
Término Relación Término Asociado Tipo de
Relación
Definida
Adsorption subclass of Chemical process Existente
Alteration Subclass of Systema State Change Nueva
Aquiclude part of Saturated zone Nueva
subclass of Rock Nueva
Aquifer part of Saturated zone Nueva
subclass of Rock Nueva
Aquifuge part of Saturated zone Nueva
subclass of Rock Nueva
Aquitard part of Saturated zone Nueva
subclass of Rock Nueva
Change Subclass of System phenomena Existente
Charge Exchange subclass of Chemical process Existente
Chemical Pollutant Subclass of Chemical Species Nueva
From Chemica Pollution Nueva
Chemical Pollution Subclass of Chemical Process Nueva
Subclass of Functional Alteration Nueva
Chemical Process
Chemical Property
Chemical Species
Subclass of Compund Nueva
Subclass of Element Nueva
Subclass of Chemical Substances Nueva
Chemical Substance has Functional Property Nueva
Chemical System Subclass of System Nueva
Chemical System State Subclass of System State Nueva
Chemical System State Change
Subclass of System State Change Nueva
Subclass of Chemical Process Nueva
Chemistry
Complexable Subclass of Functional Property Nueva
Composition
Compound
has Reaction Property Nueva
Subclass of Chemical Substances Nueva
has Element Nueva
Dilution subclass of Chemical process Existente
Tabla 16. Relaciones definidas entre los términos establecidos para la ontología. Fuente: Autor
71
Término Relación Término Asociado Tipo de
Relación
Definida
Eh Equivalent pE Nueva
Equivalent ORP Nueva
Element Subclass of Chemical Substances Nueva
Exchangeable Subclass of Functional Property Nueva
Functional Alteration Subclass of Alteration Nueva
Functional Property Subclass of Chemical Property Nueva
Functional System State Subclass of System State Nueva
Defined by Functional Property Nueva
Functional System State
Change subclass of System State Change Nueva
Geochemistry subclass of Geology Existente
subclass of Chemistry Existente
Geology
Groundwater
subclass of Water Mixture Existente
has Hydrogeological property Nueva
has Hyrogeochemical property Nueva
subclass of Liquid water Existente
Hydrogeochemical Property
Subclass of Chemical Property Nueva
Hydrogeochemistry Subclass of Geochemistry Nueva
Hydrogeological Property Study of Hydrogeology Nueva
Hydrogeology Subclass of Geology Nueva
Hydrosphere has substance Water Existente
Inorganic Compound Subclass of compound Existente
Liquid Water subclass of Water substance Existente
Mineral Subclass of Inorganic Compound Nueva
Organic Compound Subclass of compound Existente
ORP Equivalent Eh Nueva
Equivalent pE Nueva
Oxidable Subclass of Functional Property Nueva
Oxidation subclass of Chemical process Existente
pE Equivalent Eh Nueva
Equivalent ORP Nueva
pH Subclass of Functional Property Nueva
Tabla 16(Continuación). Relaciones definidas entre los términos establecidos para la ontología.
Fuente: Autor
72
Término Relación Término Asociado Tipo de
Relación
Definida
Pollution
Reaction Property Subclass of Chemical Property Existente
Reductible Subclass of Functional Property Nueva
Reduction subclass of Chemical process Existente
Rock Subclass of mineral Existente
Saturated Zone
Soluble Subclass of Functional Property Nueva
Solution
subclass of Chemical System Nueva
has pH Nueva
has pE Nueva
has System
Functionality State Change (Chemical
Pollution)
Chemical Pollution Nueva
Sorptionable Subclass of Functional Property Nueva
Speciation Subclass of Chemical State Nueva
Subclass of Functional Property Nueva
System
has System phenomena Existente
has System component Nueva
has System state Existente
System Component
System Phenomena
System State
System State Change Subclass of Change Nueva
Underground Water Subclass of Groundawater Existente
Unsaturated Zone
Vadose Zone Equivalent to Unsturated zone Existente
Water has chemical Water substance Existente
Water Mixture subclass of Chemical substance Existente
has Compound Nueva
Water Pollution subclass of Pollution Existente
impacts on Hydrosphere Existente
Water Substance
Tabla 16(Continuación). Relaciones definidas entre los términos establecidos para la ontología.
Fuente: Autor
73
8. Estado del conocimiento sobre contaminación por componentes traza
en el agua subterránea
8.1. Información Científica Compilada sobre contaminación por componentes
traza en el agua subterránea y Validación de las Clases Obtenidas
El estado del conocimiento al que se hace referencia en el presente acápite se encuentra ampliado
en un artículo científico preparado como resultado de este trabajo de grado. En dicho artículo se
mantienen las clases que serán ampliadas a continuación y se hace un resumen de los elementos
teóricos que han sido expuestos tanto en el planteamiento del problema como en el marco
conceptual del presente trabajo.
Como motivación principal de la compilación realizada, tal como en el presente trabajo, se plantea
la necesidad de responder a un ‘nuevo’ enfoque para el estudio de la hidrogeoquimica, que permita
establecer relaciones entre los distintos componentes del agua subterránea, más allá de la
cuentificación y clasificación de estos según las concentraciones típicas que se asumen de las
sustancias presentes en este sistema químico. Por lo anterior, se propone un enfoque funcional que
agrupa a los componentes del agua subterránea de acuerdo a los mecanismos de reacción que
operan de forma preferencial sobre ellos, tal como se ha expuesto hasta ahora en el presente
trabajo.
Como aspecto relevante en torno al que gira la descripción de las clases obtenidas, se recuperan
elementos logrados gracias a la estructuración de los conceptos de hidrogeoquímica mediante a
ontología aquí desarrollada. Por ello, se presenta al agua subterránea como una solución, es decir
como un tipo de sistema químico susceptible de sufrir cambios de estado, definidos a partir de los
valores que toman las propiedades que definen a ese estado; en este caso, teniendo en cuenta que
el enfoque se basa en la funcionalidad del sistema químico, se plantean que los cambios de estado
deben definirse a partir de los valores de las propiedades funcionales del sistema químico,
reconocidas como tal en la ontología, es decir, a partir de los cambios en el potencial del ion
hidronio, el potencial oxido-reductor, la temperatura, la fuerza iónica, entre otros.
Con este marco, se procede a ilustrar las características de las clases propuestas, soportándolas en
trabajos de la comunidad científica y empelando estos mismos para poner en evidencia los vacíos
del conocimiento que pueden servir de puntos de partida para nuevos trabajos de investigación que
complementen el enfoque propuesto y conlleven a su implementación como estrategia para el
desarrollo de conocimiento teórico y práctico, en relación a la gestión de la masa en el agua
subterránea.
74
9. Conclusiones
Con la primera lectura se obtuvo una matriz de datos compuesta por 46 entidades
químicas para las que se registraron 5 atributos particulares con sus respectivas
instanciaciones. De esos atributos, solamente el método fue objeto de análisis
matemático, teniendo en cuenta que es la variable respecto a la que se conformó la
estructura del conocimiento. En cuanto a los métodos obtenidos, estos corresponden
esencialmente a los definidos por (Merkel & Planer-Friedrich, 2008) como base para el
modelamiento de reacciones químicas en sistemas acuosos, especialmente en el agua
subterránea; de estos métodos se dividió la oxido-reducción en biológicamente
facilitada y espontánea, por lo que se consolidaros 7 instancias del atributo Método, en
torno a las que fue organizada la información.
Se desarrolló una ontología bilingüe que tiene como propósito organizar el
conocimiento sobre geoquímica de agua subterránea guardando un enfoque funcional.
A partir del tratamiento estadístico de los datos de la primera lectura se identificaron de
7 clases en las que pueden ser agrupados los componentes del agua subterránea;
estas clases corresponden a la combinación de las propiedades funcionales
identificadas para las entidades estudiadas, en función de los fenómenos reportados en
la literatura científica. La metodología empleada para la consolidación de las clases es
una primera evidencia y de un enfoque inductivo para la definición de estructuras
conceptuales para organizar el conocimiento y esto, junto a las consideraciones hechas
para organizar los términos incluidos en la ontología, permitió proponer cuatro
conceptos para el estudio de la química del agua subterránea entre los que se
encuentra una visión de la contaminación química como una alteración de un estado
funcional.
Se consolidó un estado del conocimiento sobre contaminación por componentes traza
en aguas subterráneas mediante la presentación de las ideas más relevantes expuestas
en los trabajos consultados tanto en la primera como en la segunda lectura. Las
revisiones y consideraciones hechas se plasmaron en un artículo de revisión en el que
se emplearon diversas fuentes para justificar el enfoque desarrollado a lo largo del
trabajo de grado. A su vez, se identificaron nuevos puntos de partida para futuros
trabajos en el área, tal como se planteó en la justificación del presente trabajo.
75
10. Recomendaciones
Como resultado de la primera lectura se registraron otra serie de atributos que no fueron objeto de
análisis matemático en el presente trabajo. Teniendo en cuenta que se desarrolló una metodología
de análisis cuantitativo para establecer relaciones entre entidades químicas a partir de estos datos,
se recomienda complementarlos y emplearlos en futuros trabajos con el ánimo de nutrir los
resultados aquí obtenidos.
Teniendo en cuenta que la ontología desarrollada se planteó en un nivel conceptual, es pertinente
escribir esta en lenguaje computacional para hacerla una parte funcional de SWEET (Raskin & Pan,
2005). Adicionalmente se recomienda explorar los potenciales usos de esta herramienta pues se
considera que al generar una estructura semántica para la comprensión de los términos propios de
un dominio específico del conocimiento como la hidrogeoquímica, este puede ser el punto de
partida para el desarrollo de herramientas informáticas y computacionales útiles en este campo de
estudio.
Por otra parte, es pertinente publicar tanto el procedimiento estadístico empleado para definir las
clases como la ontología específica conceptualizada, pues según la revisión llevada a cabo para
estructurar este trabajo, los dos elementos en mención constituyen un aporte para áreas del
conocimiento como las ciencias de la información y las geociencias, llevando los alcances logrados
en este trabajo más allá de los límites del dominio del conocimiento sobre lo ‘ambiental’.
Se recomienda plantear un estudio para establecer las tendencias de investigación en química de
aguas subterráneas a partir de la década de los 90 del siglo XX, pues según la revisión hecha para
la construcción de este documento no se encontraron trabajos en los que se evidencien los focos
de atención de la comunidad científica internacional en este tema. Realizar esta investigación
permitiría establecer un punto de partida para identificar el estado de desarrollo de esta área en
Colombia.
Finalmente, se recomienda formular trabajos de investigación que atiendan a los vacíos del
conocimiento identificados en el estado del conocimiento, pues si bien se generó una hipótesis
sobre el enfoque funcional para la comprensión de la química de aguas subterráneas, se requieren
trabajos de investigación básica, aplicada, diseño tecnológico y transferencia tecnológica en los que
se pongan a prueba los supuestos generados con base en el trabajo de la comunidad científica
internacional.
76
11. Bibliografía
Aguado López, E., Rogel Salazar, R., & Sandoval Forero, E. (2004). Red de Revistas Cientificas de América Latina y el Caribe, España y Portugal. In Coloquio de Investigación (pp. 22–26).
Universidad Autónoma del estado de México. Retrieved from http://www.redalyc.org/info.oa?page=/acerca-de/bibliografia.html
Aiuppa, A., Federico, C., Allard, P., Gurrieri, S., & Valenza, M. (2005). Trace metal modeling of groundwater–gas–rock interactions in a volcanic aquifer: Mount Vesuvius, Southern Italy.
Chemical Geology, 216(3), 289–311. http://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2004.11.017
Ali, H. N., & Atekwana, E. A. (2011). The effect of sulfuric acid neutralization on carbonate and
stable carbon isotope evolution of shallow groundwater. Chemical Geology, 284(3), 217–228. http://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2011.02.023
Aller, L., Bennett, T., Lehr, J. H., Petty, R. J., & Hackett, G. (1987). DRASTIC: A Standardized System for Evaluating Ground Water Pollution Potential Using Hydrogeologic Settings| US EPA
(No. 600/2-37/035). Bublin, Ohio.
Azcuntar Rosales, O. (n.d.). Impacto del Basurero de Navarro sobre la Calidad de las Aguas Subterráneas de Cali, Colombia.
Ballester Rodríguez, A., Grima Olmedo, J., López Geta, J. A., & Rodríguez Hernández, L. (2001). Investigación, Gestión y Recuperación de Acuíferos Contaminados: Ponencias. (Instituto
Geológico y Minero de España, Ed.). Alicante: Excelentísima Diputación Provincial de Alicante. Retrieved from http://aguas.igme.es/igme/publica/con_recu_acuiferos.htm
Bare, J. C., & Gloria, T. P. (2008). Environmental impact assessment taxonomy providing comprehensive coverage of midpoints, endpoints, damages, and areas of protection. Journal of Cleaner Production, 16(10), 1021–1035. http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2007.06.001
Barry, P. H., Lawson, M., Meurer, W. P., Warr, O., Mabry, J. C., Byrne, D. J., & Ballentine, C. J. (2016). Noble gases solubility models of hydrocarbon charge mechanism in the Sleipner Vest
gas field. Geochimica et Cosmochimica Acta, 194, 291–309. http://doi.org/10.1016/j.gca.2016.08.021
Betancur, T., Mejia, O., & Palacio, C. (2009). Modelo hidrogeológico conceptual del Bajo Cauca antioqueño: un sistema acuífero tropical. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, (48), 107–118.
CABI. (2014). CABI environmental Impact - About. Retrieved September 5, 2014, from
http://www.cabi.org/environmentalimpact/about/
Camargo Fajardo, H. M. (2004). Acompañamiento a la campaña de muestreo de 101 puntos de monitoreo de calidad de agua subterránea en la Sabana de Bogotá y preparación de los resultados fisicoquímicos, bacteriológicos y plaguicidas a través de la elaboración de balances, diagramas y mapa. Bogotá.
77
Camargo Fajardo, H. M., & Melo Cruz, M. A. (2002, July). Analisis de la calidad del agua subterranea en la sabana de Bogota a traves de la elaboracion de mapas de isolineas de concentracion. Universidad de la Salle.
Cárdenas León, J. (2003). Efecto del basurero de Navarro sobre las aguas subterraneas en Cali, Colombia. Revista Cientifica, 2, 1–16.
Carrillo Tenjo, D. A. (2004). Caracterización de datos hidrogeoquímicos de acuíferos en la Sabana de Bogotá mediante estadística multivariada. Pontificia Universidad Javeriana.
Carrizosa Umaña, J. (Universidad N. de C. (2001). Qué es ambientalismo? : la visión ambiental compleja /. Santafé de Bogotá : PNUMA :
Chudaev, O., Schvartsev, S., & Ryzenko, B. (2013). V.I. Vernadsky and Main Research Avenues in
Modern Hydrogeochemistry. Procedia Earth and Planetary Science, 7, 163–166.
http://doi.org/10.1016/j.proeps.2013.03.044
Clever, L. H. (1979). IUPAC - NIST Solubility Data Series 2. Krypton, Xenon and Radon - Gas Solubilities. Solubility Data Series. Pergamon. Retrieved from
https://srdata.nist.gov/solubility/IUPAC/SDS-2/SDS-2.pdf
Cujabán García, D. M. (2013, June). Zonificación de la vulnerabilidad a la contaminación del agua
subterránea en el distrito capital por el método drastic. Especialización en Planeación Ambiental y Manejo Integral de los Recursos Naturales.
Díaz Monroy, L. G., & Morales Rivera, M. A. (2012). Análisis Estadístico de Datos Multivariados (Primera Ed). Bogotá: Universidad Nacional de Colombia. Retrieved from
https://sites.google.com/a/correo.unicordoba.edu.co/textoanalisismultivariado/home
Dobbs, A. J. (1989). Concentration units in water chemistry. Pure and Applied Chemistry, 61(8),
1511–1515. http://doi.org/10.1351/pac198961081511
Edmunds, W. M., & Bogush, A. A. (2012). Geochemistry of natural waters – The legacy of V.I. Vernadsky and his students. Applied Geochemistry, 27(10), 1871–1886.
http://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2012.07.005
Eisenacher, M., Stephan, C., Mayer, G., Jones, A. R., Binz, P.-A., Deutsch, E. W., … Eisenacher, M.
(2014). Controlled vocabularies and ontologies in proteomics: Overview, principles and practice. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics, 1844(1), 98–107.
http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.bbapap.2013.02.017
Ensan, F., & Du, W. (2013). A semantic metrics suite for evaluating modular ontologies.
Information Systems, 38(5), 745–770.
http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.is.2012.11.012
Fagundo Castillo, J. R. (1997). Patrones Hidrogeoquímicos y Relaciones Matemáticas en Aguas Naturales. Ingeniería Hidráulica, 19(2), 62–79. Retrieved from
http://www.fagundojr.com/index.html
Fetter Jr., C. W. (2001). Applied Hydrogeology (4th ed.). Prentice Hall.
78
Firdausiah Mansur, A. B., & Yusof, N. (2013). Social learning network analysis model to identify
learning patterns using ontology clustering techniques and meaningful learning. Computers & Education, 63(0), 73–86. http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.compedu.2012.11.011
Fortescue, J. A. C. (1980). Environmental Geochemistry: A Holistic Approach. Springer Science & Business Media. Retrieved from http://www.springer.com/de/book/9781461260479
Fortescue, J. A. C. (1992). Landscape geochemistry: retrospect and prospect—1990. Applied Geochemistry, 7(1), 1–53. http://doi.org/10.1016/0883-2927(92)90012-R
Franco, J. A. V., & Arias, C. J. M. (2009, July). Estudio Hidrogeológico e Hidrogeoquímico en el Municipio de Mani Departamento del Casanare. BOLETÍN DE GEOLOGÍA.
Franco Torres, O., García Herrán, M., Vargas Martínez, N. O., Sánchez Lancheros, F. D., González
Ramírez, C., Saldarriaga Orozco, G., … Ruiz Murcia, F. (2010). Estudio Nacional del Agua.
Bogotá.
Fundación Dialnet. (2014). Descripción, Fundación Dialnet. Retrieved from http://www.fundaciondialnet.es/dialnet/descripcion/
Gańcza, W. M., & Paszkiewicz, T. (1998). The application of object-oriented programming to Monte Carlo experiments on beams of phonons in crystals. Computers & Chemistry, 22(1), 21–30.
http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/S0097-8485(97)00012-0
Garrido, J., & Requena, I. (2012). Towards summarizing knowledge: Brief ontologies. Expert Systems with Applications, 39(3), 3213–3222. http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.eswa.2011.09.008
Gillon, M., Renard, F., Crançon, P., & Aupiais, J. (2012). Kinetics of incongruent dissolution of
carbonates in a Chalk aquifer using reverse flow modelling. Journal of Hydrology, 420, 329–
339. http://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2011.12.025
Görgényi, M., Dewulf, J., Langenhove, H. Van, & Király, Z. (2005). Solubility of volatile organic compounds in aqueous ammonia solution. Chemosphere, 59(8), 1083–1090.
http://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.12.012
Gutiérrez Ribón, G., Flórez Ramos, H., & Vergara Flórez, V. (2009). Evaluación de la vulnerabilidad
del acuífero Morroa a contaminación por plaguicidas aplicando la metodología DRASTIC. Ingeniería Y Desarrollo: Revista de La División de Ingeniería de La Universidad Del Norte.
Ediciones Uninorte.
Herrera, H. M., Vargas, M. C., & Taupín, J. D. (2006). Estudio Hidrogeológico con Énfasis en
Hidrogeoquímica del Acuífero Morroa (Colombia). In Estudios de Hidrología Isotópica en América Latina (1st ed., pp. 29–46). Austria: International Organism Of Atomic Energy.
Hsieh, S.-H., Lin, H.-T., Chi, N.-W., Chou, K.-W., & Lin, K.-Y. (2011). Enabling the development of base domain ontology through extraction of knowledge from engineering domain handbooks.
Advanced Engineering Informatics, 25(2), 288–296.
http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.aei.2010.08.004
79
IBM Knowledge Center. (2013, January 1). Análisis de conglomerados jerárquico: Medidas para
datos binarios. Retrieved February 4, 2016, from https://www-
01.ibm.com/support/knowledgecenter/SSLVMB_20.0.0/com.ibm.spss.statistics.help/cmd_cluster_measure_binary.htm?lang=es
Ingeniería y Laboratorio Ambiental Ltda. (2002). Monitoreo y Caracterización Fisicoquímica de Fuentes Subterráneas en la Sabana de Bogotá. Bogotá.
Ingeominas. (2001). Informe de Caracterización Hidrogeoquímica e Isotópica de los Acuíferos de la Cuenca Alta del Río Bogotá. Bogotá.
IOP Publishing. (2014). Publications. Retrieved November 17, 2014, from
http://ioppublishing.org/publications
Janssen, S., Athanasiadis, I. N., Bezlepkina, I., Knapen, R., Li, H., Domínguez, I. P., … van
Ittersum, M. K. (2011). Linking models for assessing agricultural land use change. Computers and Electronics in Agriculture, 76(2), 148–160.
http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.compag.2010.10.011
Jørgensen, S. E., & Fath, B. D. (2004). Application of thermodynamic principles in ecology.
Ecological Complexity, 1(4), 267–280. http://doi.org/10.1016/j.ecocom.2004.07.001
Knödel, K., Lange, G., & Voigt, H.-J. (2007). Environmental Geology. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. http://doi.org/10.1007/978-3-540-74671-3
Kopylova, Y., Guseva, N., Shestakova, A., Khvaschevskaya, A., & Arakchaa, K. (2014). Dissolved gas composition of groundwater in the natural spa complex “Choygan mineral waters” (East
Tuva). In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 21, pp. 1–6). IOP Publishing. http://doi.org/10.1088/1755-1315/21/1/012022
Kvenvolden, K. A. (2006). Organic geochemistry – A retrospective of its first 70 years. Organic Geochemistry, 37(1), 1–11. http://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2005.09.001
Li, Y.-L., He, W., Liu, W.-X., Kong, X.-Z., Yang, B., Yang, C., & Xu, F.-L. (2015). Influences of
binding to dissolved organic matter on hydrophobic organic compounds in a multi-
contaminant system: Coefficients, mechanisms and ecological risks. Environmental Pollution, 206, 461–468. http://doi.org/10.1016/j.envpol.2015.07.047
Liu, F., & Wang, W.-X. (2012). Proteome pattern in oysters as a diagnostic tool for metal pollution.
Journal of Hazardous Materials, 239–240(0), 241–248.
http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.08.069
Ma, X., Wu, C., Carranza, E. J. M., Schetselaar, E. M., van der Meer, F. D., Liu, G., … Zhang, X.
(2010). Development of a controlled vocabulary for semantic interoperability of mineral exploration geodata for mining projects. Computers & Geosciences, 36(12), 1512–1522.
http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.cageo.2010.05.014
Madin, J. S., Bowers, S., Schildhauer, M. P., & Jones, M. B. (2008). Advancing ecological research
with ontologies. Trends in Ecology & Evolution, 23(3), 159–168. http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.tree.2007.11.007
80
Mahmoodlu, M. G., Pontedeiro, E. M., Pérez Guerrero, J. S., Raoof, A., Majid Hassanizadeh, S., &
van Genuchten, M. T. (2017). Dissolution kinetics of volatile organic compound vapors in
water: An integrated experimental and computational study. Journal of Contaminant Hydrology, 196, 43–51. http://doi.org/10.1016/j.jconhyd.2016.12.004
Manallack, D. T. (2007). The pK(a) Distribution of Drugs: Application to Drug Discovery.
Perspectives in Medicinal Chemistry, 1, 25–38. Retrieved from
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19812734
Manning, C. D., Raghavan, P., & Schütze, H. (2009). An Introduction to Information Retrieval (OnLine Edi). Cambridge: Cambridge University Press. Retrieved from http://www-
nlp.stanford.edu/IR-book/
Martínez Parra, M. (2010). Influencias de los eventos sísmicos en las aguas subtérraneas. Tierra y tecnología: revista de información geológica, 37, 3–10. Retrieved from http://www.icog.es/TyT/index.php/numeros-anteriores/
Medina Morales, G., Páez Ortegón, G. I., Vargas Quintero, M. C., & Taupín, J. D. (2006). Estudio Hidrogeológico con Enfasis en Hidrogeoquímica de los Acuíferos en la Zona Sur del
Departamento del Valle del Cauca (Colombia). In Estudios de Hidrología Isotópica en América Latina (pp. 47–65). Vienna: International Organism Of Atomic Energy.
Merkel, B. J., & Planer-Friedrich, B. (2008). Groundwater Geochemistry. (D. K. Nordstrom, Ed.) (2nd.). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. http://doi.org/10.1007/978-3-540-
74668-3
Monjerezi, M., Vogt, R. D., Gebru, A. G., Saka, J. D. K., & Aagaard, P. (2012). Minor element
geochemistry of groundwater from an area with prevailing saline groundwater in Chikhwawa, lower Shire valley (Malawi). Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 50, 52–63.
http://doi.org/10.1016/j.pce.2012.08.011
Monteiro, S. C., & Boxall, A. B. A. (2010). Occurrence and Fate of Human Pharmaceuticals in the
Environment. In Reviews of Environmental Contamination and Toxicology (pp. 53–154). New York, NY: Springer New York. http://doi.org/10.1007/978-1-4419-1157-5_2
Murtagh, F., & Legendre, P. (2011). Ward’s Hierarchical Clustering Method: Clustering Criterion and Agglomerative Algorithm. arXiv, 20. Machine Learning; Computer Vision and Pattern
Recognition; Applications. Retrieved from http://arxiv.org/abs/1111.6285
Namieśnik, J. (2002). Trace Analysis — Challenges and Problems. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 32(4), 271–300. http://doi.org/10.1080/10408340290765579
NASA Advisory Council. (1986). Earth system science overview : a program for global change. Washington D.C.: National Aeronautics and Space Administration.
Nordstrom, D. K. (2011). Hydrogeochemical processes governing the origin, transport and fate of major and trace elements from mine wastes and mineralized rock to surface waters. Applied Geochemistry, 26(11), 1777–1791. http://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2011.06.002
Nordstrom, D. K. (2012). Models, validation, and applied geochemistry: Issues in science,
81
communication, and philosophy. Applied Geochemistry, 27(10), 1899–1919.
http://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2012.07.007
Odum, E., Barrett, G. W., & Brewer, R. (2004). Fundamentals of Ecology. Brooks Cole Pub Co.
Osorio, J. C., López-Rendón, J. E., & Hermelin, M. (2003). Balance geoquímico para la cuenca alta del río Medellín, Cordillera Central (Antioquia, Colombia). Revista de La Academia Colombiana de Ciencias Exactas Fisicas Y Naturales, 27(102), 71–84.
Páez Ortegón, G. I. (2009). Monitoreo De La Zona No Saturada Y Saturada Del Acuifero En Áreas
De Aplicación De Vinazas En Parcelas Semicomerciales Del Valle Del Cauca - Colombia. In O. Silva Rojas & J. Carrera Ramírez (Eds.), IX Jornadas sobre Investigación de la Zona no Saturada del Suelo - ZNS’09. Barcelona.
Page, R., Michener, B., Michener, W. K., & Jones, M. B. (2012). Ecoinformatics: supporting ecology
as a data-intensive science. Trends in Ecology & Evolution, 27(2), 85–93.
Paredes Zúñiga, V., Vargas Azofeifa, I., Vargas Quintero, M. C., & Arellano Hartig, F. (2010). Hydrogeochemistry in the coastal aquifer of the Uraba region. Revista Ingenierías Universidad de Medellín, 9(17), 51–61.
Parkhurst, D., & Appelo, C. A. J. (1999). User’s guide to PHREEQC (version 2) - A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations. Denver, Colorado. Retrieved from
ftp://brrftp.cr.usgs.gov/pub/charlton/phreeqc/Phreeqc_2_1999_manual.pdf
Poelmans, J., Kuznetsov, S. O., Ignatov, D. I., & Dedene, G. (2013). Formal Concept Analysis in
knowledge processing: A survey on models and techniques. Expert Systems with Applications, 40(16), 6601–6623. http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.eswa.2013.05.007
Postigo, C., & Barceló, D. (2014). Synthetic organic compounds and their transformation products in groundwater: Occurrence, fate and mitigation. The Science of the Total Environment. http://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.06.019
Raskin, R. G., & Pan, M. J. (2005). Knowledge representation in the semantic web for Earth and
environmental terminology (SWEET). Computers & Geosciences, 31(9), 1119–1125. http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.cageo.2004.12.004
Rasmussen, E. (1992). Clustering Algorithms. In W. B. Frakes & R. Baeza-Yates (Eds.), Information Retrieval: Data Structures and Algorithms (On Line Ed, p. 504). Prentice Hall. Retrieved from
http://orion.lcg.ufrj.br/Dr.Dobbs/books/book5/toc.htm
Ritschel, T., & Totsche, K. U. (2017). Quantification of pH-dependent speciation of organic
compounds with spectroscopy and chemometrics. Chemosphere, 172, 175–184. http://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.12.145
Rodriguez Barrera, A. (2000, July). Evaluacion hidrogeologica para determinar la vulnerabilidad a la contaminacion de los acuiferos del cuaternario en la cuenca del rio Subachoque. Universidad
de la Salle.
82
Schaffer, M., & Licha, T. (2014). A guideline for the identification of environmentally relevant,
ionizable organic molecule species. Chemosphere, 103, 12–25.
http://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.12.009
SciELO. (2014a). Criterios SciELO : Sobre el SciELO : SciELO - Scientific Electronic Library Online. Retrieved November 10, 2014, from
http://www.scielo.org/php/level.php?lang=es&component=44&item=2
SciELO. (2014b). Modelo SciELO : Sobre el SciELO : SciELO - Scientific Electronic Library Online.
Retrieved November 9, 2014, from http://www.scielo.org/php/level.php?lang=es&component=44&item=1
SciELO Colombia. (2014). SciELO Colombia- Scientific Electronic Library Online. Retrieved November 10, 2014, from http://www.scielo.co/
Shi, Q., Zhang, G., Feng, Q., & Deng, H. (2013). Effect of solution chemistry on the flotation system of smithsonite and calcite. International Journal of Mineral Processing, 119, 34–39.
http://doi.org/10.1016/j.minpro.2012.12.011
Singhal, B. B. S., & Gupta, R. P. (2010). Applied Hydrogeology of Fractured Rocks. Dordrecht:
Springer Netherlands. http://doi.org/10.1007/978-90-481-8799-7
Stoykova, V., & Petkova, E. (2012). Automatic extraction of mathematical terms for precalculus. Procedia Technology, 1, 464–468.
http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.protcy.2012.02.102
SU, Y., WANG, R., CHEN, P., WEI, Y., LI, C., & HU, Y. (2012). Agricultural Ontology Based Feature
Optimization for Agricultural Text Clustering. Journal of Integrative Agriculture, 11(5), 752–759. http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/S2095-3119(12)60064-1
The Institute of Physics. (2014). Governance. Retrieved November 17, 2014, from http://www.iop.org/about/governance/index.html
Toro, L. E., Calderón, J., Taupín, J. D., & Vargas Quintero, M. C. (2006). Exploración de Aguas
Subterráneas en Maicao (Colombia) Mediante Técnicas Hidroquímicas e Isotópicas. In
Estudios de Hidrología Isotópica en América Latina (pp. 67–82). Vienna: International Organism Of Atomic Energy.
Tóth, J. (2009). Gravitational Systems of Groundwater Flow: Theory, Evaluation, Utilization.
Cambridge University Press. Retrieved from
https://books.google.com/books?id=_MHtUgv0ciIC&pgis=1
Tripathi, A. (2005). Developing a Modular Hydrogeology Ontology Extending the Sweet Ontologies.
Geosciences Theses. Georgia State University. Retrieved from http://scholarworks.gsu.edu/geosciences_theses/3
Tripathi, A., & Babaie, H. A. (2008). Developing a modular hydrogeology ontology by extending the
{SWEET} upper-level ontologies. Computers & Geosciences, 34(9), 1022–1033.
http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.cageo.2007.08.009
83
Vargas, E., Monroy G., R., & Gonzalez, J. P. (2013, November). Modelo hidrogeológico conceptual y
análisis de vulnerabilidad a la contaminación del acuífero de Duitama Boyacá- Colombia. In Vestigium Ire.
Veloza Franco, J. A. (2013). Sistema de Modelamiento Hidrogeológico Distrito Capital. Bogotá.
Villa, F., Athanasiadis, I. N., & Rizzoli, A. E. (2009). Modelling with knowledge: A review of
emerging semantic approaches to environmental modelling. Environmental Modelling & Software, 24(5), 577–587.
von Bertalanffy, L. (1968). Teoría general de los sistemas: fundamentos, desarrollo, aplicaciones. México: Fondo de Cultura Económica.
Weng, S.-S., & Chang, H.-L. (2008). Using ontology network analysis for research document
recommendation. Expert Systems with Applications, 34(3), 1857–1869.
http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.eswa.2007.02.023
Winkler, E. (1970). A possible classification of the geosciences. Geoforum, 1(1), 9–17. http://doi.org/10.1016/0016-7185(70)90004-7
Yu, A. C. (2006). Methods in biomedical ontology. Journal of Biomedical Informatics, 39(3), 252–266. http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.jbi.2005.11.006
Zhang, Z. X., & Lei, Q. H. (2013). Object-oriented modeling for three-dimensional multi-block
systems. http://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.compgeo.2012.07.008
Zhu, C., & Anderson, G. (2002). Environmental Applications of Geochemical Modeling. Cambridge,
New York, Melbourne: Cambridge University Press.
84
ANEXOS
ANEXO I: TABLA DE CONTINGENCIAS CONSOLIDADA EN LA PRIMERA LECTURA
ANEXO II: RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DEL ANÁLISIS DE CONGLOMERADOS
ANEXO III: ESQUEMA CONCEPTUAL DE LA ONTOLOGÍA DESARROLLADA
ANEXO IV: RESUMEN E INTRODUCCIÓN DEL ARTÍCULO DE REVISIÓN PREPARADO
