Modelo de intervalo difuso para el estudio de contaminantes ambientales a partir de parámetros magneticos

CHAPARRO, MAURO A.E.; CHAPARRO, MARCOS A.E; SINITO, A.M.

Armenia

Congreso; Congreso Latinoamericano de Biología Matemática; 2011

Sociedad Latinoamericana de Biología Matematica

Desde hace años la contaminación ambiental ha sido un tema de interés en la comunidad científica, actualmente, el estudio de la problemática ha cobrado gran interés y es abordado desde diferentes líneas de investigación. En particular, los estudios magnéticos constituyen una herramienta alternativa para la evaluación de contaminantes en distintos medios. En trabajos previos Chaparro et al. (2008a, b, 2010) han realizado estudios de magnetismo ambiental, análisis estadísticos multivariados y la aplicación de una metodología difusa. En la presente contribución, continuando con los estudios de contaminación relacionados a parámetros magnéticos, proponemos una metodología para construir un modelo de intervalo difuso para la estimación de metales pesados de interés: Pb, Cr, Ni, Cu y Zn. Los modelos basado en lógica y teoría de conjuntos difusos son una herramienta adecuada para describir problemas con dinámicas complejas, en las que se involucran gran cantidad de variables e información que no es fácilmente cuantificable, y que no hubieran sido posible incluir usando herramientas matemáticas clásicas. Para la construcción de las funciones de membresía de entrada y reglas del modelo se particionaron los conjuntos de datos con fuzzy c-means clustering y las funciones consecuencia para cada regla se construyeron utilizando una regresión lineal con números difusos triangulares. Por otra parte, para la generación de los intervalos difusos se utilizó aritmética difusa, lo cual permite obtener el conjunto difuso promedio de cada regla activa. Los conjuntos de datos son dos ejemplos de distintos tipos de contaminación antropogénicas: (a) Sedimentos recolectados en la ruta nacional “Autovia 2” de la provincia de Buenos Aires, Argentina, (b) Sedimentos de río del estado Tamil Nadu, India. Para ambos casos, los conjuntos están compuestos por mediciones magnéticas y químicas, de las que se seleccionaron variables de entrada que caractericen magnéticamente a la muestra observada. Consideramos que una muestra se puede describir con tres tipos de variables: concentración magnética, mineralogía magnética y tamaño de grano magnético. En este modelo se utilizan: susceptibilidad magnética específica (χ) (concentración magnética) magnetización remanente anhistérica (ARM); (concentración magnética) susceptibilidad anhistérica/susceptibilidad magnética (κARM/κ-ratio); (tamaño de grano magnético) coercitividad de remanencia (Hcr); (mineralogía magnética) Los resultados no solo muestran una buena estimación entre los intervalos y los datos, sino que además de las reglas obtenidas se puede extraer información del comportamiento de las variables magnéticas frente a cada uno de los metales pesados.