clase 11 - hidroquímica y programas de muestreo

7/21/2019 Clase 11 - Hidroquímica y Programas de Muestreo

http://slidepdf.com/reader/full/clase-11-hidroquimica-y-programas-de-muestreo 1/34

Ing. Raúl Ortiz ([email protected]

/ [email protected])

07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/

[email protected]) 1

Presentado por:

Ing. Raúl Ort iz

Curso de Hidrogeología

Clase 11

1. In troducción.

2. Pr incipios de Hidroquímica.

3. Composición del Agua Subterránea.

4. Química del Dióxido de Carbono

Disuelto.

5. Valoración de Resultados Químicos.

6. Tratamiento de Datos Químicos.

7. Determinaciones Hidrogeológicas aPartir de Datos Químicos.

8. Calidad del Agua Subterránea.

9. Programas de Muestreo de Agua

Subterránea.

1. Introducción


Clase 11

http://www.docu-track.com/buy/

mailto:[email protected]


mailto:[email protected])














07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Introducción

¿Por qué coleccionar datos químicos del agua?

Monitoreo y cumplimiento ambiental

Colectar datos de línea base.

Detectar filtraciones y tendencias.

Evaluar opciones de tratamiento.

Permisos ambientales

Datos -> modelo –> predicciones –> permisos.

Abastecimiento de agua

Fuentes de agua para uso potable o industrial (para la planta y

operaciones).

Predecir el tiempo de vida de un pozo (incrustación, corrosión,

bacteria del hierro)

Introducción

¿Por qué coleccionar datos químicos del agua?

Realizar interpretaciones hidrogeológicas

Determinar el origen de las aguas subterráneas. Estimar la recarga.

Estimar la edad del agua subterránea.

Determinar mezclas de aguas.

Complementar pruebas hidráulicas.

Determinar fuentes de contaminación.

Determinar la calidad del agua para diversos usos.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


2. Principios de Hidroquímica


Clase 11

Principios

de Hidroquímica

La Molécula del Agua

La molécula de agua está formada por dosátomos de hidrógeno unidos a uno de oxígenomediante enlaces covalentes polares formandoun ángulo de 105º. Esta asimetría y la polaridadde sus enlaces le confieren propiedades de

dipolo, lo que le permite:

Formar enlaces por puente de hidrógeno entrelas moléculas de agua, gracias a lo cual semantiene en estado líquido dentro de unintervalo de temperaturas mayor al que cabríaesperar para una molécula de su pesomolecular.

Solvatar iones y moléculas polares, actuandoen estos casos como buen disolvente y comomal disolvente frente a moléculas apolares.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Principios

de Hidroquímica

Peso del soluto dividido por el peso del solvente:

ppm , parte por millón. Es un gramo por millón de gramos.

1 ppm = 1mg/kg (excepto en el caso de salmueras).

ppb, parte por billón. Un billón en numeración anglosajona equivale a mil millones en

numeración latina.

1 ppb = 1mg/109 mg = 1g/kg

Peso del soluto dividido por el volumen del solvente (agua):

mg/L, miligramos por litro de disolución.

g/L, microgramo por litro de disolución.

1 mg/L = 1 ppm

“La densidad y por lo tanto el peso de un

litro de agua cambiará con la temperatura

y materia mineral disuelta. Como un

asunto práctico, las cor recciones por

den sid ad son necesari as sól o s i lo s

sólidos disueltos del agua exceden los

7,000 mg/L” (Hem, 1985).

Principios

de Hidroquímica

meq/L

La concentración meq/L es muy empleada en el análisis químico para comparar

directamente iones. El número de equivalentes por litro se llama normalidad.

Debido a que generalmente el agua subterránea presenta concentraciones

correspondientes a equivalentes/litro que están en el orden de 10-3, es conveniente

reportar los resultados en miliequivalentes/litro, donde 1,000 miliequivalentesequivalen a 1 equivalente. Si se obtiene 4.6 x 10-3 equiv/L, se coloca 4.6 meq/L.

Ejemplos:

Si el laboratorio reporta una concentración de Ca2+ de 92 mg/L, entonces el número

de equivalentes por litro atribuido a esta concentración de calcio disuelto es:

=

92

2

40.08 1000

= 4.610

= 4.6


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Valoración de

Resultados Químicos

Factores para convertir m g/L a meq/L

3. Composición del AguaSubterránea


Clase 11


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Componentes Principales

Aniones: Cloruro (Cl -), Bicarbonato (HCO3-),

Carbonato (CO32-), Sulfato (SO4

2-).

Cationes: Sodio (Na+), Potasio (K+), Calcio

(Ca2+), Magnesio (Mg2+).

Gases: CO2 y O2

Coloides: Silica (SiO2).

Rep r es en t an ap ro x . el 9 9% d el t o tal d e

s us t an ci as d i su el t as . Gen er al men t e e n

concentraciones mayores a 1 mg/l.

Composición del

Agua Subterránea

Componentes Minoritarios

Ani ones : Nitrato (NO3-) , Nitr ito (NO2

-),

Carbonato (CO32-), Fluoruro (F-), Amonio

(NH4+).

Cationes: Estroncio (Sr 2+), Hierro (Fe 2+), Boro

(B3+).

Representan menos del 1% del total de

sustancias disueltas. Generalmente en

concentraciones entre 0,01 y 10 mg/l.

Componentes Traza

Br -, S2-, PO43-, B(OH)4

-, OH-, I-, Fe 3+, Mn 2+, H+, Al 3+.

Iones que suelen estar en concentraciones entre 0.0001 y 0,1 mg/l.

Los iones derivados del As, Sb, Cr, Pb, Cu, Zn, Ba, V, Hg y U.

Iones que suelen tener concentraciones <0.0001 mg/L.

Composición del

Agua Subterránea

Alcal in idad

Es la capacidad de un agua para neutralizar ácidos. No debe confundirse con lapropiedad de ser alcalina o básica (pH > 7). Se expresa en meq/L, mg/L o ppm deCaCO3. También se expresa en grados franceses.

Alcalinidad Total = HCO3- + CO32- + B(OH)4- + H3SiO4- + HS- + anionesorgánicos+ OH-

Alcalinidad Carbonatada = HCO3- + CO3

2-

Para transformarmeq/L CaCO3 en mg/L CaCO3, se utiliza la siguiente fórmula:

Grados franceses (ºF), 1ºF = 10 ppm CaCO3

100

2


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Composición del

Agua Subterránea

Alcal in idad

Si toda la alcalinidad proviene de los bicarbonatos y carbonatos, se puedendeterminar sus concentraciones a partir de la de la alcalinidad. Si otras especiesdisueltas proveen alcalinidad al agua, se deben determinar sus concentraciones yrestar de la alcalinidad total antes de calcular las concentraciones de bicarbonatos ycarbonatos.

=

1+10

10 5061

=

2+10

10 5060

Es recomendable medir la alcalinidad en campo y no en laboratorio, pues mientrasse espera que la muestre llegue al laboratorio, el carbonato puede precipitar,reduciendo el contenido de bicarbonato en la muestra.

Composición del

Agua Subterránea

Dureza

Es la concentración de alcalinotérreos, esencialmente Ca2+ y Mg2+. Esta cantidad desales afecta la capacidad de formación de espuma de detergentes en contacto conagua y representa una serie de problemas de incrustación en equipo industrial ydoméstico, además de resultar nociva para consumo humano. El valor obtenido

debe ser similar al que se obtiene sumando los equivalentes de Ca 2+ y de Mg2+

presentes en el agua. Se expresa en mg/L de CaCO3.

Durezamg

L CaCO =

(

)

+

(

)

x

100 CaCO

2 CaCO

Peso equivalente de Ca2+ =

2 +

2 + =40

2= 20

Peso equivalente de Mg2+ =

2 +

2 + =24.3

2= 12


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Composición del

Agua Subterránea

Residuo seco.- es el peso de materia que queda después de evaporar

1 litro de agua. Se expresa en mg/Ló g/L.

Total de sales disueltas.- es el peso de las sales disueltas en 1 litro de

agua (incluye las volátiles). Al calentar el agua para medir el residuo

seco, el HCO3- escapa en forma de CO2, mientras que en el total de sales

disueltas sí se contabiliza. Se expresa en mg/L ó g/L.

Las aguas subterráneas tienen un contenido en sales disueltas de alrededor de 0,2g/L (200 mg/L) en aguas dulces y de 40 g/L (40,000 mg/L) en agua de mar. Las

aguas subterráneas llamadas dulces contienen como máximo 1,000 o quizá 2,000ppm de sustancias disueltas; si el contenido es mayor, por ejemplo hasta 5,000 ppm

se llaman aguas salobres y hasta 40,000 aguas saladas. No es raro encontrar

aguas que superen los 40,000 ppm de sustancias disueltas llegando a veces hasta

300,000 ppm. A estas aguas se les llama salmueras y están asociadas confrecuencia a depósitos salinos, aguas de yacimientos petrolíferos o bien aguas muy

antiguas situadas a gran profundidad.

Composición del

Agua Subterránea

Conductividad Eléctrica

La conductividad se define como la capacidad de una sustancia de conducir lacorriente eléctrica. Las unidades de conductividad eléctrica son Siemen/cm (S/cm)o mho/cm(-1 /cm).

1 S/cm = 10-6 S/cm1 S/cm = 1 -1 /cm

El valor de la conductividad varía con la temperatura. A 18º C las aguas dulcestienen valores de conductividad entre 100 y 2,000 S/cm y el agua de mar tienealrededor de 45,000 S/cm.

Relación entre la conductividadeléctrica y el contenido en iones:

20 80 100

(

)

2


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Composición del

Agua Subterránea

Conductiv idad Eléctrica

Es un indicador de la cantidad total de iones en el agua.

Se mide en el campo.

Los instrumentos son fáciles de operar.

Es un buen indicador de diferentes aguas.

Puede ayudar en la validación de los datos.

También se le denomina conductancia específica.

Las medidas de conductividad eléctrica dependen de la temperatura.

Composición del

Agua Subterránea


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Composición del

Agua Subterránea

4. Química del Dióxido deCarbono Disuelto


Clase 11


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Química del

Dióxido de Carbono Disuelto

El CO2 disuelto se representa como: CO2(g) + H2O H2CO3

Estos iones siguen los equilibrios:

CO2 gas CO2 disueltoCO2 disuelto + H2O H2CO3 disueltoH2CO3 HCO3

- + H +

H CO3- CO3

2- + H +

Si se añade un ácido fuerte, los equilibrios se desplazan a la izquierda

liberándose CO2 gas y desapareciendo CO32-.

El aumento o la disminución de CO2 gas en el medio provoca eldesplazamiento de los equilibrios a la derecha o a la izquierdarespectivamente.

Química del

Dióxido de Carbono Disuelto

Alcalinidad TA = meq CO32-

Alcalinidad TAC = meq CO32- + meq HCO3

-

Si pH > 12,6 => CO32- sin CO2 disuelto.

Si pH 12,6 - 8,3 => HCO3 – y CO3

2- sin CO2 disuelto apreciable.

Si pH 8,3 - 4,5 => HCO3- y CO2 disuelto sin CO3

2- en cantidad importante.

Si pH < 4,5 => sólo CO2 disuelto (CO2 + H2CO3).

Habitualmente la alcalinidad

TAC es la única que se mide,

puesto que la actividad del

CO32- no es significativa, pero

en aguas contaminadas o

que han sido tratadas con

Ca(OH)2 o NaOH paraablandarlas, el pH es alto y la

alcalinidad TA es importante.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


5. Valoración de Resultados

Químicos


Clase 11

Valoración de


La valoración de los resultados químicos obtenidos en las muestras deagua consiste en realizar ciertos cálculos para determinar:

Si los resultados obtenidos en el laboratorio de aguas son válidos parautilizarlos en los estudios hidrogeoquímicos.

Si se ha podido producir algún error en la determinación de laconcentración de algún ión (en laboratorio o durante el muestreo).

Si hay algún ión ausente que debería tenerse en cuenta.

Si se tienen cantidades anormalesde los iones menores.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Valoración de

Resultados QuímicosComprobación 1: Balance de cationes y aniones

% = 100

+

Debe verificarse que la suma de miliequivalentes de cationes sea igual a lasuma de miliequivalentes de aniones.

Un error aceptable es 10%.

Cuando se tienen valores bajos de conductividad eléctrica (< 500 uS/cm) seespera que el error sea mucho mayor al 10%.

Cuando se tienen valores altos de conductividad eléctrica (> 2,000 uS/cm) seespera que el error sea mucho menor al 10%.

Valoración de


Comprobación 1: Balance de cationes y aniones

Un error positivo indica que se tiene un exceso de cationes o anionesinsuficientes en el análisis, mientras que un error negativo indica un exceso deaniones o cationes insuficientes. Las razones que pueden ocasionar que nose tenga un balance adecuado son:

El programa de muestreo no consideró algunas especies disueltasprincipales.

Error de laboratorio. Uso de muestras de agua no filtradas que contienen material particulado,

el cual se disuelve en la muestra cuando se adiciona ácido parapreservarla.

La precipitación de un mineral en el contenedor de la muestra, lo cualremueve los constituyentes de dicho mineral en el agua.

En ciertos casos, las especies disueltas de los elementos podrían nocorresponder con las especies típicas usadas para realizar el balanceiónico.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Valoración de

Resultados QuímicosComprobación 2: Coherencia entre alcalinidad TAC y HCO3

-

La alcalinidad TAC en meq/L debe coincidir con los meq/L del bicarbonato.

(

2

100

Comprobación 3: Coherencia entre dureza y contenido en Ca2+ y Mg2+

(

2

100

La dureza en meq/Ldebe coincidir con el contenido en meq/L de Ca2+ y Mg2+. Diferencias grandes (por ejemplo más del 10-20%) se interpretan como error

de cálculo o simplemente que faltaría incluir el Fe.

Valoración de


Comprobación 4: Relación entre la conductividad y el residuo seco.

El valor de la conductividad tomada entre 18 y 20º C de temperatura es

proporcional al valor del residuo seco efectuado a 110º C. El factor “f” varía entre 0.8 y 1.5. Si da un valor muy diferente a dicho rango,

el análisis no será correcto.

(

)

Comprobación 5: Relación entre la conductividad y el contenido de iones.

A partir de un 20 o 30% de diferencia, se puede considerar la posibilidad de unerror en el análisis o que falta determinar algún componentesignificativo.

20 80 100

(

)

2


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


6. Tratamiento de Datos

Químicos


Clase 11

Tratamiento de

Datos Hidroquímicos

Diagramas Bidimensionales de Dispersión

Estos diagramas pueden ser lineales ologarítmicos y se utilizan para:

Detectar relaciones entre iones. Determinar la presencia de diferentes

clases de agua (agrupacionesdiferentes).

Visualizar la variación espacial otemporal de una o varias especies.

Comparar la concentración de unaespecie frente a otra.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Consiste de cuatro o tres rectas divididas

en seis segmentos por un eje vertical.

La longitud de cada segmento se extiende

desde el eje vertical (con valor cero) en

forma proporcional a la concentración en

meq/L de un determinado ion.

Los cationes son ploteados en meq/L a la

izquierda del eje cero y los aniones son

ploteados en la derecha.

Los extremos de los segmentos se unendibujando un polígono cuya forma puede

asociarse a un determinado tipo de agua.

Mientras mayor es el área del polígono,

mayores son las concentraciones de los

iones.

Diagrama de Sti ff (Stiff , 1951)

Tratamiento de


Tratamiento de


Agua clorurada sódica. Agua bicarbonatada cálcica.

Debe indicarse la escala a la que se representan los diagramas.



















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Estos diagramas ubicados en un mapa indican la variación espacial de lacomposición del agua del acuífero. También permiten diferenciar visualmentey rápidamente entre diferentes fuentes de agua.


Tratamiento de


Diagramas

Hidroquímicos

Diagrama de Schoeller – Berkaloff

Los diagramas de Schoeller-Berkaloff constan de

columnas graduadas con escalas logarítmicas

todas del mismo módulo. Se representan los

iones: Ca2+, Mg2+, Na+, Cl-, SO42- y HCO3

-, en mg/L

cada uno en una columna. En los extremos se

sitúan escalas en meq/L.

Las escalas con las concentraciones de los iones

se sitúan de modo que el peso equivalente del ion

esté en la misma vertical que el 1 de las escalas en

meq/L. De esta manera el paso de cualquier

concentración en mg/L a meq/L o a la inversa se

hace siguiendo la horizontal desde una escala a la

otra y no es necesario hacer cálculos para cambiar

las unidades.

Comparando la forma en que queda representada

cada muestra de agua pueden deducirse posibles

reacciones que han tenido lugar y también

establecer grupos de aguas con características

similares.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Diagramas

Hidroquímicos

El diagrama de Piper consta de dos

diagramas triangulares y uno romboidal

central.

En un triángulo equilátero se

representa el porcentaje de las

concentraciones en meq/l de los

cationes Ca2+, Mg2+ y Na++ K+. En otro

triángulo se representa el porcentaje de

las concentraciones en meq/l de los

aniones HCO3- + CO3

2- , SO42- y Cl - (o

Cl- + NO3-).

Cada uno de los vértices de los

triángulos representa el 100% de un

ion, de tal manera que la ubicación de

un punto en el interior del triángulo

indica el porcentaje presente de cada

ion respecto del total de los tres.

Diagrama de Piper (Piper, 1944)

El campo en forma de diamante entre los dos

triángulos es utilizado para representar la

composición del agua con respecto a los cationes

y aniones.

Diagramas

Hidroquímicos


El punto del catión es proyectado hacia el campo con forma de diamante, paralelo al lado del triángulo

etiquetado Magnesio y el punto del anión es proyectado paralelo al lado del triángulo etiquetado Sulfato.

La intersección de ambas líneas es ploteada como un punto en el campo con forma de diamante.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Diagramas

Hidroquímicos


Para situar la muestra en el diagrama se toma el % sobre el eje de un ión y se trazauna paralela al lado opuesto al vértice que representa el 100% de este ión. En elejemplo que sigue se muestra una composición de: 62% Na+K, 22%Mg, 16% Ca,17% Cl, 41% CO3+HCO3 y 42% SO4

Diagramas

Hidroquímicos

Representa la composiciónquímica mayoritaria demuchas aguas sobre unúnico gráfico, facilitando la

comparación y laclasificaciónde las aguas.

Agrupa aguas por familiashidrogeoquímicas yestablece relacionesgenéticas; por ejemplo, silos puntos se alinean entredos aguas extremas, esprobable que se trate deaguas de mezcla entreambas.



















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Diagramas

Hidroquímicos


Diagramas

Hidroquímicos

Determina las reaccionesmodificadoras de la composicióndel agua.



















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Diagramas

HidroquímicosDiagrama de Piper (Piper, 1944)

Diagramas

Hidroquímicos

Si pensamos que B es el resultado de la mezcla de aguas de A y C debemos comprobar

que quede situado sobre la línea AC, tanto en el diagrama de cationes como en el de

aniones. Si no es así podemos descartar que se trate de una mezcla. Si B se sitúa sobre la

línea AC, podemos calcular la proporción de mezcla a partir del diagrama.


La obtención de valores de X > 1 o X < 0

indica que no se ha podido producir la

mezcla.

= .

.

Donde:

a = concentración total del ion en análisisA.

b = concentración total del ion en el análisis B.

X = proporción de mezcla volumétrica de A.

1 – X = proporción volumétrica de B.

BC y AC = longitudes de los segmentos medidos

en el diagrama.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Diagramas

Hidroquímicos

a) Realizar el balance iónico.c) Prepara el diagrama de Piper.

7. Determinaciones

Hidrogeológicas a Partir de

Datos Químicos


Clase 11


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Determinaciones Hidrogeológicas a

Partir de Datos Químicos

Mezcla de Aguas y Balance de Masas

C = C1 x + C2 (1-x)

Donde:

C = concentración en el agua de mezcla.

C1 = concentración en el agua 1.

C2 = concentración en el agua 2.

x = fracción del agua 1 que interviene en la mezcla.

1-x = fracción del agua 2.

Una especie química es conservativa cuando no sufre reacciones que hagan variar su

concentración en el medio ni es fijada o liberada por el terreno. Algunas especies que

pueden considerarse conservativas son el ión cloruro, el tritio y algunos colorantes

utilizados como trazadores. Para los estudios de mezclas de agua, cálculos de infiltración

y de aporte a subterráneo a ríos lo más habitual es utilizar el ion cloruro.

Dado que su concentración se mantiene constante, al mezclar dos aguas la cantidad de

esta especie presente en la mezcla será la suma de las cantidades presentes en las

aguas de origen.

C1 < C < C2



Mezclas con Agua Marina

Donde:

C mezcla = concentración de Cl- en el agua de mezcla.

C mar = concentración de Cl- en el agua de mar.

Cagua dulce = concentración de Cl- en el agua dulce.

x = fracción de agua de mar que interviene en la mezcla.

1-x = fracción de agua dulce.

Cmezcla = Cmar x + Cagua dulce (1-x)

En una mezcla de agua dulce con agua de mar se puede calcular el % de mezcla de cada

una de las aguas a partir de las concentraciones de cloruros.

Conocidas las fracciones de agua que intervienen, puede calcularse la mezcla teórica

para el resto de iones, de la diferencia de ésta con la mezcla real reflejada en el análisis

se deducen las reacciones modificadoras de la composición que han tenido lugar.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/



Partir de Datos Químicos Aporte Subterráneo a Ríos

Donde:

Q = caudal total.

QES = caudal aportado por escorrentía superficial.QS = caudal aportado subterráneamente.

C = concentración de cloruros medida en el río.

CES = concentración de cloruros en la escorrentía superficial. Puede deducirse del

análisis del agua del río en períodos de fuertes avenidas o del agua de

afluentes cuyo caudal de base sea cero.

CS = concentración de cloruros en la escorrentía subterránea. Puede deducirse

del análisis del agua del río en períodos prolongados de ausencia de lluvias

(caudal de base).

Q · C = QES CES + QS CS

Los ríos en los que la composición química varía mucho al variar el caudal,presentan como principal aporte la escorrentía superficial, mientras que aquelloscuya composición varía poco con el caudal tienen como principal aporte laescorrentía subterránea profunda.



Cálcu lo de la Recarga

R = P – ES- ER· CR = (P - Es) · CP + aS – aV + a’VR · CR = (P - Es) · CP /* ver supuesto 1 */

R· CR = P · CP /* ver supuesto 2 */

R = P · CP/CR

Coeficiente de R = R/P = CP/CR

Donde:

R = Recarga (mm/año)

P = Precipitación (mm/año)

ES = Escorrentía superficial (mm/año)

E = Evaporación (mm/año)

CR = Concentración de cloruros en el agua subterránea (mg/L)

CP = Concentración de cloruros en la precipitación (mg/L)

aS = Aporte de cloruros tomados del suelo (mg/L)

aV = Retención de cloruros en la vegetación (mg/L)

a’V = Devolución de cloruros por la vegetación al descomponerse (mg/L)

Supuesto 1.- Se trata de un

terreno no abonado, en el que no

existen minerales evaporíticos

con lo cual as = 0, y en el que

existe un equilibrio entre la

materia viva y en descomposición

siendo av = a’v

Supu est o 2.- La escorrentía

superficial es muy pequeña

(terrenos muy llanos y con buena

permeabilidad superficial).


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/




Cálcu lo de la Recarga

Los resultados de este método son buenos para acuíferos libres pocoprofundos, en los que el agua del nivel freático no se ha mezclado con otrasaguas y que estén situados en zonas áridas y llanas, en las que la escorrentíasuperficial es poco importante.

En los casos en que la escorrentía superficial sea significativa ésta debecuantificarsey debe evaluarse su contenido en cloruros.

En zonas que han sido cultivadas hasta hace 10 ó 15 años existe todavía un

contenido alto de cloruros en el suelo procedentes de abonos y de ladescomposición de la vegetación, ya que el tránsito a través de la zona nosaturada es muy lento. El desconocimiento de este hecho puede hacer que elcoeficiente de recarga parezca menor al real. Debe tenerse en cuenta aS y a’V.

También puede darse el caso de zonas que anteriormente han estado enregadío y queda agua en la zona no saturada, con lo que se sobrevalora larecarga.

8. Calidad del Agua Subterránea


Clase 11


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Calidad del

Agua Subterránea

El término “calidad del agua” se

refiere a las características que

debe tener el agua para un

requerimiento determinado, es

decir, la calidad del agua

depende del uso que se le va a

dar.

Por ejemplo, se puede

determinar la “calidad del agua”respecto a irrigación, bebida

humana, bebida de ganado,

recreación, etc.

Calidad del

Agua Subterránea

Estándares Nacionales

de Calidad Ambiental

Para Agua en el Perú

(Decreto Supremo No

002-2008-MINAM)

Parte extraída como

ejemplo


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Calidad del

Agua Subterránea

Estados Unidos de América

http://www.cepis.org.pe/bvsacg/e/country.html

http://www.cepis.ops-oms.org/

http://www.rmlibrary.com/db/lawiepa.htm

http://www.cec.org/pubs_info_resources/law_treat_agree/index.cfm?varlan=e

spanol

http://www.epa.gov/ebtpages/water.html

http://www.epa.gov/ebtpages/wategroundwater.html

http://www.epa.gov/safewater/http://www.cec.org/programs_projects/law_policy/index.cfm?varlan=espanol

http://www3.gov.ab.ca/env/water/legislation/WaterAct.html

http://www.beesinc.org/resource/currenha/watlegi.htm

Principal Legislación de Agua

Subterránea en el Mundo

Calidad del

Agua Subterránea

Israel

http://www.israel-mfa.gov.il/mfa/go.asp?MFAH0awv0

http://www.israel-mfa.gov.il/mfa/go.asp?MFAH0ax30

Europa

http://europa.eu.int/scadplus/printversion/es/lvb/l28002b.htm

http://europa.eu.int/eur-lex/es/lif/reg/es_register_15102020.html

http://europa.eu.int/scadplus/leg/es/lvb/l28002b.htm

http://www.portal-agua.com/Documentos/DirectivaMarcoAgua.pdf

Principal Legislación de Agua

Subterránea en el Mundo














http://www.epa.gov/safewater/

http://www.cec.org/programs_projects/law_policy/index.cfm?varlan=espanol



















http://www.cec.org/programs_projects/law_policy/index.cfm?varlan=espanol

http://www.epa.gov/safewater/















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


9. Programas de Muestreo de

Aguas Subterráneas


Clase 11

Muestreo de

Aguas Subterráneas

El programa de muestreo (monitoreo)

del agua subterránea busca obtener

la información de una red de puntos

en un intervalo regular con la

finalidad de proveer información que

permitirá:

Caracterizar el agua subterránea

Realizar diversos análisis.

Definir sus condiciones actuales.

Determinar tendencias.

Es importante indicar que el agua

subterránea se caracteriza

analizando los metales disueltos, no

los totales.

Una buena referencia sobre el

muestreo de agua subterránea se

encuentra en la Norma Técnica

ASTM D4448.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Muestreo de

Aguas Subterráneas

Transductores

Medidores de nivel de agua(Electrónicosy Sónicos).

Equipos portátiles para medir parámetros fisicoquímicos decampo (CE, pH,Temperatura, Alcalinidad,Oxígeno Disuelto).

Bombas (peristálticas,sumergibles, inercial).

www.waterra.comwww.solinst.comwww.flowpath.comwww.globalw.comwww.hach.com

Diseño de Programa de Muestreo

Objetivos de la campaña de análisis.

Selección del laboratorio (certificado y límites de detección

adecuados).

Selección de los puntos de muestreo.

Selección cuidadosa de los parámetros que se van a analizar.

Confirmación del laboratorio, de los parámetros y los requerimientos

de las muestras.

Condicionantes

Presupuesto, accesibilidad, tipo de análisis, tipo de punto de agua.

Muestreo de

Aguas Subterráneas








http://www.waterra.com/

http://www.solinst.com/

http://www.flowpath.com/

http://www.globalw.com/

http://www.hach.com/



http://www.hach.com/

http://www.globalw.com/

http://www.flowpath.com/

http://www.solinst.com/

http://www.waterra.com/









07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Aspectos Generales

El agua muestreada debe ser lo más representativa posible

(desarrollo).

Minimizar la contaminación externa (utilizar guantes de látex

descartables, limpiar equipo de muestreo con agua desionizada y

tapar la muestra rápidamente).

Minimizar la alteración de la muestra (escoger el envase adecuado:

plásticos o cristales, conservar en frío, añadir preservante).

Facilitar la tarea del laboratorio (identificar correctamente las

muestras y preparar el documento de cadena custodia)

Muestreo de

Aguas Subterráneas

Muestreo de

Aguas Subterráneas

Instrucciones de Muestreo de Laboratorio

(Ejemplo)


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Muestreo de

Aguas Subterráneas

¿Con qué frecuencia se debe muestrear el agua subterránea?

Un muestreo trimestral es lo mas común, pero podría ser muyfrecuente para algunas formaciones y poco frecuente para otras.

La frecuencia de muestreo se debe basar en el rango de cambio enlas concentraciones (variabilidadde tendencia):

Mientras mas amplio el rango de cambio, sea ascedente odescendente, mayor será la necesidad de realizar un muestreofrecuente.

Contrariamente, si se observa un cambio poco importante,entonces, se seguirá un programa de muestreo menos frecuente.

Muestreo de

Aguas Subterráneas

Algunos acuíferos son más

dinámicos que otros y

requieren un monitoreo mas

frecuente – similar al agua

superficial (mensualmente).

La velocidad en el Karst

puede ser de varios Km por

día.

Existe un alto potencial para

el rango de cambio en la

calidad del agua debido a

influencias externas (cambios

en el uso de tierras o

liberación de contaminantes).

En el caso de acuíferos dinámicos

(roca fracturada y acuíferos

cársticos), se debe muestrear con

mayor frecuencia.


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Muestreo de

Aguas Subterráneas

Algunas unidades geológicastienen velocidades de aguasubterránea muy lentas debidoa:

Gradientes hidráulicasbajas.

Baja conductividadhidráulica.

Si existen receptores sensibles(pozos, manantiales, ríos) en elárea, entonces será necesarioun muestreo trimestral.

En el caso de acuíferos menos

dinámicos (depósitos no

consolidados con gradiente baja), se

debe muestrear con menor

frecuencia.

Muestreo de

Aguas Subterráneas

Para realizar el control de calidad en un programa de muestreo, se pueden tomar lassiguientes muestras:

Blancos.- Son muestras de agua destilada/desionizada preparadas en campo.Se les prepara y manipula de la misma manera que las otras muestras. Permitenidentificar si se tiene contaminación que se agregó durante el muestreo y el

proceso de análisis.

Duplicados.- Son muestras duplicado de una muestra conocida. A esta muestra,a pesar de ser del mismo punto, se le coloca otro código. Luego se comparan losresultados de ambas muestras, los cuales deben ser similares. Permite medir laprecisión del laboratorio.

Divididas.- Son muestras tomadas simultáneamente del mismo volumen de aguay enviadas a otro laboratorio. Permite revisar el trabajodel laboratorio.

Se recomi enda tom ar aprox. el 10% del tot al de m uestr as para reali zar elcontrol de cal idad . Ejemplo: Si se han tomado 100 muest ras, se deberíantomar 10 muestras para control de calidad (entreciegas y duplicadas).


















07/12/2015

Ing. Raúl Ortiz

([email protected]/


Muestreo de

Aguas Subterráneas

Con la finalidad de mantener la identidad e integridad de las muestras se

prepara el documento denominado “Cadena de Custodia”, donde se coloca

la siguiente información:

Lista de muestras tomadas.

¿Que día/hora se obtuvo la muestra?

¿Quién tomó la muestra?

¿Cuando se tomó la muestra?

¿Qué preservante se utilizó?

¿La muestra se filtró o no?

¿Qué parámetros se analizarán por muestra?

¿Quién mas tuvo acceso a la muestra? (servicio de envío,

personal del laboratorio, etc.)

Pasos para un Monitoreo Exitoso

Asegurarse de monitorear las formaciones y estructuras apropiadas.

Utilizar los pozos de monitoreo correctos para las condicioneshidrogeológicas.

Muestrear manantiales cuando se pueda, pero se debe conocer elrégimen de flujo de dicho manantial.

Desarrollar pozos de monitoreo libres de limo (si es posible).

Proteger sus pozos del vandalismo.

Muestrear a un bajo flujo para reducir turbidez en la muestra.

Monitorear los parámetros de campo.

Muestreo de

Aguas Subterráneas


















07/12/2015

Pasos para un Monitoreo Exitoso

Calibrar por lo menos una vez al día los instrumentos de campo.

Utilizar los filtros en línea en vez de esperar el filtrado en el laboratorio.

Seguir de manera apropiada los procedimientos de QA/QC.

Asegurarse que los tiempos de almacenamiento de la muestracoincidan.

Asegurar de manera correcta la preservación/almacenamiento de lamuestra.

Trabajar con un laboratorio certificado.

Verificar los resultados para identificar potenciales errores cometidos encampo o en el laboratorio.

Muestreo de

Aguas Subterráneas










clase 11 - hidroquímica y programas de muestreo

Documents