tecnicas de caracterizacion hidrogeoquimica

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  • 8/11/2019 Tecnicas de Caracterizacion Hidrogeoquimica

    1/8

    Estudios Geol

    49: 147-154 1993

    TECNIC S DE C R CTERIZ CION HIDROGEOQUIMIC

    DE M IENTES PROFUNDOS

    M. J. Turrero P. Gmez

    y M. M. Garca

    RESUMEN

    El estudio de

    los

    posibles emplazamientos de residuos radiactivos en un medio geol

    gico cualquiera en profundidad, requiere la caracterizacin de los parmetros hidrogeol

    gicos e hidrogeoqumicos que controlan la migracin de los radionucleidos hacia la biosfe

    ra. Para llevar a cabo esa caracterizacin se ha desarrollado una metodologa que incluye:

    1

    estudio sistemtico y minucioso de sondeos profundos con el

    fin

    de seleccionar zonas

    favorables para el muestreo del agua y

    su

    caracterizacin;

    2

    sellado de las zonas selec

    cionadas mediante obturadores; 3 bombeo de agua de la zona aislada, mediante bombas

    o sistemas de elevacin con gas, con el fin de eliminar la contaminacin producida por el

    agua de perforacin. El control de la limpieza se realiza mediante el seguimiento de traza

    dores y la estabilizacin de los parmetros fsico-qumicos del agua;

    4

    muestreo y anlisis

    in situ de agua, gases, partculas, coloides y microorganismos, para

    10

    cual se ha diseado

    una unidad mvil de caracterizacin hidrogeoqumica UMCH que permite determinar in

    situ los parmetros ms sensibles, evitando as los problemas de alteracin debidos al trans

    porte de las muestras.

    Palabras clave:

    Almacenamiento de residuos sondeos profundos hidrogeoqumica tcnicas instrumen-

    tales muestreo

    in situ,

    laboratorio mvil

    BSTR CT

    The characterisation of the hydrogeochemical parameters controlling the radionuclide

    migration towards the biosphere implicates the deve10pment of a methodology including ins

    trumentation and equipment for working

    in

    deep boreholes, according with the data

    in

    which

    we

    are more interested. This methodology consists of a systematic and detailled study

    of the boreholes studies on the cores, geophysical parameters, hydraulic tests... that allows

    to select zones for water sampling and characterisation. The selected areas are adequately

    isolated with a double packer system and coupled instrumentation for pumping water

    pumps or gas lift systems . The isolated zone is cleaned

    by

    pumping, and the tracer con

    centration, tritium measures or the control of the stabilization of physico-chemical parame

    ters, are good indicators of the representativity of the sample. Water, gases, particles, co-

    lloids and microorganisms sampling is made

    in

    glove boxes and the analysis are made

    in

    a

    movillaboratory in situ for determining the more sensible parameters, avoiding the sample

    alterations with the transporto

    Key words: Radiactive waste repository deep boreholes hydrogeochemistry instrumental techniques

    sampling

    in situ,

    mobillaboratory

    ntrodu in

    La caracterizacin de las condiciones hidrogeol

    gicas e hidrogeoqumicas de las zonas ms profundas

    en un medio geolgico dado, forma parte de los es-

    tudios sobre la seguridad de los posibles almacena

    mientos de residuos radiactivos, ya que el agua es el

    medio ms comn por

    el

    que un elemento radiactivo

    puede alcanzar la biosfera.

    Para llevar a cabo estas investigaciones

    es

    necesa

    rio desarrollar y validar una serie de tcnicas que per

    mitan trabajar a grandes profundidades reflejando lo

    ms fielmente posible las condiciones fsico-qumicas

    del entorno, y recoger toda la informacin necesaria

    para evaluar la magnitud de los procesos geoqumi

    cos que tienen lugar en

    el

    medio seleccionado: carac

    tersticas del agua a nivel regional y

    su

    relacin con

    el lugar donde se siten los residuos, posible zona-

    Divisin de Tcnicas Geolgicas, CIEMAT, Avenida Complutense, 22, 28040 Madrid.

  • 8/11/2019 Tecnicas de Caracterizacion Hidrogeoquimica

    2/8

    148

    cin de las aguas, procesos de solubilidad, especia

    cin, procesos de retencin de radionucleidos sobre

    superficies minerales, formacin de pseudocoloides y

    su influencia en el transporte de radioelementos, in-

    fluencia de los microorganismos, etc. Con todos los

    resultados obtenidos es necesario desarrollar mode

    los numricos que indiquen finalmente la tasa de

    transporte radioelemento-agua a travs del sistema

    geolgico que rodear al almacenamiento.

    Las investigaciones sistemticas en este campo han

    sido el objetivo de numerosos programas de investi

    gacin y se han desarrollado mucho recientemente

    en todo el mundo. Conviene destacar los trabajos

    realizados en Suecia, en lugares como lamina de Stri

    pa Fritz et al., 1979; Andrews et al., 1982; Gidlund,

    1978 y Laurent, 1983), spo Almen et al., 1986 y Al

    men et al., 1991 o Klipperas Laurent, 1986); en On

    tario Canad) Bottomley

    et al.,

    1984); en Grimsel

    uiza) Gautschi et al., 1989 y en varios puntos en

    Finlandia Ohberg, 1991). Todos ellos han desarro

    llado sofisticadas tcnicas de instrumentacin y de

    muestreo en sondeos profundos, as como laborato

    rios mviles dotados con equipos capaces de hacer

    anlisis qumicos completos de un agua in situ.

    En este trabajo queda reflejada la metodologa y

    tcnicas desarrolladas hasta ahora en nuestro pas

    para un completo estudio hidrogeoqumico en zonas

    profundas en medios rocosos cristalinos. Actualmen

    te ENRESA-CIEMAT lleva a cabo el desarrollo de

    una unidad mvil de caracterizacin hidrpgeoqumi

    ca UMCH) Hernndez et al., 1991; Gmez et al.,

    1992 y Garca et al., 1992), que ser empleada en las

    diversas fases de los programas de estudios hidrogeo

    qumicos en las reas y zonas favorables, preferentes

    y potenciales.

    ondeos profundos eleccin de zonas favorables

    para la caracterizacin hidrogeoqumica

    Para una buena caracterizacin hidrogeoqumica

    es necesario obtener muestras representativas de las

    zonas ms profundas de los sondeos hechos para tal

    efecto, intentando evitar la contaminacin por los

    fluidos de perforacin. Por ello, para los trabajos de

    perforacin se debe utilizar agua de composicin qu

    mica similar al de las aguas que se espera interceptar

    en profundidad y es necesario bombear el sondeo tan

    pronto como sea posible, una vez terminados los tra

    bajos de perforacin. Si fuera posible, se puede tra

    zar el agua de perforacin con elementos que no afec

    ten la qumica del agua, como KBr, KI, rodamina...,

    que nos permitirn cuantificar la contaminacin. Hay

    que hacer un seguimiento exhaustivo del trazador

    bombeando en distintos puntos hasta observar que

    los valores son prximos a los del fondo regional o,

    M. J. TURRERO P. GOMEZ

    M. M.

    GARCIA

    en cualquier caso, menores del 2 de la cantidad

    inicial aadida. Por otra parte, el contenido en tritio

    del agua de los sondeos, que da informacin acerca

    del tiempo de residencia de un agua en su entorno,

    es otra medida que proporciona importantes datos

    acerca del agua muestreada en una zona determina

    da.

    La seleccin de las zonas ms favorables para lle

    var a cabo los estudios hidrogeoqumicos se hace en

    funcin de: 1. observaciones hidrogeolgicas duran

    te la perforacin;

    2.

    estudios de los testigos de son

    deo que informen sobre cambios litolgicos en pro

    fundidad, densidad de fracturacin de la roca y tipos

    de rellenos fisurales o de productos de alteracin que

    evidencien el paso de agua en las fracturas; 3. orien

    tacin de las fracturas; 4. perfiles geofsicos; 5. da

    tos de conductividad hidrulica; y 6. perfiles fsico

    qumicos pH, Eh,...).

    La integracin de los estudios en los sondeos per

    mite seleccionar las zonas ms interesantes teniendo

    en cuenta dos criterios: 1. elegir zonas en las que se

    observen fracturas importantes con circulacin de

    agua suficiente para poder obtener muestras en pe

    rodos de tiempo razonablemente cortos sin forzar los

    flujos naturales; y 2. seleccionar fracturas interesan

    tes desde el punto de vista de la mineraloga de los

    rellenos, productos de alteracin, etc., para poder

    hacer interpretaciones de los procesos de interaccin

    radioelemento-agua-roca.

    elladoy limpieza de zonas favorables

    Una vez seleccionadas las zonas preferentes de

    muestreo de agua, se instala un dispositivo de obtu

    radores simple o doble en la seccin elegida, para im-

    pedir la mezcla vertical de agua que se produce cuan

    do el sondeo est abierto. eesta forma, el tramo

    queda aislado y se pueda proceder a la limpieza y

    muestreo del mismo. Los mtodos de extraccin de

    agua del tramo aislado que mejor se adaptan al sis-

    tema de obturacin son dos. El primero consiste en

    una bomba sumergible de pistn acoplada al sistema

    de obturadores, que permite elevar el agua desde una

    diferencia de nivel de 300 m. Con el segundo siste

    ma fig.

    1

    el agua se eleva hacia la superficie me

    diante presin con gas utilizando una mezcla de ga-

    ses compuesta por un

    99

    de

    N

    z

    de alta pureza y

    un 1 de COz. Los niveles piezomtricos de cada

    tramo obturado en un sondeo se controlan, a medi

    da que se bombea, a travs de sensores que permi

    ten interpretar

    si

    existe o no un buen sellado de la

    zona de estudio. Este sistema, desarrollado conjun

    tamente por personal del CIEM Ty del GS Bri-

    tish Geological Survey

    , ha sido comprobado hasta

    los 500 m de profundidad con buenos resultados.

  • 8/11/2019 Tecnicas de Caracterizacion Hidrogeoquimica

    3/8

    TECNICAS

    DE

    CARACTERIZACION HIDROGEOQUIMICA

    149

    Eh mV pH

    300

    12

    200

    10

    100

    8

    O

    6

    I

    ::

    100

    I

    Ehl

    \

    4

    I

    200

    _

    ,

    04

    Eh2

    2

    300

    O

    21

    41

    61 81

    101

    121

    141 161

    181

    Fig.

    2. Curvas

    de estabilizacin de los parmetros fsico-qumi

    cos del agua de una fractura aislada con obturadores.

    Muestreo y anlisis de agua representativa.

    Caracterizacin hidrogeoqumica

    Una vez que se tiene el agua representativa,

    se

    pro

    cede al estudio exhaustivo de todos los parmetros

    Volumen

    1

    agua que estemos obteniendo se mide el contenido

    en trazador, de la misma forma que se hace para con

    trolar la limpieza del sondeo completo. De forma

    complementaria, se mide el contenido en tritio de las

    muestras para conocer el tiempo de residencia del

    agua en su entorno y la posibilidad o no de contami

    nacin externa. Tambin, es necesario mantener un

    control exhaustivo de los parmetros fsico-qumicos

    del agua (pH, Eh

    T

    y C.E) hasta observar una

    estabilizacin de los mismos (fig. 2). La limpieza del

    sondeo en un caso ideal implica una disminucin pro

    gresiva de la concentracin del trazador hasta con

    centraciones muy bajas o prximas a cero y una es

    tabilizacin de los parmetros fsico-qumicos del

    agua en valores tpicos de un agua subterrnea. El

    muestreo de agua se realizara en el momento en el

    que se alcanzasen estos requisitos.

    El agua bombeada durante este proceso ha de ser

    controlada sin alterar sus condiciones naturales, por

    lo que se hace imprescindible efectuar la determina

    cin de estos parmetros fsico-qumicos a travs de

    una celda de flujo continuo dentro de una cmara de

    g ~ n t s con atmsfera inerte (99 N

    z

    1 COz

    (flg. 3). La concentracin de dentro de la cmara

    de guantes no ser superior a 200 ppm.

    En

    zonas de baja permeabilidad, la limpieza pue

    de durar varios meses hasta que el agua que obten

    gamos sea agua de la formacin en la zona seleccio

    nada, que ha reemplazado totalmente el agua de per

    foracin.

    ...

    .

    .

    t

    ..

    ....

    .

    ;

    ,

    - . . . . = ~ . . . . . . . . : . . . . . . .

    Fig. l. Esquema de la instrumentacin para muestreo de agua

    dentro de un sondeo aislando una fractura por la que circula agua.

    El sistema de muestreo es por elevacin con gas.

    Se puede instalar un sistema alternativo de obtu

    racin que permite aislar de forma permanente y si-

    multnea varios niveles dentro de un sondeo. Exis

    ten varios sistemas de este tipo desarrollados por dis

    tintos pases. Entre ellos est el sistema Westbay Ca

    nadiense (Bottomley

    al.

    1984) o los sistemas de

    mltiple obturacin diseados por equipos de SKB

    (Swedish Nuclear Fuel andWaste Management) para

    muestreo y seguimiento de sondeos a profundidades

    de ms de 1.000 metros (Almen

    al. 1991 .

    Para la limpieza de la zona aislada es necesario

    bombear el agua muy lentamente (pocos mililitros

    por minuto), para no forzar flujos desde otras zonas.

    Asimismo, para controlar la representatividad del

  • 8/11/2019 Tecnicas de Caracterizacion Hidrogeoquimica

    4/8

    150

    CAMARA DE GUANTES

    MEDIDOR

    1flf

    N IONES T IONES Fe2 /Fe

    3

    102

    Fig. 3. Esquema de procedimiento tcnico para la determinac n

    de los parmetros fsico-qumicos del agua en zonas de mteres.

    del agua que nos permitan hacer una buena interpre

    tacin hidrogeoqumica. Para ello, se hace el mues

    treo y anlisis qumico e isotpico del agua, mues

    treo y anlisis de gases, partculas y coloides y mues

    treo para estudios microbiolgicos. Para muestrear

    se utiliza el mismo equipo e instrumentacin que

    se

    ha descrito para la limpieza de zonas representativas.

    Todo el proceso de preparacin y anlisis de la

    muestra debe hacerse, en la medida de lo posible, en

    continuo a medida que se est muestreando, para evi

    tar alteraciones con el paso del tiempo y con el trans

    porte. Estos problemas se solucionan

    t ~ a s l a d a n d o

    el

    laboratorio de anlisis al campo, es deCIr con el de

    sarrollo de unidades mviles que permiten caracteri

    zar todos los parmetros necesarios

    y

    sobre todo, los

    ms sensibles, en el lugar de inters. Para ello se ha

    desarrollado una unidad mvil de caracterizacin hi

    drogeoqumica (UMCH) en la que se realizarn to

    dos los muestreos y anlisis, en cmaras de guantes

    para mantener unas condiciones inertes que alteren

    lo menos posible las muestras. Cada tipo de mues

    treo necesita una metodologa especfica descrita am

    pliamente en distintos trabajos, Gmez et l 1992 ,

    Nordstrom et l (1985), Moulin et l (1992a) y G

    mez et l 1993 .

    Cada anlisis hidroqumico dentro de

    la

    UMCH

    est sometido a un control de calidad, consistente en

    la verificacin de la competencia tcnica y la fiabili

    dad de los equipos utilizados y en hacer mltiples

    anlisis comparativos sobre cada una de las m u ~ s t r a s

    Para que dicha unidad tenga autonomIa proPIa en

    cuanto a muestreo y anlisis, consta de dos vehIcu-

    M. J.

    TURRERO

    P.

    GOMEZ, M. M. GARCIA

    los, uno dedicado a equipamiento e instrumentaci 1

    de los sondeos, que permita desarrollar

    el

    procedI

    miento de muestreo, y otro que funciona como labo

    ratorio analtico. A continuacin se expone con de

    talle el desarrollo de dicha unidad.

    Diseo

    y

    construccin de la

    V e

    Objetivos y aplicaciones

    Los principales objetivos de la UMCH son:

    1. Muestrear y caracterizar las aguas subterrneas en

    sondeos de hasta 600 m de profundidad y de dime

    tro superior a 75 mm;

    2.

    Determinar downhole los

    parmetros fsico-qumicos ms sensibles en las

    aguas: pH, Eh, T,

    O

    Yconductividad elctrica me

    diante la sonda geoqumica Idronaut; 3. Determinar

    in situ los componentes clasificados como muy sensi

    bles y sensibles

    al

    transporte, reduciendo as las al

    teraciones qumicas de las muestras debidas a la mo

    dificacin de las condiciones naturales sufridas du

    rante el transporte;

    4.

    Controlar la representatividad

    de las muestras en funcin de: a) la estabilidad del

    quimismo de las especies inicas ms caractersticas

    de la formacin; b) la concentracin de trazadores y

    c en determinados casos, a travs del contenido en

    Tritio; 5. Minimizar el trabajo manual con funciones

    automticas; 6. Monitorizar e interpretar el conjun

    to de datos obtenidos con programas adecuados com

    patibles para su uso con cualquier microprocesador;

    7. Definir las facies hidrogeoqumicas del rea de es

    tudio, as como los procesos termodinmicos del

    equilibrio agua-roca. Slo en el caso de no poder ha

    cer un anlisis muy especfico en la UMCH, la mues

    tra se trasladar a los laboratorios donde se vayan a

    realizar los anlisis, en las mejores condiciones posi

    bles y mantenindolas a una temperatura de

    4

    C.

    Requisitos

    Los requisitos que debe cumplir la U ~ son:

    1. Versatilidad de actuacin en cuanto a dIferentes

    tipos de aguas y de emplazamientos?

    lo

    que

    i m p l i ~ a

    que la unidad mvil ha de tener la mstrumeD:taclOn

    adecuada y la posibilidad de acceso a todo ~ l p

    emplazamientos, an en condiciones topogrfIcas dI-

    fciles y

    2.

    Autonoma en las operaciones de man

    tenimiento

    y/o

    reparacin de averas. Para ello se ha

    de disponer de equipos de fcil mantenimiento y de

    personal altamente cualificado.

    Criterios de seleccin de parmetros a determinar

    Los parmetros y operaciones que a

    r e ~ l i -

    zar in situ se han de establecer con un cnteno de pno-

  • 8/11/2019 Tecnicas de Caracterizacion Hidrogeoquimica

    5/8

    TECNICAS DE CARACTERIZACION HIDROGEOQUIMICA

    ridad en funcin de

    lo

    crtico que sea el parmetro a

    determinar y

    su

    sensibilidad frente a los agentes

    ex-

    ternos. Una clasificacin de estos parmetros sera:

    1. Parmetros muy sensibles: entre ellos se encuen

    tran las variables principales del agua, pH, Eh, pOz

    y pCOz. Es aconsejable medirlos

    in situ

    mediante

    sondas geoqumicas. Entre estos parmetros se en

    cuentran tambin, las caracterizaciones de coloides,

    bacterias y molculas orgnicas de alto peso molecu

    lar.

    2.

    Parmetros sensibles: se pueden clasificar

    dentro de este grupo la conductividad, alcalinidad,

    C0

    3

    =

    P0

    4

    y las concentraciones de los pares re

    dox Fe I1 /Fe I1I ,

    SOi /S= N0

    3

    NO

    z

    -

    entre

    otros.

    3.

    Parmetros menos sensibles: son los ele

    mentos mayoritarios tanto de aniones como de catio

    nes, as como los elementos traza.

    Vehculos que componen

    l UMCH

    Dado que las actividades de muestreo y anlisis es

    tn claramente diferenciadas, aunque se complemen

    tan, es necesario separar las mismas en dos vehcu

    los: 1. Vehculo para el muestreo, que llevar el ma

    terial necesario para instrumentar los sondeos, bom

    bear las zonas de inters y realizar el control de ni-

    veles en los tramos obturados; y 2. Vehculo de an

    lisis, dedicado a cumplir los objetivos de caracteriza

    cin hidrogeoqumica, que ir dotado de instrumen

    tacin analtica muy sensible y equipamiento propio

    de un laboratorio fig. 4 . La Unidad se complemen

    tar con un tercer vehculo de apoyo al personal para

    sus

    traslados. La descripcin tcnica completa de

    los

    vehculos todoterreno se puede encontrar en Garca

    el

    l 1992 .

    1. Vehculo de muestreo fig. 5a .

    Dentro del vehculo se han instalado, en

    un

    late

    ral, dos balas de gas, con ventilacin al exterior que

    permitirn el inflado del sistema de obturadores. En

    el interior del furgn se dispone de un banco de tra

    bajo y armarios de herramientas. El vehculo lleva

    in-

    corporado un grupo electrgeno diesel de 16,2

    Kva

    situado en

    la

    parte delantera de

    la

    unidad que distri

    buye energa elctrica 220 V a los equipos que as

    lo requieran y a la iluminacin interna del furgn.

    El vehculo de muestreo tiene como objetivo prin

    cipalla obtencin de muestras de agua representati

    vas, de zonas hidrulicamente activas aisladas con sis-

    temas de obturadores, y

    la

    realizacin,

    si

    fuese ne

    cesario, de ensayos especficos para determinar las

    caractersticas hidrulicas de la zona de estudio.

    El material necesario para la realizacin de los en

    sayos hidrulicos y para instrumentar los sondeos

    para el muestreo es: Transmisores de presin conec

    tados a data loggers Terra que permitirn medir y

    151

    O TUR DOR SUPERIOR

    O TUR DOR INFERIOR

    Fig. 4.-Vehculos que componen la Unidad Mvil de Caracteri

    zacin Hidrogeoqumica UMCH con el esquema de procedi

    miento a pie de sondeo.

    almacenar las variaciones de los niveles de agua en

    los tramos obturados en funcin del tiempo; obtura

    dores neumticos que sellen

    la

    zona de estudio, ca

    brestantes de cables de acero con conductores inter

    nos, trpodes extensibles y desmontables, bombas

    su-

    mergibles de pistn Bennett con capacidad de ele

    vacin del agua hasta 300 m y un compresor de aire

    rotativo, indispensable para el funcionamiento de las

    bombas.

    Para la recuperacin y tratamiento de datos se

    cuenta con un ordenador porttil Tandon Notebook

    386/sx, un Macintosh de 40 Mb y el software corres

    pondiente.

    2. Vehculo de anlisis fig. 5b .

    El furgn del vehculo de anlisis tiene una puerta

    lateral con cierre de seguridad y dos ventanas con do

    ble cristal y cmara de aire intermedia. El objetivo

    es mantener una atmsfera limpia y aislada, en lo po

    sible, de los agentes externos partculas en el aire,

    temperatura, etc. . Adems se incorporar un ex-

    tractor de humos, aire acondicionado, dos balas de

    gas en la parte trasera del furgn y un frigorfico cuya

    energa proviene de cuatro paneles solares orienta

    bies, situados en el techo del furgn y conectados a

    un acumulador, lo que permite el funcionamiento

    ininterrumpido durante 24 horas.

    Dos grupos electrgenos diesel de 8 Kva cada uno,

    irn instalados en la zona delantera a cada lado del

    furgn. La red de encendido y distribucin de la

    energa elctrica a todos los equipos, se accionar a

    travs de un Sistema de Alimentacin Ininterrrum

    pida SAl . Todas las instalaciones elctricas sern

    exteriores e irn protegidas mediante un diferencial

    correctamente dimensionado.

    El laboratorio incluye dos depsitos de agua: uno

    de agua limpia con una capacidad de

    400

    provisto

    con una bomba elctrica para el suministro de agua

  • 8/11/2019 Tecnicas de Caracterizacion Hidrogeoquimica

    6/8

    152

    M. J. TURRERO,

    P.

    GOMEZ, M. M. GARCIA

    80

    4.030

    800

    I

    I

    750

    I

    750

    I

    m

    I

    ARMARIO

    I

    ..

    m

    m>

    ,m

    -

    r

    F

    om

    C/)

    -

    4.190

    4.170

    85..,.. ; :4; ; 2O::::

    r

    r

    2.560

    500

    850

    BOMBA CON CARRETE

    BOMBA PACKER

    650

    BOMBA CON CARRETE

    I

    11 II I

    I

    ; I ::

    650

    BOMBA CON CARRETE

    CAMARA

    DE

    MUESTREOBTURADOR

    .PACKER.

    ~

    l ' , ,

    , , , , , ,

    , , , , ,

    .

    ALMACEN

    DE

    PACKERS BOMBAS

    CAMRA-MUESTREO

    B

    1.350 Puerta de cooedera)

    980 1.300

    Fig. 5. Unidad Mvil de Caracterizacin Hidrogeoqumica (UMCH):

    a

    Esquema del diseo del vehculo de muestreo; b) Esquema

    del vehculo de anlisis.

  • 8/11/2019 Tecnicas de Caracterizacion Hidrogeoquimica

    7/8

    TECNICAS DE CARACTERIZACION HIDROGEOQUIMICA

    153

    Tabla

    2.-Parmetros

    determinados fuera del laboratorio mvil,

    en distintos laboratorios de anlisis

    Tabla

    l.-Parmetros

    determinados

    in situ

    en

    el

    vehculo de

    anlisis e instrumentacin analtica empleada

    Istopos: 86Sr/87Sr, 13C/14C, 180,

    1291,

    D, 3H, 234U/238U,

    36Cl,34S

    Parmetros muy

    sensibles

    downhole

    Sonda Geoqumica Ocean

    pH, Eh, T, Cond. Elctrica Seven

    SOl

    Oxgeno disuelto

    Instrumentacin

    ICP

    Instrumentacin

    Fluorimetra

    Titroprocesador

    Metrohm 682

    Cromatgrafo Jnico

    Dionex DX-30

    Sondas de Medida y

    Electrodos Selectivos

    Cmara de Grafito

    Espectrofotmetro

    Diodo-Array) HP 8452A

    Analizador C orgnico

    Cromatografa de gases

    u

    Al

    TOC

    Parmetros

    Parmetros

    Elementos Traza

    Gases:

    N

    z

    COz

    CH

    4

    ,

    Hz

    pH, Eh, T, Cond. Elctrica

    Oz Cl-, r

    Br-,

    S=,

    NH

    COz

    Alcalinidad

    HC0

    3

    - , Ca/ ,

    Mg/

    Li+, Na+,

    K ,

    NH

    4

    ,

    Mg/, Caz ,

    Srz Baz+,

    F- , Cl-,

    Br-, S04=

    N0

    3

    NO

    z

    PO/-

    oxgeno disuelto. La profundidad de trabajo

    es

    de

    600

    m en sondeos de dimetro superior a

    75 mm.

    Los parmetros que sern medidos

    in situ

    y

    la

    ins

    trumentacin analtica empleada para cada determi

    nacin quedan reflejados en la tabla 1. Las muestras

    para la determinacin del resto de parmetros de

    in

    ters se prepararn adecuadamente y se analizarn

    en los laboratorios de CIEMAT o en otros laborato

    rios. Estos parmetros son los indicados en la tabla 2.

    La instrumentacin analtica del vehculo labora

    torio ha sido definida en funcin de los parmetros

    a determinar, expuestos anteriormente. Los equipos

    que se han elegido, as como, los mtodos de traba

    jo, permiten determinaciones rpidas y fiables.

    El sistema de compatibilizacin y conexin de

    los

    distintos equipos analticos, se resuelve a travs de in

    terfases que conectan cada uno de los equipos con

    el

    ordenador 486/33, siendo ste quien gobierna las fun

    ciones a travs de los programas de software origina

    les de cada instrumento. La forma de trabajo ser

    gestionada y coordinada en forma de unitarea.

    Fe

    z

    , Fe

    3

    , SiO

    z

    , Cu, NH

    4

    ,

    P0

    43

    -,

    S=,

    NO

    z

    al

    fregadero y a la lnea de tratamiento de agua de

    sionizador y purificador), y otro depsito de agua re

    sidual con capacidad para

    75

    El vehculo de anlisis transportar en su interior

    todo el equipamiento necesario para

    las

    determina

    ciones

    in situ

    de los parmetros qumicos considera

    dos como ms crticos. Ello implica que los equipos

    analticos de tecnologa sofisticada y delicada debe

    rn sufrir

    lo

    menos posible las vibraciones y movi

    mientos bruscos debido

    al

    transporte y debern con

    tar, por ello, con una suspensin especial que ha sido

    diseada en

    el

    CIEMAT Figarola, 1993 para este

    vehculo.

    Los equipos de caracterizacin incorporados en el

    vehculo son los siguientes:

    Espectrofotmetro:

    El espectrofotmetro es un

    Diodo-Array Helwett-Packard 8452A, con un rango

    de longitud de onda de 190-820 nm 2 nm.

    Cromatgrafo inico:

    Este equipo

    es

    un Dio

    nex-300 equipado con columnas aninicas y catini

    caso

    Titroprocesador: El modelo del titroprocesador es

    Metrohm

    682

    con una bureta automtica y tres uni

    dades intercambiables con distintas soluciones titran

    tes.

    Microprocesador: El ordenador que controla los

    programas de cada uno de los equipos

    es

    un Tandon

    486/33

    MHz, con un disco duro de

    200 Mb

    Ycuatro

    puertos de serie y tres paralelo.

    Panel electrodos: Su finalidad es la medida a tra

    vs de celdas de flujo continuo de los parmetros

    f

    sico-qumicos ms sensibles y de algunas concentra

    ciones de haluros con electrodos selectivos. Las me

    didas se realizarn preservando las condiciones

    anxicas del sistema y

    el

    control de los resultados de

    cada uno de los electrodos se realizar a travs de un

    microprocesador

    386/33

    MHz.

    Cmara de guantes: construida en plstico acrlico

    rgido que elimina la posibilidad de porosidad al ox

    geno. Dentro de

    la

    cmara se prepararn las mues

    tras que deban ser determinadas

    in situ en el vehcu

    lo

    de anlisis, y las que deban ser transportadas para

    otras determinaciones. La obtencin de los concen

    trados de coloides y su fraccionamiento ultrafiltra

    cin), tambin ser efectuada en esta cmara.

    Desionizador de agua: Es una lnea de tratamien

    to de agua con el objeto de obtener agua con una ca

    lidad de

    20

    microsiemens filtrada por 0,22 micras)

    y a una produccin diaria de 50 l en 8 horas.

    Balanza analtica: modelo Sartorius BA21OS, con

    una capacidad mxima de

    210

    g Ycalibracin exter

    na automtica.

    Sonda geoqumica:

    modelo Idronaut Ocean Seven

    501. Est equipada con seis sensores de medida: pre

    sin, temperatura, pH, Eh, conductividad elctrica y

  • 8/11/2019 Tecnicas de Caracterizacion Hidrogeoquimica

    8/8

    154

    Tratamiento de los resultados

    La interpretacin de los datos analticos obtenidos

    se hace mediante tratamientos estadsticos y con la

    ayuda de los cdigos de especiacin geoqumica

    (WATEQ4F,

    PHREEQE

    ...). El resultado final debe

    ser el desarrollo de un modelo de funcionamiento hi

    drogeoqumico de la zona y de modelos numricos

    que indiquen finalmente la tasa de transporte radioe

    lemento-agua a travs del sistema geolgico que ro

    dear el almacenamiento.

    AGRADECIMIENTOS

    Este trabajo se ha desarrollado en el marco de la asociacin

    ENRESACIEMAT.

    Referencias

    Almen, K

    E.

    Anderson,

    O.

    Fridh, B., Johansson, B.

    E.

    Sehltedt, M., Gustafsson,

    E.

    Hanson, K., Olson,

    O.

    Nilsson, G. Axelsen, K y Wikberg, P (1986). Site in

    vestigation equipment for geological, geophysical,

    hydrogeological and hydrochemical characterization.

    S Technical Report 86-16.

    Almen,

    K

    E. YZellman, O. (1991). Aspa Hard Rock La

    boratory. Field Investigation methodology and instru

    ments used in the preinvestigation phase, 1986-1990.

    S Technical Report 91-21, 14 pgs.

    Andrews, J. N., Giles,

    S., Kay, R. L. F., Lee, D. J.,

    Osmond, J. K. , Cowart, J. B ., Fritz, P. , Barker, J. F. Y

    Gale, J. (1982). Radioelements, radiogenic helium and

    age relationships for groundwaters from the granites at

    Stripa Sweden. Geochim. Cosmochim. Acta 46

    1533-1543.

    Bottomley, D.

    J.

    Ross, J. D. YGraham, B. W. (1984). A

    Borehole Methodology for hydrogeochemical Investiga

    tions in Fractured Rock.

    Water Resour. Res. 20

    1277-1300.

    Figarola, J. M. (1993). Vehculo de anlisis laboratorio.

    Suspensin especial neumtica y distribucin del carro

    zado. Informe CIEMATI993.

    Fritz, P., Barker, J. F. YGale, J. E. (1979). Geochemistry

    and isotope hydrology of groundwaters

    in

    the Stripa

    Granite. Rep. LBL8285 Univ. ofCalif., Lawrence Ber

    keley Lab., Berkeley.

    Garca, M. M. Y Gmez, P. (1992). Anteproyecto de la

    M

    J. TURRERO,

    P

    GOMEZ,

    M M

    GARCIA

    Unidad Mvil de Caracterizacin Hidroqumica. Ver

    sin 2 Infome CIEMATI992.

    Gautschi, A. y Scholtis, A. (1989). Technique d chanti

    llonnage et analyses des eaux souterraines des forages

    profonds.

    Cdra informe

    3 4/89. Cdra. Gidlung, G.

    (1978): Analysis and age determinations of groundwater

    at great depths.

    S

    Tech. Rep. 62, Swedish Environ.

    Res. Inst., Stockholm.

    Gmez, P., Garca, M. M

    YGarca, M. (1992). Antepro

    yecto de la Unidad Mvil de Caracterizacin Hidroqu

    mica. Versin 1 Informe CIEMAT I992.

    Gmez, P. y Turrero, M J. (1992). Ciemat s groundwater

    and colloid sampling programo EB-CIEMAT(92)49. In

    terim Report.

    Gmez, P. , Turrero, M. J ., Moulin,

    V

    y Magonthier,

    M C. (1992). Characterization of natural colloids

    in

    groundwaters of El Berrocal, Spain. In: Water Rock in-

    teraction 7 (Kharaka, Y. K. Y Maest, A. S edit.)

    797-800.

    Gmez, P., Turrero, M.

    J.

    Mingarro, M., Tejedor , E. y

    Collado, P. (1993). First approach in the hydrochemical

    model of El Berrocal. EB-CIEMAT(93)9. Interim Re

    port.

    Hernndez,

    A.

    Gmez, P. y Garca, M. (1991). Antepro

    yecto de la Unidad Mvil de Caracterizacin Hidroqu

    mica. Versin Informe CIEMAT I99I.

    Laurent, S (1983). Analysis of groundwater from deep bo

    reholes in Svartboberget. KBS Tech. Rep. TR83I9

    Swedish Environ. Res. Inst., Stockholm. Laurent,

    S

    (1986): Analysis of groundwater from deep boreholes in

    Klipperas. S Tech. Rep. TR 86 I7 Swedish Environ.

    Res. Inst., Stockholm, 34 pgs.

    Moulin, V., Magonthier, M

    c.

    Theyssier, M., Petit,

    J. C., Dran, J. c. Pieri, J ., Goudard, F ., Bioret , A.,

    Milcent, M. c. Della Mea,

    G.

    Wolfrum, c. Gmez;

    P., Turrero, M J ., Rivas, P ., Grindrod, P., Brown, R.

    y Gealy, N. (1992a). The role of colloids in the trans

    port of radionuclides in geological media. 1st semestrial

    reporto DSD n.

    o

    54.

    Nordstrom, D. K., Andrews, J. N., Carlsson, L., Fontes,

    J. c. Fritz, P., Moser, H. y Olsson, T. (1985). Hydro

    geological and Hydrogeochemical Investigations in Bo

    reholes

    - Final report of the phase I geochemical inves

    tigations of the Stripa groundwaters. Technical Report

    SKB 85 106.

    Ohberg, A. (1991). Site investigacion equipment develo

    ped byTeollisuuden Voima Oy.

    Report YJT 9I 06

    S R

    Cons. Eng., Helsinki, 49 pgs.

    Turrero, M J. YGmez, P. (1990). Estudio hidroqumico

    de las aguas de El Berrocal. Informe interno. CIEMAT

    1990.