Clase 11 - Hidroquímica y Programas de Muestreo
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Ing. Raúl Ortiz
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
Curso de Hidrogeología
Clase 11
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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.
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2. Principios de Hidroquímica
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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.
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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
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Valoración de
Resultados Químicos
Factores para convertir m g/L a meq/L
3. Composición del AguaSubterránea
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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
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Composición del
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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
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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
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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
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4. Química del Dióxido deCarbono Disuelto
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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.
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5. Valoración de Resultados
Químicos
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Valoración de
Resultados Químicos
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.
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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
Resultados Químicos
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.
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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
Resultados Químicos
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
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6. Tratamiento de Datos
Químicos
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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.
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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
Datos Hidroquímicos
Tratamiento de
Datos Hidroquímicos
Agua clorurada sódica. Agua bicarbonatada cálcica.
Debe indicarse la escala a la que se representan los diagramas.
Diagrama de Sti ff (Stiff , 1951)
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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.
Diagrama de Sti ff (Stiff , 1951)
Tratamiento de
Datos Hidroquímicos
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.
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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
Diagrama de Piper (Piper, 1944)
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.
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Diagramas
Hidroquímicos
Diagrama de Piper (Piper, 1944)
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.
Diagrama de Piper (Piper, 1944)
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Diagramas
Hidroquímicos
Diagrama de Piper (Piper, 1944)
Diagramas
Hidroquímicos
Determina las reaccionesmodificadoras de la composicióndel agua.
Diagrama de Piper (Piper, 1944)
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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.
Diagrama de Piper (Piper, 1944)
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.
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Diagramas
Hidroquímicos
a) Realizar el balance iónico.c) Prepara el diagrama de Piper.
7. Determinaciones
Hidrogeológicas a Partir de
Datos Químicos
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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
Determinaciones Hidrogeológicas a
Partir de Datos Químicos
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.
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Determinaciones Hidrogeológicas a
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.
Determinaciones Hidrogeológicas a
Partir de Datos Químicos
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).
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Determinaciones Hidrogeológicas a
Partir de Datos Químicos
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
Curso de Hidrogeología
Clase 11
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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
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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
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9. Programas de Muestreo de
Aguas Subterráneas
Curso de Hidrogeología
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.
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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
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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)
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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.
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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).
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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.
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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