V-HIDROGEOQUÍMICA Y CONTAMINACIÓN

Tema 16. Muestreo y Análisis

1. Redes de observación2. Requisitos del muestreo 3. Técnicas de muestreo de agua4. Determinaciones in situ5. Expresión de los resultados analíticos6. Representaciones gráficas7. Clasificaciones hidrogeoquímicas

RED DE CONTROL

Conjunto de puntos (pozos, sondeos y manantiales) que permiten conocer características hidráulicas, hidroquímicas o físicas de un acuífero.

En general, y en función del parámetro controlado por las redes, se suelen distinguir los siguientes tipos:

• Red piezométrica• Red de calidad• Red de intrusión• Red de control diverso

Los requisitos básicos que debe cumplir una buena red son:

• Accesibilidad a los puntos de observación• Distribución espacial exhaustiva y uniforme• Densidad suficiente• Conocimiento de las características de los puntos• Representatividad

RED DE CONTROL

Why? Para qué se va a medir?

Who? Quién va a medir?

What? Qué se va a medir?

Where? Dónde se va a medir?

When? Cuándo y con qué frecuencia se va a medir?

Which? Con qué tecnología se va a medir?

Precauciones generales en los muestreos 

•Tipo de recipiente•Preparación del recipiente•Llenado•Adición de conservadores

TECNICAS DE MUESTREO DE AGUAS SUBTERRANEAS

•Representatividad de las muestras

n.p. n.p.

packers

a b c

Q Q

a b

N.P.

Rejillalarga

Rejillacorta

TOMAMUESTRASBotella lastradaHidrocaptorBomba peristálticaBomba sumergidaMultimuestreadorAutomático

Muestreador múltiple

Cromatógrafo iónico

MUESTREO DE AGUA EN LA ZONA NO SATURADA

•Tomamuestras con cápsulas de succión•Cajas lisimétricas•Ensayos destructivos de suelos

Muestreo de agua intersticial  Métodos indirectos Extracción del agua a partir de muestras de suelo (centrifugación, dilución,..) Inconvenientes        Destructivo         No repetitivos  

Métodos in situCápsulas de succión

cerámica politetrafluoroeteno o teflón (PTFE) polietilenoacero vidrio

 Ventajas InconvenientesNo destructivos Flujos preferencialesMuestreo repetitivo Interacción agua-cápsulaAgua móvil disolución,precipitación,

adsorción, reacciones

MEDICIÓN DE CONSTITUYENTES INESTABLES

•Temperatura

•Conductividad

•pH

•Bicarbonatos, Carbonatos

•CO2

•Oxígeno disuelto

Algunas propiedades o constituyentes del aguas subterráneas pueden variar conel almacenamiento de la muestra, incluso a los pocos minutos de su recogida.

UNIDADES DE MEDIDA DE CONCENTRACIÓN

Expresiones ponderales:ppm = Peso de soluto(mg) / Peso de disolución (Kg) ppm o mg/kg. También ppb. ppb = µg/l =10-3 ppmmg/l = Peso de soluto / volumen de disolventeMiligramos por litro (mgL-1). = para <5000 ppm.meq/l; meq / litro = mg/l / mg/meq TSD. Residuo seco.Conductividad: µS/cm, equivalente a micromhos/cmError (%) = 200 (Ecat -Ean) / (Ean+Ecat)

Expresiones estequiométricas o “químicas”.Molaridad = nº de moles de sustancia / Volumen de disolución (l)

Moles / litroMolalidad = m = nº de moles de sustancia / Kg de disolvente (agua pura) Moles / kgNormalidad = N = es la concentración ponderal de una sustancia dividida por el peso equivalente de la sustancia disueltaPe = Peso molecular / Carga del ión

Representaciones gráficasExiste un gran nº de representaciones gráficas para facilitar la interpretación de tendencias evolutivas y procesos hidroquímicos específicos.Los principales procedimientos de representación son:• Mapas de distribución de parámetros

• permiten reconocer las características básicas del comportamiento del sistema• la existencia de diferentes áreas con comportamiento hidroquímico distinto …

• Diagramas de correlación o gráficos X-Y• establecen distintas relaciones iónicas de las aguas implicadas en el sistema• permiten comparar las muestras con respecto a dos aguas extremas que participan en una mezcla….

Técnicas de representación más usuales se refieren a:- Evolución temporal - Distribución espacial - Diagramas verticales- Diagramas circulares - Diagramas triangulares

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100en

e-00

mar

-00

may

-00

jul-0

0

sep-

00

nov-

00

ene-

01

mar

-01

may

-01

jul-0

1

sep-

01

nov-

01

ene-

02

mar

-02

may

-02

mg/

l Nitr

atos Abeller

Infantona

Contador

Pellicer

Gráficos de evolución temporal Representan la variación de cualquier parámetro con el tiempo en un punto determinado. Permiten manifestar tendencias y detectar variaciones estacionales, por ejemplo. Si la evolución se compara con otro parámetro (la lluvia, por ejemplo) se pueden apreciar relaciones de dependencia.

Benicásim

Castellón

Moncóf ar

200

200

300

400500

500

300

300400

500600

700

800

400

Distribución espacial

Mapa de isocontenidos en sulfatos (mg/l) en la Plana de Castellón. Julio de 1998

Se estudia mediante los denominados mapas de isocontenidos, que están formados por isolíneas o líneas de igual concentración, en el caso de los iones. También se pueden confeccionar mapas de otros parámetros: temperatura, conductividad, relaciones iónicas,etc..A partir de los datos obtenidos en los pozos, las isolíneas se pueden dibujar manualmente mediante interpolación, pero existen programas informática que facilitan la labor, aunque siempre requieran un refinamiento con criterios hidrogeológicos o hidrogeoquímicos.Los mapas, que deben referirse a una fecha concreta, permiten visualizar la distribución de los parámetros y obtener información sobre su evolución espacial

Ca Mg Na+K Cl SO4 HCO3 NO3

100

10

1

meq/l

HCO3

Cl

SO4

NO3

Ca

Mg

Na

K

Diagramas verticalesD. Schoeller-Berkaloff

Diagramas circulares

Sector norte

Sector central

Sector sur

Ca

Mg

Na+K

Cl

SO4

HCO3

100% Na+K

100% Ca

100% Mg

40% de Ca

28% de Na

32% de Mg

Diagramas verticalesD. Piper

(1)(2)

Zona norteZona surMarjalería

%Cl + %SO4 + %NO3

%C

a +

%M

g

%N

a +

%K

%HCO3

Diagramas cuadrados

Diagrama de Durov de muestras del acuífero de Vinaroz-Peñíscola

Diagramas columnaresD. Collins

Diagramas estrella

%

< 2.5 % 2.5 % - 5 % 5 % - 25 % > 25 %

% seawater

CalcitePrecipitation

Aguas Dulces (Oropesa)Aguas Salinas

30

20

15

10

5

0

AM-AD

Cl- (meq/l)

Ca

2+ (m

eq/l)

200150100500

25

Relaciones iónicas. Diagramas de dispersión

Este método gráfico bidimensional ilustra la relación entre dos variables, lineal o curvada, si los grupos de datos se distribuyen formando agrupaciones diferentes que permiten identificar distintos orígenes o si los datos se encuentran dispersos, consecuencia de la inexistencia de una relación. Permiten comparar las muestras con respecto a dos aguas extremas que participan en una mezcla, representada por una línea. La situación de las aguas respecto a esta línea puede indicar enriquecimiento preferencial o pérdida de un ión, respecto al otro, lo cual puede interpretarse como debido al control de determinados procesos químicos. 

CLASIFICACIONES HIDROGEOQUIMICAS

Multitud de clasificaciones. Total sales disueltas: 

Aguas dulces.......... 0-2000 ppmAguas salobres......... 2000-5000 ppmAguas saladas.......... 5000-40000 ppmSalmueras............... 40000-saturación

 Dureza:Blanda................... 0-50 ppm CO3Ca

Algo dura............... 50-100 " " Dura..................... 100-200" " Muy dura................ 200-saturación 

También Alguna propiedad destacada: 

- Selenitosa > 500 ppm de SO4

- Ferruginosa - mucho Fe, con precipitación de óxido- Carbónica - si desprende CO2

- Lítica- Sulfhídrica

FACIES HIDROGEOQUIMICA