Download - Tecnicas de Muestreo de Aguas en La Actividades Mineras - Parte 2

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Dra. Elzbieta Skupien - [email protected] - Consultora de Intercade

� Seleccionar los laboratoriosReal Decreto 60/2011, de 21 de enero de 2011, sobre las normas de calidad ambiental en elámbito de la política de aguas:Los laboratorios, en aras de la garantía y control de calidad de sus resultados:

a) Aplicarán prácticas de gestión de calidad conformes con la normal EN ISO/IEC-17025 uotras normas equivalentes aceptadas internacionalmente.

b) Deberán demostrar sus capacidades de análisis de los parámetros fisicoquímicos oquímicos correspondientes mediante:

I. Participación en programas de ensayos de aptitud que comprendan los métodos deanálisis contemplados en el punto 1 .a) del presente anexo a niveles de concentraciónque sean representativos de los programas de seguimiento de las aguas.

II. Análisis de los materiales de referencia disponibles que seas representativos de lasmuestras recogidas con los niveles adecuados de concentración en relación con las NCApertinentes.

c)Los programas de ensayos de aptitud contemplados en el punto 3.b).I de este anexo seránorganizados por organizaciones acreditadas o por organizaciones reconocidas nacional ointernacionalmente que cumplan los requisitos de la guía ISO/IEC 43-1 u otras normasequivalentes aceptadas internacionalmente.

Los resultados de la participación en esos programas de control se evaluarán según lossistemas de puntuación fijados en la guía ISO/IEC 43-1, en la norma ISO-13528 o en cualquierotra norma equivalente aceptada internacionalmente

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� Preparación del material necesario : envases, toma de muestras,aditivos, etiquetas, rotuladores, neveras, sondas de nivel, GPS,instrumental para medición de parámetros fisico-químicos in situ.Material de seguridad obligatorio en caso de muestreo en minas,galerías, pozos, etc. (medidor de gases, rescatadores, entre otros).

� Botellas toma de muestras: se toma directamente mediante labotella o recipiente que se va a enviar al laboratorio o que se utilicepara las determinaciones in situ. Se emplean en la toma demuestras de redes de distribución, canales de riego, fuentes, pozosdotados de bomba de extracción, etc.

� Botellas lastradas: botellas de plástico o cristal, que se encuentranlastradas y unidas mediante una cuerda o cadena, la cual permite ala botella abrirse a la profundidad deseada. Se utilizan en ríos,embalses, pozos sin bombas de extracción, etc.

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� Preparación del material necesario

• Bailer: Son equipos con dos tapas que a la profundidaddeseada, estirando de una cuerda o tubo, se cierra tomandola muestra. Se usa en el muestreo de aguas profundas(pozos, embalses, ríos, etc.).

• Coliwasa (composite liquid waste sampler): consiste en untubo de cristal, plástico o metal, equipado con un cierre finalque puede ser abierto cuando el tubo es introducido en elmaterial que se quiere muestrear

• Muestreadores automáticos: existen dos variantesprincipales, los dependientes del tiempo (toman muestrasdiscretas o compuestas, sin tener en cuenta las variacionesdel caudal) y los dependientes del volumen (tienen encuenta las variaciones de caudal).

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Para minimizar la contaminación externa de la muestra, serecomienda lo siguiente:

• Limpiar el equipo de muestreo con agua destilada.• Llenar al máximo los recipientes de muestreo y cerrar

rápidamente.• Usar los recipientes y equipos esterilizados para muestreo de

parámetros microbiológicos.• Usar envases o recipientes adecuados a los parámetros a

muestrear, plásticos, cristales y recipientes opacos.• Evitar la volatilización u otros procesos.• Añadir los reactivos para los análisis de metales, isótopos o

contaminantes orgánicos.• Conservar las muestras en frío.• Llevar a analizar lo más rápidamente posible.


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El volumen de agua muestreado en campo para cada uno de los

tipos de analística solicitada ha sido el siguiente:

•Botella de 250 cc con agua de la captación sin tratar (O-18, D).

•Botella de 1.000 cc con agua de la captación sin tratar (Tritio).

• Botella de 2.000 cc con agua de la captación sin tratar (análisis

físico-químicos).

•Botella de 2.00 cc con agua de la captación sin tratar (análisis

bacteriológicos).

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� La ejecución de la campaña , la realización de las medidas yla entrega de muestras al laboratorio. Revisión de datos delaboratorio.

Parámetros de agua a medir en el campo

REPUBLICA DEL PERU

MINISTERIO DE ENERGIA Y MINAS

PROTOCOLO DE MONITOREODE CALIDAD DE AGUA

Química del Agua Existe un número de parámetros que deberá medirse insitu inmediatamente después de la toma de muestra, incluyendo pH, Eh,temperatura, conductividad y oxígeno, disuelto. La muestra para el análisisde campo deberá ser una submuestra de las enviadas para análisis deLaboratorio y se deberá desechar después que se efectúen lasmediciones. A menudo no es práctico realizar estas mediciones in situ,tanto por consideraciones de seguridad como debido a que las lecturaspueden ser inestables. Algunos parámetros, tales como Eh o conductividadson inestables en condiciones de flujo turbulento, pero pueden medirse enuna submuestra.

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� La ejecución de la campaña. Consideraciones según lanecesidad.Determinación en campo:

�Temperatura de Aire�Temperatura del Agua�Conductividad Eléctrica�Oxígeno Disuelto�pH

También se ah considerado necesario realizar otras determinaciones como:

�Caudal de Explotación�Nivel freático estático y/o dinámico en pozos y sondeos�Localización y naturaleza de los alumbramientos

La conveniencia de ampliar el número de parámetros a determinar obedece, entreotras, alas siguientes razones:

• La inclusión de ciertos elementos químicos permite mejorar la caracterización defondo natural de las aguas subterráneas.

•La relación entre el coste del desplazamiento y el coste del análisis.•La necesidad de completar la información obtenida.

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� La ejecución de la campaña

Parte BLista mínima de contaminantes y sus indicadores par a los que los estados

miembros deben establecer valores umbral de acuerd o con lo dispuesto en el artículo 3

1. Sustancias o iones o indicadores presentes de forma natural y/o como resultadode actividades humanas: Arsénico, Cadmio, Plomo, Mercurio, Amonio, Cloruro,Sulfato.

2. Sustancias sintéticas artificiales : Tricloroetileno, Tetracloro etileno

3. Parámetros indicativos de salinización y otras intrusiones (1) : Conductividad

• Concentración de oxígeno disuelto• Valor de pH• Conductividad• Concentración de Nitratos.• Concentración de Amonio• Concentración de iones mayoritarios: Ca2, Mg2, Na+, K+, HCO3, Cl, So4

=.• Concentración de contaminantes (seleccionados según la evaluación de riesgo).

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� La ejecución de la campañaArtículo 3Criterios para evaluar el estado químico delas aguas subterráneas

1. A efectos de la evaluación del estadoquímico de una masa de aguasubterránea con arreglo al punto 2.3 delAnexo V de la Directiva 2000/60/CE, losestados miembros utilizarán los criteriossiguientes:

a) Las normas de calidad de las aguassubterráneas recogidas en el Anexo I;

b) Los valores umbral que establezcan losEstados miembros de conformidad conel procedimiento descrito en la parte Adel Anexo II para los contaminantes,grupos de contaminantes e indicadoresde contaminación que, dentro delterritorio de un Estado miembro, sehayan identificado como elementos quecontribuyen a la caracterización demasas o grupos de masa de aguasubterráneas en riesgo, teniendo encuenta como mínimo la lista que figuraen la parte B del Anexo II.

Artículo 8

2. La parte B del Anexo II podrámodificarse de acuerdo con el

procedimiento de reglamentación con controlcontemplado en el apartado 2 del artículo 9,con objeto de añadir nuevos contaminantes oindicadores.

DIRECTIVA 2006/118 DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJODe 12 de diciembre de 2006

Relativa a la protección de las aguas subterráneas contra la contaminación y el

deterioro

Parte BLista Mínima de contaminantes y susindicadores para los que los estadosmiembros deben establecer valores umbralde acuerdo con lo dispuesto en el artículo 3

• Sustancias o iones o indicadores presentesde forma natural y/o como resultado deactividades humanas: Arsénico, Cadmio,Plomo, Mercurio. Amonio, Cloruro, Sulfato.

• Sustancias sintéticas artificiales:Tricloroetileno, Tetracloroetileno

• Parámetros indicativos de salinización uotras intrusiones (1) : conductividad

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Precauciones en el muestreo

• Compuestos inorgánicos: se suelen utilizar preferentementeenvases de plástico, ya que algunos cationes metálicos puedendejar residuos adsorbidos sobre las paredes de los recipientes devidrio. También en el caso de análisis de metales convieneacidificar la muestra con HNO3 hasta pH<2, para evitar laprecipitación de los mismos.

• Compuestos orgánicos: se prefiere el uso de envases de vidrio, yaque las paredes de los recipientes de plástico pueden resultarporosos para algunos compuestos orgánicos volátiles (COV). Elenvase debe llenarse completamente, para evitar la pérdida deCOV en los espacios vacíos y las muestras deben conservarserefrigeradas a 4°C (para evitar el crecimiento de microorganismo s).


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Precauciones en el muestreo

• Análisis microbiológicos: deben usarse envases desechables estérileso bien envases reutilizables de vidrio que resistan altas temperaturas(180 °C si se realiza una esterilización seca en horno, 120 °C si serealiza una esterilización húmeda en autoclave).

• El tiempo máximo de almacenamiento de la muestra antes de suanálisis depende de los parámetros a determinar. Así, por ejemplo,hay ciertos análisis que requieren su determinación lo antes posible(CO2, Cl2, DBO, O2, sulfitos, etc.), mientras que en otros casos eltiempo de almacenamiento puede ser prolongado (se debe ajustar conel laboratorio).

• En general, se recomienda el almacenamiento de la muestra encondiciones refrigeradas (en torno a 4 °C) y en oscuridad. En algunoscasos concretos, puede ser necesaria la adición de algunosconservantes químicos (ejemplo: acetato de zinc para el análisis desulfuros) o biocidas (para evitar la degradación de algunos analitos porparte de los microorganismos presentes).


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� La ejecución de la campaña. Preservación de la muestrade aguas de mina.

En el caso de las muestras de calidad de agua de mina, existen dos principales técnicas depreservación:

Adición Química

�La acidificación de las muestras de calidad de agua de mina, existen dos principales técnicasde preservación:

�La adición de álcalis, como por ejemplo, hidróxido de sodio, se usa comúnmente parapreservar muestras para el análisis de los parámetros estables en pH alcalino, como lasespecies de cianuro.

Control de Temperatura

�La refrigeración de muestras a 40C es la técnica de preservación más común en el campojunto con la preservación química. La mayoría de muestras deberán almacenarse en uncontenedor fresco y oscuros para evitar cualquier cambio en la química del agua.

Es muy importante para muestras que no pueden preservarse químicamente sin cambiar laquímica del agua, tal como aquellas que se someterán a la prueba de ph, característicasbiológicas de alcalinidad, etc.

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PROTOCOLO DE MONITOREODE CALIDAD DE AGUA

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� La ejecución de la campaña . Identificación y envío allaboratorio.

Cada muestra ah sido identificada por un número de orden, así como por el nombrede la captación y/o código y la fecha de la toma.

El volumen de agua muestreado en campo para cada uno de los tipos de analíticasolicitada ah sido el siguiente.

•Botella de 250 cc con agua de captación sin tratar (O-18. D).•Botella de 1.000 cc con agua de la captación sin tratar (Tritio)•Botella de 2.000 cc con agua de la captación sin tratar (análisis físico químico).•Botella de 2.000 cc con agua de la captación sin tratar (análisis bacteriológico)

•El protocolo de toma de las muestras ha sido el siguiente:•Toma en régimen laminar o con pocas interferencias•Sellado de la muestra para evitar intercambios con la atmósfera.•Custodia y transporte en nevera portátil hermética.

El consultor ha presentado al laboratorio una ficha tipo de identificación por muestra,así cp,p una relación de las muestras. Como no ah sido posible siempre llevar lasmuestras el mismo día de la toma, éstas se han preparado y se han conservado encámara frigorífica, verificando los sellados de las bocas de las botellas para evitarintercambios con la atmósfera y reacciones de precipitación no deseados, y quepudiesen interferir con la determinación de resultados.

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La toma de muestras de aguas subterráneas depende de lascondiciones de la captación. Si el pozo de muestreo no hasido utilizado recientemente, el agua almacenada en el propiopozo puede haber sufrido algunas alteraciones físico-químicas(temperatura, pH, O2disuelto, etc.), por lo que sería pocorepresentativa del agua del acuífero.

En ese caso, la toma de muestras en la captación se puedellevar a cabo en tres fases:• Medición de niveles y parámetros en las condiciones

previas a la operación• Purgado del pozo• Toma de muestras y medición de parámetros in situ

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Purgado de pozos

Consiste en extraer el agua del pozo y en la zonainmediatamente próxima a este (zona de influencia) antes deobtener la muestra, con el objetivo de que esta searepresentativa del agua del acuífero y no del pozo.

La purga del pozo se realiza mediante bombeo. La técnicamás común es extraer como mínimo el volumen de aguacontenida en el pozo, aunque es más recomendable extraertres veces ese volumen.

Durante el bombeo se pueden tomar datos acerca de losniveles de agua a intervalos que pueden ser útiles paraevaluar algunos parámetros hidráulicos del acuífero.

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Como criterio para la purga de un pozo suele utilizarse la estabilización de parámetros, lo cualse produce cuando el agua extraída corresponde a la aportada por el acuífero. Para esto, esnecesario realizar mediciones regulares de algunos parámetros (pH, temperatura, Eh, etc.) enla propia línea de extracción. Caudal de extracción, nivel hidráulico y volumen total extraídopueden ser utilizados como indicadores de la estabilización de parámetros para subsecuentesmuestreos en el mismo pozo.

En general, el orden de estabilización es pH, temperatura y conductividad eléctrica, seguidospor potencial redox, oxígeno disuelto y turbiedad. Se puede considerar que se han estabilizadolos parámetros cuando en al menos tres lecturas consecutivas realizadas con mas de dosminutos de separación o por la mitad del volumen almacenado en el pozo, difieren en menosde los rangos indicados en la Tabla

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� La ejecución de la campaña. Identificación y envío allaboratorio.

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� La ejecución de la campaña.Realización de la ficha de campo.

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� Documentación de la campaña de muestreo.Comprobación del error.

Una vez que se dispone de los resultados es necesario validarlos resultados analíticos. Debe verificarse que la suma demiliequivalentes de cationes sea igual a la suma demiliequivalentes de aniones.

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K=200 K=100

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Para la conductividad eléctrica < 2000 µS/cm, se puedecontrastar los resultados del balance iónico aplicando lasiguiente expresión:

Para comprobar si el error es aceptable o no, se debe tener encuenta el valor del error resultante y el valor de la conductividadeléctrica del agua (datos de la tabla).

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FIABILIDAD EN% : 92,10

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Suma Cationes 0,87Suma Aniones 0,88

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� Documentación de la campaña de muestreo.Representaciones gráficas.

Se utilizan representaciones gráficas para obtener una visualizaciónsencilla y lo más completa posible de composición y característicasquímicas de las aguas.

Variación muestra• Diagrama de Piper• Diagrama de Schoeller• Diagrama de Stiff modificado• Diagramas de barras Collins• Diagramas circulares, XY• Diagramas Szczukariew-Priklonski

Variación espacial• Mapas de distribución espacial (ejemplo: Stiff modificado)• Mapas de isolínea

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DIAGRAMA DE PIPER

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DIAGRAMA DE SCHOELLER-BERKALOFF

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Fuente: Tesis doctoral E. Skupien (1998)

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En aguas subterráneas, es habitual utilizar los diagramas de

Stiff modificados que consisten en tres rectas divididas por

una recta perpendicular en seis segmentos.

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Fuente: Skupien, E. (1998).

Wody podziemne w skalach wulkanicznychwyspy Gomery. (Aguas subterráneas en terrenos volcánicos de La Gomera. Tesis doctoral

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La clasificación de Szczukariew-Priklonski diferencia 49 tipos de aguasen base a concentraciones de cationes y aniones >20 % mval.

1-9: aguas con un anión y uncatión

10-18: aguas con un anión ydos cationes

19-27: aguas con dos anionesy un catión

28-42: aguas con cuatroiones

43-48: aguas con cincoiones

49: agua con 6 iones

3 Cl - – Ca2+ 15 SO2- – Mg2+ - Ca2+

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Según la clasificación de Szczukariew-Priklonski, son aguas de tipoHCO3–Ca–Mg, HCO3–Ca o HCO3–SO4–Ca–Mg y HCO3–SO4–Cl–Ca–Mg.

Stezenia siarczanow w wodach podziemnych weglanowego kompleksuwodonónego triasuw rejonie Ollkusza (wg.J Motiki i A.J. Witkowkigoeg, 1999)

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RELACIONES IONICAS

� El uso de las relaciones iónicas en estudios

hidroquímicos tiene como objetivo ayudar a identificar los

aspectos relacionados con las reacciones que han tenido

lugar en las aguas subterráneas.

� La metodología que se emplea consiste en calcular el

valor de ciertas relaciones iónicas (en meq/L).

� Las relaciones más comunes son las siguientes:

rNa/rCl, rMg/rCa, rCl/rHCO3,rSO4/rCl