Protocolo de Monitoreo de Calidad de Agua Subterránea

1. Introducción

El objetivo del presente documento es establecer el procedimiento y requisitos técnicos del personal, material e instrumentos relacionados con la toma de muestras de agua subterránea. No incluye información sobre el diseño de campañas de muestreos, selección de puntos de muestro, ni frecuencia del mismo. Esta información está reflejada en el Diseño de Monitoreo. 
En el protocolo se establece una metodología para la toma de muestras de agua subterránea con el fin de garantizar la representatividad de las mismas. Consiguiendo la caracterización hidroquímica y calidad del sistema a estudiar. 

Para la elaboración de este documento se ha revisado guías y protocolos elaborados por organismos como IGRAC (International Groundwater Resources Assessment Centre), IGME (Instituto Geológico y Minero de España), USGS (Geological-Survey United States) y EPA (United States Environmental Protection Agency). Actualmente, no existe el Protocolo Nacional de Monitoreo de Calidad en Cuerpos Naturales de Agua Subterránea, del Organismo Nacional competente (ANA). 

La toma de muestra de agua subterránea presenta cierta dificultad, condicionada por las características constructivas de la capacitación y la técnica de muestreo. El técnico que realiza el muestreo debe estar debidamente capacitado, cualificado y entrenado en la teoría y la práctica del muestro especifico, siendo responsable de poner en práctica el contenido de este protocolo. Cualquier desviación, con respecto al protocolo que él realice, debería quedar reflejada en los registros de campo. 

A pesar de que los métodos de análisis de laboratorio han avanzado en gran medida, no es posible subsanar los errores cometidos en campo. Es por ello que es necesario tomar las muestras teniendo el mayor cuidado posible y así asegurar su calidad, lo cual se obtendrá mediante buenos procedimientos. 
Los principales procesos que provocan la no representatividad de las muestras, y a los que  el  técnico  debe prestar más atención para evitarlos son los siguientes:

Tabla N° 1. Procesos biológicos que afectan a la representatividad de la muestra de agua. 

Tabla N° 1. Procesos biológicos que afectan a la representatividad de la muestra de agua. 

En este documento se propone el monitoreo de la calidad del agua pozos, para lo cual se propone la medición de los siguientes parámetros físicos-químicos:

Tabla N° 2. Parámetros de campo fisico-químicos, inorgánicos y metales propuestos.

Tabla N° 2. Parámetros de campo fisico-químicos, inorgánicos y metales propuestos.

En función de los parámetros a analizar de las masas de agua subterránea, se determina el tipo de recipiente y acondicionamiento más conveniente para la toma de muestra de agua. Siendo el objetivo, evitar que se produzcan reacciones químicas y procesos de adsorción entre el material del recipiente y la muestra de agua. Estos procesos provocarían la contaminación de la muestra de agua, dejando de ser representativa del acuífero estudio. 

* La indicación de un mes significa que la conservación no representa una dificultad particular. Tabla N° 3. Requisitos para la toma de muestra de agua y acondicionamiento.

* La indicación de un mes significa que la conservación no representa una dificultad particular.

Tabla N° 3. Requisitos para la toma de muestra de agua y acondicionamiento.

 

2. Operaciones Previas a la recolección de muestras 

2.1. Preparación de los equipos 

El primer paso previo a una campaña de muestreo de agua subterránea consiste en realizar una serie de operaciones de puesta a punto de los materiales y equipos de toma de muestras. 
Entre las operaciones a considerar se ha de preparar convenientemente (previa limpieza y descontaminación cuando convenga) el material siguiente: 

2.1.1. Documentación de campo:

  •    Protocolo de muestreo
  •    Cartografía
  •    Manuales de uso y calibración de los equipos de campo
  •    Normas de seguridad e higiene
  •    Material como libreta,  hojas de campo y etiquetas. 

Es importante disponer de una lista de comprobación de material que ha de ser revisada antes del inicio de la campaña, ver el cuadro: "Verificación de equipo y material para la campaña de muestreo" del punto 4. Anexo: Check- List - 1. 

2.1.2. Equipos y materiales de muestreo:

  • Entre los equipos de muestreo se encuentran: Medidores portátiles de pH, conductividad, potencial redox, oxígeno disuelto, temperatura), envases, recipientes para el envasado y transporte de las muestras, y en su caso para el almacenamiento del agua procedente de las purgas, equipo de filtrado de muestras.
  • Material de seguridad e higiene (guantes, gafas, etc.).
  • Material auxiliar (rollos de papel, cinta adhesiva, cuerdas, bolsas de plásticos).

Previo a la salida de campo se debe considerar: 

  • Revisar el estado de los equipos.
  • Comprobar el funcionamiento de los equipos.
  • Limpieza de todos los equipos a utilizar (ver apartado 2.1.)
  • Verificar el estado de baterías y material de repuesto (pilas,  conservantes, agua desmineralizada, filtros…).
  • Patrones de calibración. Deben ser calibrados al comienzo de cada jornada de muestreo, según las instrucciones y las soluciones patrón. 
  • Si se producen variaciones de medidas muy extremas entre dos muestras, es necesario recalibrar el dispositivo. 
  • Etiquetado y referenciado de las botellas antes de la toma de muestras (ver apartado 2.2).
  • Dispositivos de toma de muestras y de medida de niveles.

2.2. Lavado y reutilización de los equipos

El procedimiento general para el lavado de los equipos es con detergentes (fosfato trisódico o Alconox), aclarado tres veces con agua corriente y, por último, dos aclaraciones con agua destilada. 
Existen determinados equipos que requieren de un procedimiento específico de limpieza: 

  • Material de plástico, excepto las botellas de recogida de muestras que deben ser nuevas, se limpia con HCl o HNO3 y se enjuaga abundantemente con agua corriente y agua desionizada.
  • Bombas y sondas de nivel, debido a la posible contaminación cruzada  entre captaciones que puede producir. Requiere del siguiente protocolo de limpieza propuesto por la EPA:
    • Lavado con agua potable (dos volúmenes)
    • Alconox (dos volúmenes)
    • Agua potable (tres volúmenes)
    • Agua desionizada (dos volúmenes)
    • Metanol (un volumen)
    • Agua desionizada (tres volúmenes)
    • Secado con aire caliente
  • Toma de muestras manuales y las bombas en el muestreo para análisis de elementos trazas y contaminantes (inorgánicos y orgánicos).  Es necesario seguir el siguiente procedimiento: 

         A)    1. Lavado con ácido nítrico diluido al 30 %
                2. Aclarado 3 - 4 veces con agua destilada
         B)    1. Lavado con agua potable (dos volúmenes)
                2. Lavado con Alconox (dos volúmenes)           
                3. Aclarado con agua potable (tres volúmenes) y agua desionizada (dos                              volúmenes)
                4. Aclarado con metanol (un volumen)
                5. Aclarado con agua desionizada (tres volúmenes)
                6. Aclarado 3 - 4 veces con agua destilada

Con respecto a la reutilización, como norma general, se debe emplear nuevos envases para cada toma de muestra. No se debe reutilizar envases de polietileno. Los envases de vidrio, para ser reutilizados, serán lavados según el protocolo establecido y no debe presentar fracturas ni desconchados, pese a que no presente pérdida. 

2.3. Etiquetas de muestras y cuadernos de campo

El etiquetado o rotulado de las botellas ha de realizarse antes de la toma de la muestra. Como mínimo cada muestra debe de quedar identificada con los siguientes datos: 

  • Código
  • Referencia de la muestra 
  • Fecha y hora de toma
  • Tratamiento (acidificación, conservantes, etc)

Se recomienda cubrir las etiquetas con cinta adhesiva transparente para evitar que la humedad y el roce entre los envases de las muestras puedan borrar/alterar la identificación durante el transporte. 

Cada toma de muestra de cada punto de control debería llevar asociada una ficha (Vea el cuadro "Registro Monitoreo de Calidad de Agua Subterránea" en el punto 4. Anexo: Check- List - 2), en la que quedará plasmado los datos y las circunstancias necesarias para su identificación inequívoca y que permita una mejor interpretación de los resultados obtenidos. La ficha se complementará en el momento de la toma de muestra, evitando equivocaciones y mezclas de resultados. Los datos que deben aparecer en la ficha con carácter obligatorio son los siguientes: 

  • Referencia de  la muestra.
  • Nombre de quien ha realizado la toma de muestra.
  • Fecha y hora de la toma.
  • Identificación del punto de muestreo. 
  • Adiciones (acidicifiación , conservantes, etc…).
  • Situación del punto de muestra.
  • Tiempo de bombeo. 
  • Profundidad de muestro. 
  • Volumen de muestro en campo.
  • Parámetros determinados en campo.
  • Observaciones. Donde aparecerá cualquier tipo de incidencia o anomalía que pueda influir en el análisis de la muestra o su caracterización. Ejemplos de observaciones: Presencia de turbidez o desprendimiento de gases, olores o colores anómalos, presencia de actividades potencialmente contaminantes en los alrededores de punto de control.

 

3. Metodología de muestreo

Los procedimientos para la toma de muestras y análisis químicos deben ser uniformes a fin de garantizar la posibilidad de comparar los resultados de análisis procedentes de puntos de control muy distantes, que habrán sido muestreados por diferentes personas, mediante diversos sistemas de toma de muestra y, en ocasiones, analizados en laboratorios distintos. 

Tabla N° 4. Procedimiento general para la toma de muestra.

Tabla N° 4. Procedimiento general para la toma de muestra.

3.1 Medida del nivel del agua 

La medición del agua es una de las medidas auxiliares. Siempre que se tome una muestra para el análisis químico conviene realizar previamente una medida del nivel del agua en la captación.
Las mediciones del nivel del agua deben seguir los siguientes principios: 

  • Tomarlas siempre desde el mismo punto de referencia del pozo de control, debe estar documentado en los formatos de mediciones utilizados.
  • Se requiere de una precisión al menos de 0.01 m. 
  • Preferiblemente medir dos veces la distancia desde el punto de referencia hasta la superficie de la lámina de agua del pozo para que la medida sea segura. La medida debe de estar registrada con identificación del pozo de observación, fecha y hora exacta. 
  • Tener precaución en aquellos pozos donde el agua pueda entrar por el filtro rápidamente. Es posible que interfiera en la medición de la  profundidad de la lámina de agua. 

3.2 Purga de captaciones 

Este proceso se realiza para que la muestra sea lo más representativa posible. El proceso consiste en desalojar el agua estancada del pozo y la inmediatamente adyacente a éste (zona de influencia).  Aunque el pozo fuese limpiado tras su ejecución durante las operaciones de su desarrollo, es necesario este paso debido a: 

  • El tiempo transcurrido entre el desarrollo y la toma de muestra puede ser variable, de modo que el agua contenida en el pozo puede corresponder a agua estancada, siendo agua no representativa de la masa de agua subterránea. 

El equipo que se utilice para la extracción de agua, debe haber sido limpiado previamente para no introducir contaminación alguna al medio.  

La operación se realiza después de la medida del nivel y el volumen a extraer depende del equipo utilizado y de las condiciones hidrogeológicas del área. Es frecuente evacuar entre tres veces el volumen del pozo, debido a que esta cantidad corresponde a la necesaria para extraer el agua del pozo y la que esté en contacto con el mismo, evitando la generación de flujo de otras zonas. 

Como indicativo de que el agua muestreada va a ser representativa del acuífero, una vez purgado el pozo, las medidas de los parámetros in situ como pH, conductividad y Eh se estabiliza tras bombear los tres volúmenes exigidos para conseguir desalojar el agua almacenada en el pozo. 

Si tras bombear dicho volumen no se estabilizan los parámetros, frecuente en Eh, es juicio del técnico el seguir bombeando o proceder al siguiente paso toma de muestra. En el cuaderno de campo, quedarán registrados las variaciones de cada variable analizada.  

Si el proceso de purga no se realiza o se hace incorrectamente, las muestras pierden representatividad, por lo que se debe incluir en la ficha de campo una anotación sobre el tiempo de purga y el volumen extraído. 
La extracción de agua de la captación se realizará mediante una bomba inercial.

3.3 Método de Toma 

Una vez que se ha extraído el volumen de agua necesario mediante el purgado del pozo, se aconseja que inmediatamente se proceda a la toma de una muestra en el recipiente determinado, cerrado herméticamente, etiquetado y embalado para su envío al laboratorio. Los tomamuestras serán llenados y vaciados con el agua del punto a muestrear al menos tres veces antes de recoger la muestra definitiva para ese punto. 

La ubicación de la boca de la bomba y el tomamuestra será el tramo que esté abierto (rejilla o zona filtrante). Es conveniente extraer un volumen de muestra suficiente no sólo para el análisis, sino también para  las operaciones de enjuagues de muestreadores y contenedores. 

Una vez extraída la muestra, deberá almacenarse en recipientes que garanticen la preservación de los requisitos mencionados. 

3.4 Filtrado de las muestras

El filtrado de las muestras es necesario para el análisis de ciertos componentes, extraerá la mayor parte de los coloides y partículas derivadas de procesos como la construcción del pozo y muestreo. 
El tamaño del filtro usado según USGS para el análisis de principales iones y elementos trazas es 0.45 μm. 

3.5 Llenado de envases 

Serán llenados hasta el borde no dejando ninguna cámara de aire entre el agua y el tapón de cierre. Añadir previamente el conservante según corresponda. 

Finalizado el muestreo, el equipo debe ser lavado como se ha indicado anteriormente para el siguiente punto de control o para su mantenimiento. Teniendo las muestras de agua embotellada y a su vez identificadas, se conservarán a 4 °C y en la oscuridad. Para ello, se debe disponer de una nevera portátil para el transporte de botellas con las muestras de calidad de la masa de agua subterránea. 

A partir de este momento las muestras deben ser transportadas al laboratorio para su posterior análisis, evitando la mínima pérdida de la muestra. 

 

4. Anexos

Check list-1, Verificación de equipo y material para la campaña de muestreo.

Check list-1, Verificación de equipo y material para la campaña de muestreo.

Check List-2, Registro Monitoreo de Calidad de Agua Subterránea.

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