NORMA CHILENA OFICIAL
NCh411/8.Of98
Calidad del del agua - Muestreo - Parte Parte 8: Guía Guía para para el el muestreo de depós depósit itos os húmedos húmedos en form forma a de precipitaciones (lluvias y nieve)
Preámbulo El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos organismos. La norma NCh411/8 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional de Normalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturales siguientes: Comisión Nacional del M edio A mbient e Dirección General de A eronáut ica Civ il Dirección General de A guas
Empresa M et et ro ropolit an ana de Obras Sanit ar arias, EM OS OS Institu tituto to de Oceanología, Un Univer versidad de Val Valparaíso
Pat ricia M at us Oscar Silv a Daniel Gamboa Alberto Merino M irna A raneda Andrés Ortega Raquel A lflf ar aro Roberto Prado
Inst it ut o Nacional de Normalización, INN
Ramona V illalón
Dirección M et eorológica de Chile
Esta norma se estudió para establecer los principios generales para el muestreo de depósitos húmedos en forma de precipitaciones (lluvias y nieve).
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NCh411/8 Esta norma es una homologación de la norma Internacional ISO 5667/8-1993 Water quality - Sampling - Part 8 : Guidance on the sampling of w et deposition , siendo equivalente con desviaciones menores en aspectos de forma. El anexo A forma parte del cuerpo de la norma. Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, en sesión efectuada el 30 de Abril de 1998. Esta st a norma ha sido declarada Norma Chilena Oficial Ofi cial de la República por Decreto Decret o N° 851, de fecha 26 de Junio de 1998, del Ministerio de Obras Públicas, publicado en el Diario Oficial N° 36.133 del 06 de Agosto de 1998.
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NORMA CHILENA OFICIAL
NCh411/8.Of98
Calidad del agua - Muestreo - Parte 8: Guía para el muestreo de depósitos húmedos en forma de precipitaciones (lluvias y nieve)
0 Introducción Esta parte de NCh411 debería leerse en conjunto con NCh411/1, NCh411/2 y NCh411/3. La terminología usada concuerda con la NCh410.
1 Alcance Esta parte de NCh411 proporciona una guía para el diseño de programas de muestreo y la selección de instrumentos y técnicas de muestreo para la calidad de las precipitaciones. Esta norma no incluye la medición de la cantidad de lluvia. Esta parte de NCh411 no se aplica a los depósito secos ni a otros tipos de depósitos húmedos tales como brumas, neblinas y nubes de lluvia, ya que sus mediciones todavía se encuentran en etapa de estudio. Sin embargo, se destaca su importancia ya que los resultados de las investigaciones sugieren que, en ciertos casos, su carga puede compararse con la de las precipitaciones húmedas o excederlas. Por lo tanto, los datos relativos sólo a las precipitaciones húmedas casi nunca son suficientes para calcular las cargas totales. Los principales objetivos del muestreo se establecen en 1.1 y 1.2.
1.1 Control de las emisiones locales Para la determinación de las cargas (es decir, masa/superficie/tiempo) debidas a las precipitaciones en un ecosistema particular, se requiere disponer de información sobre emisiones, transformación y transporte de contaminantes desde puntos o zonas fuentes. Esta información junto con la evaluación de las cargas relativas provenientes de fuentes
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NCh411/8 locales y distantes, combinadas con estudios relativos a los efectos de los contaminantes sobre el ecosistema, se pueden usar al preparar regulaciones aceptables para el control de las emisiones.
1.2 Transporte a larga distancia de contaminantes llevados por el aire La determinación de las variaciones temporales y espaciales en los constituyentes de las precipitaciones a escala regional, requiere que las estaciones seleccionadas sean representativas y queden distantes de puntos o zonas fuentes.
2 Referencias NCh410 NCh411/1 NCh411 /2 NCh411/3 ISO 3696
Calidad del agua – Vocabulario Calidad del agua – Muestreo – Parte 1: Guía para el diseño de programas de muestreo. Calidad del agua – M uestreo – Parte 2: Guía sobre técnicas de muestreo. Calidad del agua – Muestreo – Parte 3: Guía sobre la preservación y manejo de las muestras. Water for analytical laboratory use - Specification and test methods.
3 Definiciones Para los propósitos de esta parte de NCh411 se aplican las siguientes definiciones:
3.1 precipitaciones; depósito húmedo: agua atmosférica precipitada en forma líquida (lluvia) o sólida (nieve/hielo) y cualquier compuesto contenido en ella. NOTA 1) En climas fríos, las precipitaciones invernales a menudo tienen forma sólida o congelada. Las precipitaciones también pueden contener contaminantes líquidos además del agua. Aparte de las dificultades encontradas para el muestreo de la nieve (ver 6.4.2), existen factores adicionales que es necesario tener en cuenta para interpretar los resultados.
3.2 depósito seco: depósito de cualquier compuesto, excepto agua, en estado sólido, líquido, gaseoso o particulado, por efecto gravitacional o procesos de turbulencia.
4 Determinandos 4.1 Componentes principales La mayoría de las redes de monitoreo de precipitaciones utilizadas actualmente están diseñadas para medir los componentes principales, como es el caso de los nutrientes y iones principales, junto con otros parámetros tales como pH, acidez y conductividad.
4.2 Compuestos inorgánicos y orgánicos en estado de trazas Numerosas materias inorgánicas en estado de trazas, incluyendo las materias radiactivas, son liberadas a la atmósfera durante la combustión de diversos combustibles y como
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NCh411/8 resultado de las actividades industriales. Muchos trazas de metales son adsorbidas por partículas de cenizas volantes, las cuales son arrastradas fácilmente por las precipitaciones o se depositan en el suelo por sedimentación gravitacional. Los compuestos orgánicos en estado de trazas son importantes porque la mayoría de ellos tiene efectos tóxicos en la biota acuática. Aunque la velocidad de depositación es lenta, el proceso es continuo y puede llevar al cabo de cierto tiempo a acumulaciones significativas. El transporte atmosférico constituye una las vías principales de diseminación de los contaminantes orgánicos en el medio ambiente. La remoción por vía húmeda de los elementos trazas presentes en el aire, puede ocurrir cuando ellos proporcionan núcleos apropiados alrededor de los cuales se pueden formar gotas de lluvia (cuando las sustancias están presentes en forma de partículas o aerosoles finos) o puede efectuarse por arrastre de partículas y separación de vapor en la atmósfera.
5 Equipo de muestreo, almacenamiento y preservación Ver NCh411/3 para más detalles sobre almacenamiento y preservación de muestras. Los metales y componentes orgánicos en estado de trazas, están presentes en las precipitaciones en cantidades ínfimas, y se requiere de gran cuidado para evitar que las muestras se contaminen durante su manipulación.
5.1 Recipientes para las muestras Es conveniente consultar al laboratorio encargado de analizar las muestras, respecto al tipo de recipiente que se debería utilizar para recolectar, almacenar y transportar las muestras.
5.1.1 Materias orgánicas Se recomienda utilizar botellas de vidrio de borosilicato y de cuarzo, con tapas revestidas de politetrafluoretileno (PTFE). La manipulación de las muestras en el laboratorio se debe efectuar con el mayor cuidado para evitar cualquier contaminación.
5.1.2 Materias inorgánicas Para las materias inorgánicas, los recipientes de polietileno o polipropileno de alta calidad son satisfactorios y comúnmente los más utilizados; sin embargo, en ciertos casos, los recipientes de vidrio (análisis de mercurio), de PTFE o de FEP (análisis de metales trazas), son más apropiados.
5.2 Contaminación de las muestras por los recipientes Los embudos y los envases de recolección deberían limpiarse después de cada muestreo. Para detectar cualquier contaminación general como resultado del proceso de lavado, conviene tratar uno de cada 10 envases, de cada tipo utilizado, según se indica a continuación.
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NCh411/8 Vaciar agua destilada ultrapura (ver NOTA 2) en el envase, utilizando un embudo para muestras. A continuación, analizar el contenido del envase al mismo tiempo que las muestras y de la misma manera, para todos los parámetros requeridos. Los resultados obtenidos se denominan envases blancos . NOTA 2) El agua ultrapura corresponde al grado 2 de la norma ISO 3696.
5.3 Adsorción por los recipientes de la muestra Ciertos constituyentes de la muestra, especialmente los metales y los compuestos orgánicos en estado de trazas, tienden a adsorberse sobre las paredes del recipiente. En el caso de las trazas de metales, se recomienda acidificar la muestra con ácido nítrico (ver NCh411/3). Esto permite mantener en solución los iones de los metales. Antes de elegir el recipiente para la muestra o el agente preservante, se debería consultar a los químicos del laboratorio para saber si los recipientes y el agente preservante son apropiados para los parámetros en cuestión y también si son compatibles con los métodos de análisis utilizados por el laboratorio.
5.4 Transferencia de las muestras La transferencia de muestras es una de las causas principales de contaminación y debería evitarse en la medida de lo posible. Para las materias inorgánicas, conviene sellar la mayoría de los recolectores con un revestimiento de polietileno. Sin embargo, si es indispensable transferir las muestras, se deberían utilizar recipientes y embudos limpios y hacer la transferencia en un sitio exento de polvo. NOTA 3) En el ambiente cercano no debería haber humo ni ninguna otra forma de contaminación (tales como vapores de gasolina o de solventes).
5.5 Transporte de las muestras Una vez tomadas, las muestras siempre deberían ser transportadas al lugar del análisis en un tiempo no mayor que aquel que permita el constituyente más lábil a determinar, según lo establezca la norma del análisis correspondiente. Previo al envío, hay que verificar sistemáticamente, que todos los envases registrados en los formularios de muestreo en terreno, estén incluidos en el envío. Es importante indicar en el formulario para terreno, la fecha de envío y la forma de transporte. Es recomendable que la persona responsable conserve una copia de los formularios de muestreo en terreno.
5.6 Almacenamiento de las muestras Se debería asegurar el almacenamiento apropiado de las muestras antes de proceder al envío, en condiciones tales como las especificadas por las guías de muestreo y de almacenamiento (por ejemplo, ver NCh411/3), durante el transporte y luego en el laboratorio antes de ser analizadas. En el lugar, las muestras se deberían conservar refrigeradas y en la oscuridad, salvo especificación contraria del laboratorio.
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NCh411/8 Durante el transporte, las muestras deberían colocarse en envases impermeables a vapores y gases, y almacenarse en recipientes de un material aislante. En el laboratorio, las muestras deberían ser almacenadas en instalaciones especiales.
5.7 Preservación de las muestras La norma NCh411/3 proporciona directrices generales para la manipulación y preservación de las muestras. Debido a que en el recipiente que contiene la muestra pueden producirse modificaciones físicas y bioquímicas, entre el momento de extraer la muestra de precipitación en terreno y el momento en que ésta es analizada efectivamente en el laboratorio, antes de enviar la muestra, hay que emplear técnicas de preservación que permitan impedir o reducir al mínimo esas modificaciones. Para tal efecto, existen diversos métodos, por ejemplo el almacenamiento en la oscuridad o el empleo de envases oscuros, la adición de agentes químicos preservantes, la mantención a baja temperatura para retardar las reacciones, la congelación de las muestras, los procedimientos de extracción directa, la cromatografía en columna o una combinación de esos métodos. Es necesario asegurarse de que el método escogido no produzca interferencias en los análisis subsecuentes.
5.8 Submuestreo El submuestreo debería ser efectuado por el operador de terreno, quien debería rotular en conformidad cada envase. Cada etiqueta debería indicar especialmente si la muestra ha sido filtrada y si se han agregado agentes preservantes. Estas indicaciones son importantes para los análisis posteriores.
5.9 Mediciones en el terreno Las mediciones en el terreno siempre deberían efectuarse empleando una submuestra separada, que se descarta una vez realizadas las mediciones. Tales mediciones nunca deberían realizarse en muestras que serán enviadas al laboratorio para análisis químico. La medición de la conductividad eléctrica nunca debería efectuarse una muestra ya utilizada para medir el pH. El cloruro de potasio difundido por el electrodo del pH altera la conductividad de la muestra.
6 Técnicas de muestreo 6.1 Volumen de la muestra Antes de seleccionar el muestreador para las precipitaciones, hay que consultar al laboratorio a cargo de los análisis para definir el volumen mínimo de muestra requerido para los análisis químicos necesarios para alcanzar los objetivos definidos. A continuación se calcula el área que debiera tener la abertura del recolector, empleando para dicho cálculo la altura mínima de precipitación que se considere como un evento según los estudios de diseño, para que se pueda obtener una muestra de ese volumen mínimo. Es
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NCh411/8 necesario hacer ajustes en los cálculos para tener en cuenta la eficiencia de recolección que se espera de los muestreadores. En 6.4.1 se dan más detalles sobre el muestreo de lluvias.
6.2 Materias orgánicas Los recolectores de muestras diseñados para tomar muestras de precipitaciones, para el análisis químico de materias orgánicas, deberían estar construidos en general con materiales inertes respecto de las materias orgánicas. Los materiales recomendados son: acero inoxidable, vidrio y PTFE. Todos los demás materiales plásticos deberían evitarse. Si se utiliza acero inoxidable, debería verificarse la ausencia de soldadura o soldadura con latón, que pueda presentar una superficie de absorción para la muestra. Ciertos fundentes utilizados en esas técnicas pueden ser fuentes de contaminación de la muestra. Es necesario recalcar que únicamente las muestras de eventos, recolectadas o extraídas poco después de las precipitaciones, permiten obtener resultados representativos en el análisis de los parámetros orgánicos.
6.3 Parámetros físicos y compuestos inorgánicos Para obtener muestras de precipitaciones destinadas al análisis químico de las materias inorgánicas, se recomienda emplear recolectores de vidrio o plástico. Para las muestras destinadas al análisis de metales en estado de trazas, se recomienda que el colector sea de PTFE o FEP. Además, debido a los riesgos de adsorción en las paredes de los frascos de plástico, se recomienda efectuar muestreos separados en un recolector que contenga una cantidad conocida de ácido nítrico para impedir la adsorción y asegurar la preservación de la muestra. Si se requiere hacer una distinción entre la fase disuelta y la fase particulada presentes en el agua de lluvia, la muestra debería filtrarse antes de la acidificación (por ejemplo con filtros de membrana de porosidad menor que 0,5 µm).
6.4 Extracción de las muestras El recolector usado para la extracción de las muestras de precipitaciones puede ir desde un simple recipiente, teniendo presente lo señalado en el capítulo 5, hasta un sistema automático que asegure la extracción selectiva de las mismas, a condición que los criterios relativos al material de construcción y la ubicación se tengan en consideración. Si se desea obtener información representativa y precisa sobre la composición química de las precipitaciones, se recomienda el uso de recolectores destinados específicamente a precipitaciones. Sin embargo, se pueden utilizar recolectores globales si se demuestra que los resultados que proporcionan no difieren, de manera significativa, de los resultados proporcionados por los recolectores destinados únicamente a precipitaciones. Asimismo, en el diseño se debería contemplar el uso de medios para evitar la contaminación por excrementos de pájaros.
6.4.1 Lluvia El fundamento de un recolector de agua de lluvia es que la lluvia recolectada en el embudo o en la boca del recipiente queda almacenada hasta el momento de su remoción. Es conveniente calcular el área necesaria del orificio de recolección y esto depende de la estrategia de muestreo adoptada. Por ejemplo, si las recolecciones están fundadas en el
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NCh411/8 principio del muestreo del evento, y que el evento mínimo considerado de interés es una caída de lluvia de 1 mm, el área del orificio deberá ser tal que 1 mm de lluvia proporcione una muestra de 60 ml a 80 ml. Este, corresponde generalmente al volumen mínimo requerido para los análisis. Sin embargo, el empleo de métodos de análisis modernos permite utilizar volúmenes más pequeños. Se debería emplear un pluviómetro para obtener una indicación sobre la eficiencia del recolector, comparando la medida efectiva de la precipitación con la medida por el recolector.
6.4.2 Nieve Extraer muestras representativas de nieve es un proceso difícil, excepto en condiciones de calma. Esta dificultad es resultado del desplazamiento y aceleración de la corriente de aire causada por el bloqueo aerodinámico del recolector. Esto provoca que la precipitación que cae sea desplazada fuera de la abertura del recolector. Este efecto es más marcado en la nieve que en la lluvia porque su velocidad de caída es menor. Dado que la existencia de remolinos dentro del recolector puede llevar a que la nieve recogida sea lanzada al exterior, es conveniente utilizar como recolectores cilindros altos y protegidos donde se pueda acumular la nieve. Además, dado que los recolectores de nieve específicamente destinados a estos depósitos húmedos son similares a los recolectores de lluvia, excepto que se les calienta para asegurar el descongelamiento de la nieve y el almacenamiento en estado líquido en un compartimiento situado debajo del muestreador, debería instalarse al lado del recolector un nivómetro estandarizado para medir la cantidad de nieve caída.
6.5 Muestreadores En la actualidad, existen en el comercio numerosos muestreadores de precipitaciones. No es la intención de esta parte de NCh411 proporcionar detalles de todos los tipos de muestreadores. Como guía se deberían usar las instrucciones para operación y mantención incluidas en los manuales proporcionados por los proveedores de los equipos.
6.5.1 Muestreo del evento Cuando los operadores se encuentran en el lugar o puedan hacer el muestreo diariamente, se recomienda como requisito mínimo el uso de un balde limpio que se coloca al comienzo del evento y se retira inmediatamente después de terminado éste. Sin embargo, para el muestreo fuera del lugar, se recomienda el uso de muestreadores automáticos específicos para precipitaciones, provistos de rejillas sensoras de humedad y circuitos de control del estado sólido, para operar sus cubiertas accionadas mediante un motor. Estos sensores tienen calefactores para evaporar la humedad de las rejillas sensoras al terminar la precipitación. Cuando se utiliza un muestreador automático, el muestreo del evento se puede aproximar al muestreo de un día, esto es, vaciando o cambiando el balde del recolector cada 24 h.
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NCh411/8 6.5.2 Muestras compuestas Para el muestreo compuesto se debería usar el muestreador automático descrito brevemente en 6.5.1. La tapa se abre automáticamente para cada evento durante el período de muestreo. La muestra se puede acumular en el balde recolector mismo o en una botella asegurada al embudo/balde. Al final del período de muestreo, se debería vaciar el recolector o sacar la botella y enviar la muestra al laboratorio para su análisis químico. Si no se dispone de muestreadores automáticos, el mismo efecto se puede obtener muestreando cada evento individualmente usando un balde y combinando las muestras en una botella grande. La muestra contenida en el balde se vacía dentro de la botella después de cada evento. Se debería limpiar el balde y el embudo después de cada evento de caída de lluvia. Al finalizar el período, la botella se envía al laboratorio para proceder a los análisis.
6.5.3 Muestreo direccional El equipo diseñado para el muestreo direccional cerca del suelo consta generalmente de un embudo y de un molinete. La salida en la base del embudo debería dirigir la precipitación hacia una de varias botellas, dependiendo de la orientación del molinete. Se requiere un análisis detallado de los datos meteorológicos ya que la dirección del viento cerca del suelo puede ser diferente de la dirección de paso de la tormenta.
7 Lugares de muestreo 7.1 Consideraciones generales Antes de comenzar el diseño de una red para el muestreo de las precipitaciones, es necesario definir bien los objetivos puesto que ellos determinan la proporción y frecuencia requeridas de muestreo. El diseño necesita ser específico, aplicable y responder a los objetivos del estudio (por ejemplo, medición de una fuente local, medición del transporte a larga distancia, número de fuentes, etc.).
7.2 Criterios para elegir el lugar 7.2.1 Introducción: muestreo en lugares urbanos y en lugares alejados Los lugares urbanos e industriales se usan generalmente para estudiar problemas locales o fuentes situadas en zonas urbanas y de corta distancia, fluctuando desde algunos cientos de metros hasta unos pocos kilómetros, entre las fuentes de contaminación y el ambiente que ellas afectan. Los lugares distantes se usan para el estudio de problemas a nivel de una región o de un continente. Para los estudios a escala regional, la distancia receptora de la fuente es del orden de unas décadas o algunos cientos de kilómetros, en tanto que a gran escala o a escala continental, la distancia receptora de la fuente es del orden de cientos a algunos miles de kilómetros.
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NCh411/8 El propósito principal de las estaciones regionales es evaluar los cambios a largo plazo en los depósitos atmosféricos, los cuales pueden estar relacionados con cambios en las emisiones de contaminantes o en las prácticas agrícolas regionales u otras actividades inducidas por el hombre. Estas estaciones deberían estar en sitios representativos dentro de la región considerada y en zonas esencialmente rurales, para evitar toda influencia indeseable por fluctuaciones de la contaminación proveniente de áreas construidas o de otras fuentes locales según lo han determinado los estudios preliminares. Los sitios distantes seleccionados para tratar los problemas a gran escala deberían seleccionarse cuidadosamente, teniendo en cuenta los patrones climatológicos y metereológicos, y las características de las fuentes. Adicionalmente, al hacer la elección se debería tratar de eliminar la influencia de fuentes difusas de carácter puntual o regional, incluyendo cambios en las prácticas agrícolas o construcciones durante el período de muestreo propuesto. Estos pueden ser determinados mediante monitoreo de antecedentes o estudios preliminares de la zona. El criterio de selección que se indica a continuación se recomienda para el monitoreo de precipitaciones a escala regional. No se indica un criterio general para la selección de lugares aplicables a las fuentes locales, ya que éstos se deberían determinar sobre una base caso por caso. Generalmente una región comprende una zona rural de geografía y clima razonablemente homogéneos. Puede extenderse desde décadas a cientos de kilómetros y se puede esperar que reciba un impacto relativamente uniforme de las fuentes fuera de la región. Los datos característicos a nivel de región proveen información sobre procesos a gran escala de emisiones, transformaciones, pérdidas y transporte de contaminantes, a través de las características químicas de las precipitaciones. Los criterios de selección de lugares deberían seguirse al mayor grado posible para asegurar la recolección representativa de datos. Es reconocido, sin embargo, que habrá situaciones en que no se podrán aplicar totalmente estos criterios. En estos casos, conviene identificar en forma razonada las desviaciones necesarias con respecto a esos criterios.
7.2.1.1 Distancia desde las fuentes conocidas construidas por el hombre En el caso de estudios regionales y continentales, de preferencia no deberían existir fuentes de emisión antropogénicas (construidas por el hombre) que puedan afectar la química de las precipitaciones dentro de 50 km desde el muestreador. Se considera que la existencia de fuentes a distancias de más de 50 km del lugar ejerce una influencia regional. NOTA 4) Para la mayoría de los países industrializados más pequeños puede ser difícil encontrar lugares apropiados y esto puede influir en los tipos de estudios que puedan realizar.
Los lugares no deberían considerarse regionalmente representativos si: a) hay una fuente industrial continua, un pueblo o una zona suburbana situada dentro de 10 km; b) existe una fuente puntual mayor (por ejemplo, > 10, 000 toneladas de SO2 al año) situada dentro de 50 km; o la suma de las emisiones de la fuente puntual dentro de
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NCh411/8 50 km excede de 10,000 toneladas anuales, salvo si esto es característico de la región; c) existe una instalación para almacenar con una superficie contaminante (por ejemplo, salinas) situada dentro de 1 km; d) existen fuentes de transporte mayor, hornos, incineradores u obras de alcantarillado situados dentro de 1 km o fuentes menores o fuentes móviles, tales como transporte aéreo, embarques u otros transportes de superficie, situadas dentro de 100 m.
7.2.1.2 Accesibilidad del lugar El lugar debería tener acceso durante todo el año, de preferencia por carretera, y un suministro de electricidad (si es posible).
7.2.1.3 Topografía El muestreador debería instalarse sobre terreno plano, sin alteraciones, suficientemente abierto, pero protegido contra el viento excesivo. Se debería tomar nota de cualquier pendiente de la superficie en las cercanías del muestreador. Los edificios y los árboles pueden contribuir a problemas locales porque perturban el flujo de aire y generan turbulencias adicionales. Esto puede afectar la eficiencia de recolección de los muestreadores y, si están demasiado cerca, también pueden contaminar la muestra. Es difícil determinar la distancia mínima para evitar estos efectos pero, como guía general, se sugiere instalar el muestreador a una distancia al menos igual a 5 veces, y de preferencia 10 veces, la altura de los elementos perturbadores. Generalmente los factores topográficos locales son más importantes para la recolección de nieve que para la lluvia. El sitio elegido debería estar protegido contra el vandalismo, disponiendo las medidas de seguridad apropiadas. Se deberían evitar los siguientes lugares ya que se caracterizan por la presencia de ráfagas fuertes que pueden afectar considerablemente la cantidad de precipitación recolectada: a) zonas de fuertes corrientes verticales que provocan remolinos; b) zonas de remolinos a sotavento de una loma; c) la cima de una loma expuesta a todos los vientos; d) los techos de los edificios.
7.2.1.4 Vegetación La zona en la cercanía inmediata del muestreador debería estar cubierta de pasto y preferentemente rodeada de árboles, los cuales deberían estar situados a una distancia del
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NCh411/8 muestreador de por lo menos 5 veces, o de preferencia 10 veces, su altura. En esta zona no deberían haber fuentes de contaminación activadas por el viento, tales como campos cultivados o caminos sin pavimentar (es decir zonas no cubiertas por vegetación).
7.2.1.5 Altura sobre la superficie La entrada del recolector debería situarse de 1 m a 2 m sobre la altura de la cubierta existente en el terreno, para evitar que penetren partículas gruesas o salpicaduras.
7.2.1.6 Ubicación con respecto a los obstáculos circundantes Los muestreadores deberían estar situados lo más distante posible de todo objeto de altura superior a la del equipo de recolección. Como regla general, ningún objeto debería estar a una distancia inferior a 5 veces, o de preferencia 10 veces, la diferencia de alturas entre el objeto y el muestreador.
7.2.1.7 Disponibilidad de energía NOTA 5) Los muestreadores automáticos requieren energía eléctrica para activar la tapa y el sensor. Además, puede ser necesario usar energía eléctrica para enfriar el muestreador en verano o bien, calentar o descongelar las muestras en invierno.
La electricidad puede provenir de la red de distribución, de una batería o de un generador (cuando se requiere un período largo de muestreo). Se deberían seguir las recomendaciones indicadas en 7.2.1.6 en cuanto a la proximidad de obstáculos y hacer un tendido subterráneo de los cables eléctricos. En el caso de un generador, conviene limpiar con un cepillo su orificio de escape y situarlo por lo menos a 10 m del recolector viento abajo del patrón de vientos predominante.
7.2.1.8 Régimen meteorológico Cada estación se caracteriza por un clima local único y esto debería ser considerado al momento de seleccionar el lugar. Para facilitar tal selección pueden necesitarse estudios y datos meteorológicos históricos en cada lugar. Los lugares deberían ubicarse en la red de forma que representen las zonas geográficas y climáticas principales del país, determinadas por el examen de los datos históricos o de los antecedentes obtenidos en los estudios. Se deberían instalar pluviómetros y nivómetros estandarizados en la cercanía inmediata de los muestreadores de precipitaciones a fin de determinar en forma precisa la cantidad de lluvia o de nieve caída. NOTA 6) Los datos meteorológicos son esenciales para la interpretación de los datos químicos de la precipitación. Las estaciones de observación climatológica constituyen por lo tanto el sitio ideal para instalar los muestreadores, sujeto esto a que se puedan satisfacer las condiciones indicadas anteriormente.
7.2.2 Muestreo de precipitaciones sobre cuerpos de agua Para los océanos, mares o lagos de gran superficie, a menudo es necesario determinar las precipitaciones que caen directamente sobre el área superficial, como valor de entrada
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NCh411/8 para el cálculo del balance de masas. En este caso se recomienda adoptar una de las siguientes formas de instalación de los muestreadores: a) sobre una boya flotante; b) sobre una barra o banco; c) sobre una isla pequeña. Es esencial que las boyas flotantes de plataforma estén firmemente ancladas al fondo para evitar deriva y de preferencia deberían tener un lastre suficiente para mantener en posición vertical el muestreador y cualquier instrumento auxiliar, aún en condiciones climáticas adversas. Se deberían tomar precauciones (por ejemplo pantallas protectoras), para evitar los efectos del agua atomizada (salpicaduras). A veces no es posible eliminar completamente los efectos del agua atomizada y esto limita la diversidad de los estudios que se puedan realizar.
7.3 Densidad de las estaciones La densidad de las estaciones para una red de monitoreo dependerá de dos factores. Primero, la variabilidad espacial de los parámetros de interés en la zona o región cubierta por la red y segundo, el grado de confianza requerido en la estimación de esta variabilidad. En general, las regiones situadas a favor del viento de fuentes mayores o zonas de emisión exhibirán mayor variabilidad espacial y temporal, y requerirán por lo tanto una alta densidad de estaciones. La densidad también variará en función de la distancia de la zona de emisión y se necesitará una densidad menor de estaciones a medida que la distancia aumenta. Un método usado para determinar la densidad de las estaciones se basa en las funciones de correlación, según las cuales la densidad de la red aumenta en las zonas con baja correlación entre las estaciones adyacentes y disminuye cuando la correlación entre estaciones es alta.
7.4 Relación con los regímenes meteorológicos Es necesario disponer a la vez de datos macroclimáticos (es decir, regionales) para el diseño de la red en su conjunto y de datos microclimáticos (locales) para la ubicación de un muestreador individual. Durante el diseño de la red, es importante tener en cuenta los movimientos estacionales de las masas de aire continentales y la dirección de los vientos dominantes.
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NCh411/8
8 Momento y frecuencia del muestreo 8.1 Estudio de las precipitaciones 8.1.1 Muestreo del evento Cada lluvia, tempestad, caída de nieve, etc., constituye un evento. El análisis químico de las muestras del evento permite determinar la naturaleza de los contaminantes asociados a una precipitación particular y el estudio en conjunto con la trayectoria de los vientos o el uso de técnicas similares, permite localizar las zonas probables de emisiones.
8.1.2 Muestreo secuencial El muestreo secuencial es el método recomendado cuando se requiere información acerca de las variaciones en la composición de la precipitación durante un evento determinado. El muestreo implica la recolección sucesiva de dos o más muestras durante el evento considerado. El muestreo se puede efectuar en función del tiempo o del volumen recogido.
8.1.3 Muestreo direccional Se debería usar un muestreo direccional cuando sea necesario determinar la calidad de las precipitaciones y establecer una correlación con la dirección del paso de la tormenta y el movimiento de la contaminación. Este tipo de muestreo debe efectuarse sobre una base de eventos. Para establecer una correlación entre la calidad de las precipitaciones y los movimientos es necesario disponer de observaciones meteorológicas obtenidas durante un período y con un alcance geográfico convenientes, para poder calcular la trayectoria de las masas de aire. Esto permite comparar las precipitaciones desde masas de aire que hayan atravesado diferentes zonas o regiones de emisión de contaminantes.
8.1.4 Muestreo continuo Se debería usar el muestreo continuo cuando se requiera obtener información detallada sobre precipitaciones y factores relacionados. El procedimiento consiste en efectuar análisis químicos continuos de los parámetros de interés en tiempo real, en el punto de muestreo. Esto proporciona una mejor resolución en el tiempo que el muestreo secuencial y permite establecer una correlación minuto a minuto entre la composición de las precipitaciones y la dirección del viento y otros parámetros meteorológicos. También se eliminan los problemas del deterioro de las muestras durante su almacenamiento.
8.2 Estudio de los ciclos anuales Para determinar los ciclos anuales (variaciones estacionales) en la calidad de las precipitaciones, se deberían realizar muestreos frecuentes (de preferencia semanales o diarios, si se justifica y el costo lo permite) y por un período mínimo recomendado de 5 años.
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NCh411/8 Si la muestra de agua se acumula por períodos que exceden de una semana, esto puede alterar su calidad. En ciertos casos, por ejemplo, cuando se analizan los constituyentes orgánicos, este período puede ser demasiado largo y por lo tanto se debería considerar la posibilidad de efectuar muestreos diarios. Dependiendo de los patrones climáticos estacionales, podría estratificarse el muestreo en base a las variaciones estacionales. Se deberían recolectar más muestras durante las estaciones en que se produce una mayor cantidad de precipitaciones.
8.3 Tendencias Si el objetivo que se persigue es observar las tendencias relativas a la calidad de las precipitaciones sobre una base de año a año (excluyendo las variaciones estacionales), existen dos enfoques posibles. El primero consiste en efectuar muestreos a intervalos regulares (cada día o cada semana) durante un cierto número de años. Se debería disponer de los datos de por lo menos diez años para determinar las tendencias de las precipitaciones con un nivel de confianza razonable. El segundo consiste en determinar primero la variabilidad estacional de la calidad de las precipitaciones y después seleccionar la estación que tenga la menor variabilidad de la calidad. Después, el muestreo debería realizarse durante esta estación únicamente, durante un cierto número de años y la media estacional se compara de uno a otro año mediante el análisis de las tendencias. Antes de seleccionar el segundo enfoque, es necesario considerar y examinar un número significativo de antecedentes de los estudios preliminares para asegurar que la estación elegida es la correcta y se han conocido apropiadamente los regímenes meteorológicos, las zonas de emisión, etc.
9 Expresión de los resultados Los resultados deberían expresarse como concentración o como carga (velocidad de depósito). La importancia de otras formas de depósitos también se debería tener en cuenta en el cálculo de cargas basadas en las precipitaciones húmedas.
10 Control de calidad del muestreo y protocolo del muestreo 10.1 Control de calidad Un buen programa de aseguramiento de la calidad, que incluya las reglas y rutinas de control de calidad para todos los aspectos de la red, es esencial para verificar la exactitud y la precisión en cada etapa del proceso.
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NCh411/8 Estos programas deberían incluir como mínimo los puntos siguientes: -
instalaciones de más de un muestreador en uno o más lugares de la red. Esto permite indicar la variabilidad del sistema de recolección y la homogeneidad del campo de precipitación y da una medida de la precisión;
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recolectores para pruebas en blanco en terreno (es decir, recolectores secos);
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blancos dinámicos en terreno (es decir, agua puesta en los recolectores en terreno);
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envío de una muestra testigo (patrón);
-
auditorías en terreno;
-
mantención preventiva;
-
calibración de recolectores, instrumentos de laboratorio, etc.
NOTA 7) El objeto de los recolectores para pruebas en blanco y de los blancos dinámicos es determinar qué contaminación es causada por el recipiente de muestreo y el sistema de embudos usado para recolectar las muestras.
Además, el laboratorio encargado del análisis de las muestras debería efectuar procedimientos de control interno aceptables (blancos, repeticiones, normas de control y muestras con estándar interno) para verificar el comportamiento de las técnicas de análisis. Finalmente, los datos deberían someterse a varias verificaciones en cuanto a expresión y coherencia antes de ser almacenados en un banco de datos. Si en la red se emplean diversos tipos de muestreadores o diferentes laboratorios, es conveniente establecer entre ellos el grado de comparación de los resultados. Esto se puede realizar enviando muestras de referencia a los laboratorios que intervienen en el programa y ubicando simultáneamente los diversos muestreadores por lo menos en un lugar de la red.
10.2 Protocolo del muestreo El protocolo del muestreo sirve como lista de verificación para el personal a cargo del muestreo y como documento de referencia para el laboratorio con el propósito de utilizarlo en futuras evaluaciones. El anexo A proporciona un ejemplo de un protocolo recomendado. El protocolo debería contener información con respecto al punto de muestreo, tipo de muestreo, observaciones en terreno, técnicas de estabilización y detalles del personal de muestreo.
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11 Aspectos de seguridad del muestreo 11.1 Precauciones generales de seguridad La norma NCh411/1 provee ciertas precauciones de seguridad. Se deberían respetar los reglamentos nacionales relativos a las precauciones que se deben tomar durante el muestreo y en la manipulación de productos químicos. Dado que la recolección de muestras se efectúa en condiciones meteorológicas muy variadas, se debería considerar en cada proyecto en terreno los peligros que pueden encontrarse y los medios para reducirlos a un mínimo. El personal de terreno debería asegurarse de estar correctamente equipado antes de dirigirse a un lugar de muestreo. Como medida de seguridad, se recomienda llevar equipos de sobrevivencia y elementos para primeros auxilios, especialmente para el personal que opera en zonas aisladas o en regiones sujetas a bruscas variaciones climáticas.
11.2 Reglas de seguridad para manipular productos químicos Los ácidos y las bases utilizados para la preservación de muestras de agua deberían ser almacenados y manipulados en forma cuidadosa. Se deberían tomar las precauciones para evitar la inhalación de vapores y el contacto directo con la piel, los ojos y la ropa. Al manipular ácidos o bases, se deberían usar gafas protectoras y no utilizar pipetas de aspiración bucal.
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Anexo A Informe de muestreo para las precipitaciones Designación de las muestras:.......... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ...... ....... ....... . Punto de muestreo: .......................................................................................... Finalidad del muestreo: ....... ....... ...... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... .....……. Fecha: Día Mes Año Hora ......... ......... ......... ......... Tiempo de operación del equipo de recolección .................................................... Con pluv iómet ro: sí . .. .. ... ... . no . ... .. ... .. . Tipo de muestreo: .......................................................................................…… ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Designación del instrumento usado en el muestreo: ... .... ............. ....... .......... .....…. Con instrumento de medición para: pH sí ....... no ....... conductividad sí ....... no ....... Observaciones en terreno:...........................................................................….. ............................................................................................................................... ............................................................................................................... Estabilización del parámet ro .... ........... .......
Designación de la muest ra ........ ... ....… Naturaleza y cant idad del agente ... ... ... del parámet ro .... .......... ........ Designación de la muest ra ....... ... ........ Naturaleza y cant idad del agente ... ... ... del parámet ro .... ........... ....... Designación de la muest ra ........ ... ....… Naturaleza y cant idad del agente ... ... ... División de la muestra:.................................................................................… El muestreo fue hecho por: Nombre/organismo ......................................................................................... Firma .............................................................................................................. Observaciones .................................................................................................. ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Las muestras y los resultados de las mediciones del pH y de la conductividad fueron confiados a ................ el .......... a las ....... (nombre) (fecha) (hora) Número del índice analítico... ...................... .......... .......... ........…………………….
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NORMA CHILENA OFICIAL INSTITUTO
NA CIONA L
DE
NCh 411/8.Of98
N ORM A LI Z A CI ON
!
IN N-CHILE
Calidad del agua - Muestreo - Parte 8: Guía para el muestreo de depósitos húmedos en forma de precipitaciones (lluvias y nieve) W ater quality - Samp ling - Part 8 : Guidance on the sampling of w et deposition as rain and snow
Primera edición : 1998
Descriptores:
calidad del agua, agua, muestreo
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