NORMA CHILENA OFICIAL
NCh411/11.Of98
Calidad del del agua - Muestreo Muestreo - Parte Parte 11 11: Guía para para el mues muestreo de aguas aguas subterráneas subterráneas
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 NCh411/11 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: A guas Cordillera S. A . Centro de Estudios, Medición y Certificación de Calidad, CESM EC Lt da. Cent ro ro de de Inv est ig igaciones M in inero Me Met al alúrgicas, CI CIM M Comisión Nacional del M edio A mbient e, CONA M A Dirección Genera Generall del Territorio Territor io Marítimo Marítim o y M . M . , DIRECTEM A R Emp mpre res sa de Obra bras Sanita nitarrias de Valp Valpa araíso S.A., ESVAL Emp mpre res sa de Servic rvicio ios s Sa Sanita nitari rios os de dell Bí Bío-B o-Bío, ESSBIO S.A. Emp mpre resa sa de Servici rvicios os Sanitar nitario ios s de del Lib Libe ertado rtador, r, ES ESSEL S.A. Emp mprresa Me Metr tro opolitan tana de Obras Sa Sanitar tarias, EMO EMOS S S.A. Inst itit ut ut o de Inv est ig igaciones A gropecuarias, INIA Inst it ut o de Salud Pública, ISP Inst it ut o Nacional de Normalización, INN Ministerio de Obras Públicas, Dirección General de A guas, DGA M R Laborat orios Lt da.
Elizabet h Echev erría J aime Donoso P. Ruby U Utt re rera C. Ramiro Trucco M anuel M eza V . Aug Augusto Pa Palma C. Carlos rlos Reed C. C. Edua duardo rdo Ala Alarcón rcón M. Marrcel Ma cela Del Vi Villar Jacqueline Pizarro G. A ngélica Sadzaw k ka a R. Nelly Elguet a M . Ramona V illalón D. Rosa Sandov al L. M anuel Ruiz M .
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NCh411/11 Superint endencia de Serv icios Sanit arios, SISS Univ ersidad Tecnológica M et ropolit ana, UTEM González S. , A da
Christ ia ian M aurer G. Pedro M ladinic P. A da González S.
Esta norma se estudió para establecer una guía general sobre las técnicas de muestreo de aguas subterráneas. Para la elaboración de esta norma se ha tomado en consideración la norma Internacional quality - Sampling Sampling - Part Part 11 : Guidance Guidance on sampling of groundw aters . ISO ISO 5667 /11, W ater quality 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 28 de Julio de 1997. Esta norma ha sido declarada Norma Chilena Oficial de la República por Decreto Nº46, de fecha 30 de Enero de 1998, del Ministerio de Obras Públicas, publicado en el Diario Oficial Nº35.990, del 13 de Febrero de 1998.
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NORMA CHILENA OFICIAL
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Calidad del agua - Muestreo - Parte 11: Guía para el muestreo de aguas subterráneas
0 Introducción Esta parte de NCh411 pertenece a un grupo de normas que se refieren al muestreo de tipos de agua específicos. Se recomienda leerla en conjunto particularmente con NCh411/1; NCh411/2 y NCh411/3, que tratan respectivamente, y en forma general, el diseño de programas de muestreo, técnicas de muestreo y de preservación y manipulación de muestras. La terminología general usada concuerda con la de NCh410.
1 Alcance y campo de aplicación Esta parte de NCh411 proporciona una guía sobre el diseño de programas de muestreo, técnicas de muestreo y manipulación de muestras de agua extraídas de fuentes de agua subterránea, para evaluación química, física y microbiológica. No cubre el programa de control rutinario de la fuente de agua subterránea en operación; se refiere a la supervisión general de la calidad del agua subterránea. Debido a la complejidad de los sistemas de aguas subterráneas, muchas aplicaciones específicas de muestreo, requieren la asesoría de un hidrogeólogo especialista lo cual no es posible detallar en esta parte de NCh411. La definición del propósito del muestreo de agua subterránea es un requisito esencial antes de identificar los principios que se aplicarán a un problema particular de muestreo. El propósito general de los programas de muestreo diseñados comúnmente para aguas subterráneas, es estudiar la calidad de los suministros de aguas subterráneas para detectar y evaluar la contaminación del agua subterránea, así como apoyar la gestión de este recurso.
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NCh411/11 Los principios establecidos en esta parte de NCh411 también se aplican a los siguientes objetivos más detallados: a) determinar la aptitud del agua subterránea como fuente de agua potable o de agua para usos agrícolas e industriales, y monitorear su calidad durante el suministro; b) identif icar, en una etapa temprana, la contaminación de acuíferos causada por actividades potencialmente peligrosas en la superficie o bajo ésta (por ejemplo, operación de vertederos de basura, actividades de desarrollo industrial, explotación minera, prácticas agrícolas, cambios en el uso de la tierra); c) monitorear y conocer el desplazamiento de los contaminantes, con el objeto de evaluar su impacto en la calidad del agua subterránea. Además, calibrar y validar modelos apropiados de calidad del agua subterránea; d) comprender las variaciones de la calidad del agua subterránea, incluyendo aquellas causadas por situaciones accidentales o deliberadas con el objeto de optimizar la gestión del recurso. Ejemplo de tales situaciones son: variaciones en los regímenes de bombeo del agua subterránea, recarga del agua subterránea por efluentes, limpieza en superficie de los vertederos de basura contaminados. e) recolectar datos para reforzar las leyes de control de la contaminación.
2 Referencias NCh410 NCh411/1 NCh411/2 NCh411/3
Calidad del agua - Vocabulario. Calidad del agua - Muestreo - Parte 1: Guía para el diseño de programas de muestreo. Calidad del agua - Muestreo - Parte 2: Guía sobre técnicas de muestreo. Calidad del agua - Muestreo - Parte 3: Guía sobre la preservación y manejo de las muestras.
3 Definiciones Para los propósitos de esta parte de NCh411 se aplican las siguientes definiciones.
3.1 acuífero: formación que contiene agua (lecho o estrato), constituida por rocas permeables, arena o grava, capaz de ceder cantidades significativas de agua. 3.2 acuífero consolidado: acuífero cuyo material constituyente es compacto debido a cementación o compresión. 3.3 agua subterránea: agua contenida en una formación subterránea y que generalmente puede ser extraída desde o a través de dicha formación.
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NCh411/11 3.4 pozo; perforación: cavidad practicada en el suelo para extraer agua o para efectuar observaciones. Los pozos tienen generalmente un diámetro mayor que las perforaciones y se hacen por excavación más bien que por perforación. Las perforaciones generalmente se usan sólo con propósitos de monitoreo y pueden estar revestidas con un recubrimiento adecuado e incluir mallas a profundidades apropiadas. 3.5 agua de poro: agua que llena los poros o cavidades dentro de una masa de roca o suelo. 3.6 camisa; encamisado: tubo sólido usado como revestimiento permanente o temporal para un pozo o perforación, con el objeto de impedir la entrada de materiales acuíferos sólidos en la perforación o para asegurar que el agua subterránea sólo entra a la perforación, mediante un tubo criba, a una profundidad específica. 3.7 tubo criba: tipo de tubo de revestimiento con aberturas, diseñado para permitir el flujo del agua en un pozo previniendo simultáneamente la entrada de material del acuífero o del empaque del filtro.
4 Equipo de muestreo 4.1 Materiales NCh411/2 proporciona información general sobre la elección de materiales para los envases y el equipo de muestreo. Para la mayoría de los muestreos se recomienda el uso de recipientes de polietileno, polipropileno, policarbonato y vidrio. Se debería dar especial importancia a lo siguiente: a) si la calidad biológica del agua subterránea tiene posibilidades de modificar la composición físico-química del agua, se recomienda utilizar recipientes opacos con el objeto de impedir, en la medida de lo posible, la exposición a la luz; b) cuando se muestrea agua subterránea para determinar los constit uyentes orgánicos, es indispensable reducir al mínimo la contaminación de la muestra por otros materiales orgánicos usados en la construcción de la perforación o que están presentes en el equipo de muestreo. Esto reviste especial importancia cuando los constituyentes orgánicos de interés están a niveles trazas. En este caso, es aconsejable usar equipo especial de vidrio, acero inoxidable u otro material inerte, para no introducir otros constituyentes orgánicos a la muestra.
4.1.1 Materiales para la construcción de la perforación Para las camisas y los tubos criba de las perforaciones de monitoreo, se requieren materiales apropiados que no provoquen modificaciones en la composición química de las muestras de agua subterránea. Se recomienda unir las camisas de los pozos mediante uniones roscadas para no introducir riesgos adicionales de modificación de la muestra debido a pegamentos y cementos.
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NCh411/11 Existe una amplia variedad de materiales apropiados para la construcción de perforaciones. Para la mayoría de las muestras de aguas subterráneas se recomienda el uso de polipropileno y polietileno de alta densidad, porque son poco costosos, ampliamente disponibles y fáciles de usar. Sin embargo, las aguas muy contaminadas por solventes orgánicos sintéticos pueden atacar y deteriorar las camisas y los tubos criba de PVC. En tales casos, para la construcción de perforaciones, se recomienda emplear acero inoxidable o politetrafluoroetileno debido a su resistencia y a su inercia. NOTA - Es recomendable que los antecedentes relativos a la perforación, construcción y desarrollo de las perforaciones sean registrados y preservados.
4.2 Tipos de aparatos 4.2.1 Bombas Existen numerosos tipos de bombas, muchos de los cuales son portátiles, que son apropiados para extraer aguas subterráneas. Estas bombas presentan considerables diferencias en el diseño y la capacidad de bombeo, y se adaptan a las diferentes condiciones de construcción de la perforación y profundidad del muestreo. Las bombas de elevación por aspiración, instaladas en la superficie, no pueden subir el agua a más de 8 m y por lo tanto se recomienda que en la mayoría de los muestreos de agua subterránea se utilicen bombas eléctricas de inmersión aunque también se pueden utilizar, para ciertos casos, bombas de succión, especialmente cuando se deban extraer muestras desde perforaciones de poco diámetro (< 32 mm), donde no es posible utilizar bombas de inmersión. No se deberían utilizar bombas de elevación por aspiración, cuando el objetivo principal del muestreo es examinar el contenido de gases disueltos en las aguas subterráneas.
4.2.2 Equipos para el muestreo en profundidad Los equipos para el muestreo en profundidad (denominados frecuentemente tubos de muestreo o é m bo los d e m ues t reo ) son dispositivos que se pueden hacer descender al interior de una perforación para extraer una muestra a una profundidad dada. La diferencia principal que presentan es su mecanismo de cierre. Los muestreadores de tubo abierto, permiten el flujo completo del agua y pueden sellarse a una profundidad específica mediante un mensajero mecánico o un cierre operado eléctricamente. Para algunos propósitos específicos, tales como el muestreo en un acuífero contaminado por un compuesto orgánico no miscible, es preferible utilizar un muestreador de profundidad cerrado, diseñado de manera tal que impida cualquier contacto del agua con el recipiente de muestreo hasta que el dispositivo sea accionado a la profundidad requerida. Cuando no es posible aplicar otros métodos de extracción de muestras, por ejemplo en acuíferos muy profundos (más de 100 m), se recomienda recurrir al muestreo en profundidad.
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NCh411/11 Las muestras de agua también pueden extraerse empleando una cuchara de sondeo durante la perforación, para obtener datos preliminares sobre las variaciones de la calidad del agua versus la profundidad. En otros casos, cuando en una perforación no se pueda bombear, se puede hacer descender un dispositivo común, por ejemplo un frasco tarado o cualquier otro recipiente abierto, para tomar una muestra de agua. Esta técnica sólo es recomendable para extraer muestras de la capa superficial del acuífero y no debería emplearse cuando hay otros métodos disponibles.
4.2.3 Dispositivos de muestreo in-situ Este tipo comprende dispositivos tales como cápsulas porosas y piezómetros, instalados en forma permanente a una profundidad determinada del acuífero y desde los cuales se pueden extraer muestras discretas. A menudo, estos dispositivos de muestreo se instalan dentro de la perforación a diversas profundidades. Las cápsulas de cerámica porosa se pueden usar en zonas saturadas o no saturadas; para extraer el agua que entra en la cápsula porosa se aplica vacío a través de un tubo conectado a la cápsula. Hay otros dispositivos que permiten que el agua entre a través de una malla metálica en una cámara de muestreo que se evacua presurizando con aire comprimido. Los piezómetros (tubos de diámetro pequeño con una criba en el fondo y abiertos hacia la superficie), pueden proveer muestras de agua subterránea con la ayuda de bombas de poco diámetro o por aspiración si el nivel del agua está próximo al del suelo. Se pueden inst alar diversos piezómetros en una misma perforación a profundidades diferent es, (ver también 5.3.1.3).
4.2.4 Sistemas sellantes Estos sistemas constituyen un medio para extraer agua a intervalos específicos de profundidad en una perforación. El sistema puede consistir de uno o varios dispositivos que se expanden por medios hidráulicos o neumáticos, una vez que han descendido dentro de la perforación, para formar un sello. La muestra de agua se obtiene de la sección sellada por bombeo o por desplazamiento de gas. Existen diversos sistemas, algunos de instalación permanente y otros portátiles. Los sistemas sellantes no son apropiados para usar en perforaciones con relleno de grava, (ver también 5.3.1.1).
4.2.5 Sistemas de muestreo para agua de poro Para obtener información detallada sobre la calidad del agua subterránea a diferentes profundidades, en la zona saturada o no saturada de un acuífero, se pueden extraer muestras de agua de poro desde muestras de roca obtenidas en perforaciones efectuadas para este propósito. La extracción del agua de poro se efectúa por centrifugación o por compresión en una prensa de alta presión. Esta técnica de muestreo es costosa y no se recomienda para el monitoreo rutinario ya que requiere repetidas perforaciones.
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5 Procedimiento de muestreo 5.1 Elección del punto de muestreo 5.1.1 Generalidades Cuando se utilicen perforaciones existentes para acceder al agua subterránea, es necesario estudiar en detalle la estructura de la perforación para así identificar el estrato desde el cual se extrae la muestra. Cuando se realicen nuevas perforaciones, destinadas específicamente a la extracción de muestras, hay que seleccionar el diseño de la perforación (por ejemplo su diámetro y profundidad), y el método de construcción, no sólo para satisfacer las requisitos de muestreo, sino también para reducir al mínimo la contaminación o la perturbación del acuífero. En la medida de lo posible, durante el perforado se debe evitar el uso de agentes desengrasantes, lubricantes, lodos, aceites y bentonita, especialmente si el muestreo está destinado al análisis de compuestos orgánicos. Además, hay que asegurarse de que las perforaciones terminadas con un relleno de grava alrededor de una camisa rígida y tubos criba, a niveles específicos, no estén sujetos a mezcla por infiltración del agua del acuífero desde diferentes profundidades, a través de la grava. Esto se logra sellando el relleno de grava adyacente a los tubos criba. También es conveniente prestar atención al diseño de las instalaciones en la superficie del suelo para evitar que el agua de la superficie contamine la perforación.
5.1.2 Supervisión de la calidad de las aguas subterráneas destinadas al suministro de agua potable Para monitorear la calidad de las aguas subterráneas destinadas al suministro de agua potable o a cualquier otro uso, se deberían muestrear todas las perforaciones, pozos y afloraciones naturales, a fin de obtener una protección apropiada al uso para el cual se destinan las aguas. Para el suministro de agua potable, es necesario consultar los reglamentos y las normas nacionales relativos al muestreo de aguas crudas, para obtener información más detallada. Cuando se proceda a seleccionar los puntos de muestreo para supervisar el suministro de agua, se recomienda monitorear algunas perforaciones distantes del punto de captación, para estudiar los efectos en las características dinámicas del acuífero (por ejemplo, flujo natural de las aguas subterráneas, variaciones del espesor de la capa saturada).
5.1.3 Calidad de aguas subterráneas para propósitos diferentes al suministro Para extraer muestras con otros propósitos, la selección de puntos de muestreo óptimos será más difícil y dependerá directamente de los objetivos del muestreo, además de las características específicas del acuífero a muestrear [por ejemplo, la naturaleza del flujo de las aguas subterráneas (ya sea intergranular o fisura), la gradiente hidráulica y la dirección del flujo].
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NCh411/11 En estos casos, es esencial solicitar la asesoría de un especialista en hidrogeología para elegir el punto o los puntos de muestreo más apropiados. No se debería considerar el uso de pozos o perforaciones existentes, a menos que se demuestre que son apropiados para el propósito del programa de muestreo. Es frecuente que los pozos o perforaciones existentes penetren completamente el acuífero y estén abiertos o tengan tubos criba en toda su profundidad, lo que dificulta el estudio de la calidad a profundidades específicas. No obstante, es posible indicar algunas guías generales cuando el objetivo del muestreo es el monitoreo de las aguas subterráneas para detectar contaminación proveniente de fuentes difusas o puntuales.
5.1.3.1 Contaminación difusa de las aguas subterráneas Al diseñar redes de monitoreo destinadas a identificar fuentes difusas extensas de contaminación del acuífero, se recomienda utilizar puntos de muestreo existentes, en forma de perforaciones de gran capacidad, porque permiten obtener muestras integradas desde un gran volumen del acuífero. Sin embargo, en algunos casos de contaminación localizada o de baja intensidad, el uso de este tipo de perforaciones puede diluir la contaminación a niveles inferiores al límite de detección analítica. En estos casos se recomienda utilizar perforaciones con menor capacidad de bombeo. La parte del acuífero más sensible a la contaminación es aquella próxima al límite entre la zona saturada y la zona no saturada; por lo tanto, al menos una de las perforaciones destinadas a la extracción de muestras debe tener un tubo criba cerca de la superficie de la zona saturada. Asimismo, se debería completar el muestreo en perforaciones provistas de tubos criba, para otros propósitos, a diferentes intervalos de profundidad del acuífero. Las perforaciones destinadas al muestreo deberían distribuirse en toda el área de interés. Se recomienda elegir sitios representativos de las diferentes condiciones hidrogeológicas y de uso de la tierra, y de las áreas consideradas particularmente vulnerables a la contaminación dif usa.
5.1.3.2 Contaminación de las aguas subterráneas por fuentes puntuales Cuando se especifiquen los puntos de muestreo para monitorear la contaminación de una fuente puntual, como por ejemplo la producida desde un relleno sanitario, es necesario considerar la localización de la fuente de contaminación en relación con la dirección del flujo de agua subterránea. Cuando sea práctico para monitorear la calidad de las aguas subterráneas, se recomienda que la perforación de muestreo esté directamente debajo de la fuente de contaminación. Adicionalmente, por lo menos una perforación de muestreo con tubo colector, debería estar debajo del nivel freático cubriendo un intervalo de profundidad reducido, para poder detectar con mayor facilidad cualquier contaminante menos denso que el agua. Otros puntos de extracción se deberían localizar a una distancia progresiva, hacia abajo de la gradiente hidráulica, con respecto a la fuente de contaminación, tomando las medidas necesarias para que el muestreo se realice en un rango de profundidades. También se
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NCh411/11 debería considerar la perforación de uno o dos puntos de muestreo arriba de la gradiente hidráulica, de manera que el alcance del penacho de contaminación pueda ser identificado. Estas perforaciones también pueden ser de utilidad para los estudios de control de la calidad, ya que proporcionan información acerca del grado potencial de contaminación debido al procedimiento de muestreo, en particular cuando haya interés por el análisis de trazas.
5.2 Frecuencia y momento de las extracciones Los resultados de los análisis obtenidos a partir de un programa de muestreo deberían proporcionar una estimación de la información requerida, dentro del margen de error tolerable definido en los objetivos del programa. Si los objetivos no indican una definición de la magnitud del error tolerable, es imposible aplicar un programa de muestreo estadístico. La aplicación de métodos estadísticos para definir la frecuencia de la extracción se trata en detalle en NCh411/1. El factor más importante a tener en cuenta para la supervisión del suministro de agua potable (o cualquier otro uso), es la variabilidad temporal de la calidad en un punto único. Para la mayoría de los determinandos, generalmente es adecuado efectuar las extracciones mensualmente o incluso con menos frecuencia, si el objetivo del muestreo es evaluar la aptitud del agua subterránea como fuente de agua potable. En NCh411/1 y en los reglamentos nacionales, se pueden obtener directrices generales para definir la frecuencia del muestreo. Cuando las aguas subterráneas son utilizadas como fuente de agua potable sin un proceso de desinfección, puede ser necesario efectuar muestreos con mayor frecuencia, para reducir así los riesgos sanitarios. Para objetivos diferentes al de supervisión de las redes de suministro de agua potable, la frecuencia del muestreo debería ser elegida en función de la variabilidad, temporal y espacial, de la calidad de las aguas subterráneas en estudio. Las variaciones de la calidad de las aguas subterráneas son generalmente mucho más graduales en el tiempo y en el espacio, que las de las aguas superficiales. Ciertos acuíferos se caracterizan por la existencia de factores estacionales que hacen variar la calidad. En otros casos, particularmente cuando ocurre una contaminación de las aguas subterráneas, la composición de las muestras obtenidas durante un ciclo de bombeo sufre variaciones a corto plazo, del orden de unas horas hasta aproximadamente dos días; por lo tanto, antes de establecer un programa de muestreo de largo plazo, es necesario identificar tales variaciones. El monitoreo continuo del pH, la temperatura y la conductividad eléctrica, constituye un medio útil para determinar si es necesario aumentar o reducir la frecuencia de las extracciones para los determinandos que deben ser caracterizados por muestreo. Si el monitoreo continuo indica que la velocidad de cambios en la calidad va en aumento, se debería aumentar la frecuencia de muestreo para aquellos determinandos de interés. Si por el contrario, disminuye o se detiene la velocidad de cambio, se puede reducir la frecuencia del muestreo. Cuando se han observado variaciones importantes en la calidad de cualquier determinando monitoreado en forma continua, se recomienda considerar también, como medida de precaución, la ampliación del número de determinandos que se analizan rutinariamente.
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NCh411/11 El monitoreo continuo también constituye un medio útil para identificar el momento más propicio para la extracción de muestras del agua bombeada en las perforaciones de observación, destinadas a la obtención de muestras representativas del agua del acuífero. Cuando se registren variaciones significativas [es decir ± 10% en términos de concentración (masa/volumen unitario) en el agua descargada por la bomba], probablemente sea una indicación de la presencia de condiciones locales transitorias, en la perforación misma, durante las etapas iniciales del bombeo. En ese caso, es aconsejable no extraer muestras hasta que la supervisión indique que se ha alcanzado el equilibrio. Si las variaciones de la calidad ya no son significativas, el tiempo de extracción de la muestra, después de iniciado el bombeo, debería ser solamente el suficiente para purgar la perforación.
5.3 Elección del método de muestreo 5.3.1 Factores que influyen en la representatividad de las muestras Para obtener un muestreo representativo, el método de muestreo debe permitir la extracción de muestras cuya composición refleje la composición actual, temporal y espacial, de las aguas subterráneas en estudio. Como la mayoría de los puntos de muestreo en los acuíferos son pozos o perforaciones, tienen un efecto perturbador en el flujo natural de las aguas subterráneas, especialmente como resultado de la inducción de gradientes químicas e hidráulicas verticales. En ciertas situaciones de muestreo, se puede producir en la perforación, entre las operaciones de muestreo, una acumulación de material mineral. Por lo tanto, el agua que contiene la columna de perforación ya no será representativa del acuífero en estudio. En consecuencia, conviene purgar las perforaciones antes de proceder al muestreo, bombeando y sacando un volumen de agua equivalente a por lo menos cuatro a seis veces el volumen interior de la perforación misma. En ciertos casos, puede ser necesario utilizar regímenes de bombeo diferentes: un período corto de bombeo de alta velocidad puede ser suficiente para limpiar la perforación, seguido por un bombeo a baja velocidad destinado a estabilizar la calidad antes de la extracción de la muestra. La estratificación vertical de la calidad del agua subterránea puede ser natural o resultado de una contaminación. Por ejemplo, una contaminación difusa provoca generalmente una contaminación más pronunciada en la capa de agua subterránea situada arriba de la zona saturada, en tanto que los contaminantes más densos que el agua tienden a acumularse sobre una capa menos permeable, en lo más profundo, o bien, en la base del acuífero. Por lo tanto, es necesario que el método de muestreo adoptado permita detectar las variaciones en calidad tanto verticales como del área. El método de muestreo adoptado debe también reflejar la complejidad del flujo de agua subterránea, teniendo en cuenta el mecanismo del flujo del acuífero (fisural o intergranular), la dirección del flujo y las gradientes hidráulicas en el acuífero, que pueden ocasionar fuertes corrientes naturales, arriba o abajo de la columna de la perforación misma. Tradicionalmente, se emplean dos métodos, el muestreo por bombeo y el
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NCh411/11 muestreo en profundidad; cada uno de estos métodos posee ventajas y limitaciones que es necesario considerar cuidadosamente para identificar su campo de aplicación.
5.3.1.1 Muestreo por bombeo Las muestras obtenidas por bombeo en perforaciones destinadas al suministro de agua potable u otros usos, pueden estar constituidas por mezclas de agua que han penetrado en la sección abierta o en la sección con cribas de la perforación, desde diferentes profundidades. Por lo tanto, este método de muestreo se recomienda sólo cuando la calidad del agua subterránea es verticalmente uniforme o cuando se necesita una muestra compuesta vertical de una composición promedio aproximada, como sería el caso de las extracciones de agua desde perforaciones destinadas al suministro de agua potable. En estos casos, dependiendo de la construcción del brocal de pozo o antepozo, es conveniente tomar la muestra lo más cerca posible de la salida de la perforación, para eliminar los riesgos de inestabilidad de la muestra, (ver 5.4). Para extraer las muestras del agua bombeada se aconseja esperar el tiempo necesario para que la bomba haya evacuado toda el agua detenida en la perforación, con el objeto de asegurarse de que el agua extraída se ha sacado directamente del acuífero. El tiempo de bombeo necesario puede calcularse aproximadamente a partir de las dimensiones de la perforación, de la velocidad del bombeo y de la conductividad hidráulica, pero se debería confirmar con mayor exactitud monitoreando los cambios en el oxígeno disuelto, el pH, la temperatura y la conductividad eléctrica del agua bombeada. En estos casos no se deberían tomar muestras hasta que no se observen variaciones significativas [< 10 % en términos de calidad (masa/volumen unitario) o ± 0,2ºC en términos de temperatura]. Sin embargo, hay que observar que además de la medición de los parámetros anteriormente citados, en casos de contaminación del agua subterránea, a menudo puede ser necesario medir los determinandos de interés directo. El método más eficaz para extraer muestras en un acuífero en el cual la calidad de las aguas subterráneas varía con la profundidad, consiste en efectuar extracciones en horizontes específicos del acuífero usando perforaciones de observación construidas especialmente o, como alternativa, en las secciones selladas de las perforaciones. En el primer caso, es posible bombear las muestras utilizando un equipo de bombeo portátil desde una serie de perforaciones de observación relativamente cercanas, cada una terminada y provista de cribas para poder tomar muestras desde intervalos de profundidad diferentes. En el segundo caso, las muestras se extraen desde una sección sellada de la perforación por medio de un conjunto bomba-sistema de sellado, lo que permite obtener una muestra discreta de agua que represente un intervalo de profundidad específico del acuífero (ver 4.2.4). El empleo de este método se recomienda exclusivamente para acuíferos consolidados, puesto que no es conveniente para perforaciones con criba y relleno de grava.
5.3.1.2 Muestreo en profundidad El muestreo en profundidad consiste en el descenso, en un pozo o en una perforación, de un dispositivo de muestreo (ver 4.2.2), dejando que se llene de agua a una profundidad conocida, recuperando la muestra para transferirla, en caso necesario, a un recipiente apropiado. Este método se aplica normalmente sólo a las perforaciones de observación sin
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NCh411/11 bombeo, pero a veces se pueden extraer muestras de profundidad en el curso del bombeo si existe un medio de acceso libre más allá de la bomba, por ejemplo un tubo de acceso, rígido, instalado para este objeto. Nunca se deben extraer muestras de profundidad desde dentro del encamisado sólido de la perforación, puesto que el agua obtenida no proviene de la profundidad a la cual se activa el dispositivo de muestreo y, en condiciones estáticas, su calidad puede haberse alterado por procesos químicos o microbiológicos. Incluso en la parte abierta o con criba de las perforaciones, el muestreo en profundidad sólo tiene un valor limitado debido a la existencia de corrientes naturales o inducidas dentro de la perforación que hacen incierto el origen de las muestras. El muestreo de profundidad conviene únicamente cuando se conoce el origen de las muestras (en términos de la profundidad a la cual el agua ha penetrado en la perforación). Esto se obtiene determinando las profundidades donde el agua ha penetrado en la perforación y las corrientes dentro de la columna de la perforación, a partir de la interpretación de los valores registrados de temperatura, conductividad y flujo, en condiciones de bombeo y en condiciones estáticas. Cuando haya que purgar las perforaciones de las cuales se extraerán las muestras de profundidad (ver 5.3.1), se recomienda bombear, aumentando gradualmente la velocidad de bombeo, antes de proceder al muestreo. Para el purgado, no se recomienda utilizar un dispositivo de bombeo elevador de agua por aire, debido a que este tipo de dispositivo puede modificar el equilibrio químico de las aguas subterráneas introduciendo oxígeno disuelto.
5.3.1.3 Otros métodos de muestreo En ciertas ocasiones, los métodos descritos anteriormente no pueden ser usados o se les considera inadecuados. Por lo tanto, se recomienda que las muestras discretas, en ciertos puntos del acuífero, se obtengan utilizando uno de los diversos dispositivos instalados in situ. Estos incluyen cápsulas porosas o piezómetros desde los cuales se extrae el agua por vacío o desplazamiento del gas. En una misma perforación se pueden instalar varios instrumentos y algunos de ellos se pueden utilizar también en la zona no saturada. También se pueden obtener muestras de profundidades específicas usando muestreo de agua de poro; la técnica consiste en extraer, generalmente por centrifugación, el agua contenida en muestras de suelo o roca, obtenidas por taladros especializados de muestreo. Este es el método más eficaz para cuantificar las variaciones de calidad verticales y asimismo es muy eficaz para el muestreo en zonas no saturadas. No obstante, para el monitoreo periódico presenta el inconveniente de que es necesario hacer perforaciones repetidas y por lo tanto es de un costo elevado. También tiene el inconveniente de que puede haber agua libre que generalmente no puede ser removida del acuífero en condiciones naturales; por lo tanto, está técnica sólo se utilizará si es recomendada por un experto en hidrogeología.
5.4 Transporte, estabilización y preservación de las muestras Con frecuencia las muestras de agua subterránea se extraen en lugares alejados de las instalaciones del laboratorio. Su método de almacenamiento y de manipulación previo al análisis es, en consecuencia, extremadamente importante si se desean obtener resultados
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NCh411/11 representativos de las condiciones en el momento de la extracción. NCh411/2 y NCh411/3 dan indicaciones generales a ese respecto, pero es conveniente tener en cuenta también las guías específicas indicadas más adelante. En el caso del muestreo de aguas subterráneas, el problema más importante es obtener una indicación exacta de la calidad de agua debajo de la superficie. Los problemas resultan de las alteraciones físicoquímicas que se producen al sacar las muestras desde el acuífero. La mayoría de los métodos de muestreo de aguas subterráneas modifica la temperatura y presión en la muestra lo cual puede repercutir en variables tales como pH, conductividad eléctrica, potencial electroquímico, contenido de sulfuros y contenido de gases disueltos (especialmente oxígeno y anhídrido carbónico). Estos cambios pueden a su vez alterar la especiación de ciertos constituyentes. El contacto con la atmósfera puede producir cambios similares e inducir procesos de oxidación, aumento de la actividad microbiológica, precipitación, volatilización y modificación del aspecto (por ejemplo, color y turbiedad). Cuando se deban extraer muestras de agua subterránea, es importante que, en la medida de lo posible, se efectúe el mayor número de determinaciones en terreno o lo antes posible después de extraer la muestra. Esto es de especial importancia en lo que se refiere a temperatura, pH, potencial electroquímico, conductividad eléctrica, alcalinidad y gases disueltos (en particular oxígeno). Es preferible utilizar una técnica continua de medición y la mejor manera es mediante el uso de sistemas con celdas de flujo con lo cual se impide cualquier contacto entre la muestra y la atmósfera. Para estabilizar las muestras se recomienda proceder a su filtración en terreno, especialmente cuando se estudia la especiación química y posterior preservación según corresponda. Existe una amplia gama de medios de filtración entre los que se incluyen los filtros de membrana, en base a celulosa y los filtros de fibra de vidrio y de policarbonato. No existe un método que se pueda recomendar universalmente, pero los filtros de fibra de vidrio tienen ciertas ventajas si se les compara con otros filtros cuyos poros tienen dimensiones similares (por ejemplo los filtros de celulosa), puesto que se obstruyen menos aportando a la vez una eficiencia de filtración equivalente, en términos de dimensiones de tamaño de partículas retenidas. La porosidad recomendada, de manera general, para las aguas subterráneas, es de 0,4 µm a 0,5 µm, pero se pueden preferir otros valores según el objetivo particular del muestreo y la naturaleza del determinando de interés. Con cualquier modo de filtración que se utilice, se recomienda acompañar los resultados obtenidos con la indicación del tamaño de los poros del filtro. Es muy importante efectuar la filtración en terreno de las aguas subterráneas anaeróbicas en condiciones anaeróbicas. En todos los casos hay que asegurarse de que los recipientes de las muestras lleguen al laboratorio cerrados herméticamente y protegidos de los efectos de la luz excesiva y las altas temperaturas. Si no se satisfacen esas condiciones, la calidad de la muestra puede experimentar alteraciones rápidas debida al intercambio de gases, reacciones químicas y metabolismo de organismos. También, hay que asegurarse de que las muestras que no se puedan analizar durante el día se sometan a tratamientos de estabilización o de preservación conforme a los métodos analíticos normalizados y a lo establecido para cada determinando en particular en la NCh411/3.
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6 Aspectos de seguridad Una guía general sobre aspectos de seguridad figura en NCh411/1, pero cuando se efectúe el muestreo de aguas subterráneas, se recomienda considerar los siguientes aspectos de seguridad. -
Debería considerarse como de alto riesgo la zona de la superficie alrededor de pozos y perforaciones por la probabilidad de que ésta colapse, especialmente en el caso de pozos antiguos.
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Tanto los andamios como las escaleras dentro de los pozos pueden ser inseguros.
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Al entrar a los pozos siempre se debería usar un arnés de seguridad.
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Por lo menos dos personas deberían estar presentes durante cualquier operación de muestreo: una deberá permanecer siempre en la superficie en una posición tal que le permita prestar ayuda si se presentan condiciones de peligro o si hay riesgos para la persona que ejecuta el muestreo en el pozo.
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Cuando el muestreo se efectúa en un lugar confinado (por ejemplo, dentro de pozos, perforaciones, brocales de pozo o basamento), se recomienda someter a ensayo la atmósfera en cada ocasión para detectar deficiencia de oxígeno y presencia de gases inflamables, sulfuro de hidrógeno o cualquier otro gas y vapor tóxico que pueda estar presente. Incluso, a veces es necesario efectuar estos procedimientos en espacios no confinados, donde se estén investigando casos de contaminación severa de las áreas alrededor de la instalación de agua subterránea.
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Siempre se debe usar ropa protectora apropiada cuando se efectúen las operaciones de muestreo.
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Por ningún motivo debería continuarse el muestreo si las revisiones de seguridad indican la existencia de condiciones potencialmente peligrosas. Si es necesario extraer muestras en estas condiciones, se necesitarán procedimientos especiales que sean aprobados por la Autoridad Responsable en materia de salud y seguridad, locales y nacionales (por ejemplo, cuando sea necesario usar equipo de protección respiratoria o cuando el muestreo se haga en lugares confinados).
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En el caso de instalaciones de agua subterránea sujetas a intensa contaminación, es import ante examinar cuidadosamente toda la información relevante relacionada con las fuentes de la cont aminación, para definir las medidas de seguridad necesarias.
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Cuando las investigaciones se deban efectuar cerca de una fuente de alta contaminación, se recomienda realizar las operaciones en la dirección del viento, si es posible.
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Comer, beber y fumar estudio.
deberían estar
estrict amente
prohibidos en la zona de
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Puede ser prudente someter a los operadores a controles médicos tan pronto terminen su trabajo y periódicamente, a intervalos apropiados, de aquí en adelante.
7 Identificación de las muestras y registro Se recomienda marcar los recipientes de las muestras claramente y sin ambigüedad para poder interpretar en forma correcta los resultados de los análisis posteriores. Todos los detalles pertinentes al análisis de la muestra deberían colocarse en una etiqueta adherida al recipiente, registrando cualquier otra información de importancia en el informe del muestreo. Cuando se necesitan muchos recipientes para una misma operación de muestreo, generalmente es más práctico identificar cada recipiente mediante un simple número de referencia y registrar en el informe de muestreo todos los detalles relativos a la muestra. Se recomienda llenar completamente las etiquetas y los formularios en el momento de extraer las muestras. Los detalles registrados en las etiquetas e informes dependerán de los objetivos particulares del muestreo, pero se recomienda incluir toda la información necesaria para poder repetir el muestreo en idénticas condiciones. Las materias que se podrían considerar para ser incluidas son: a) nombre y ubicación geográfica del punto de muestreo; b) fecha y hora de ext racción de la muestra; c) naturaleza del acuífero y de los estratos que contienen agua; d) tipo de punto de muestreo (por ejemplo, perforación, pozo o f uente); e) cualquier información descriptiva pertinente (por ejemplo dimensiones del pozo); f)
condiciones del bombeo y profundidad de aspiración y/o descarga de la bomba;
g) nivel del agua dentro del pozo o perforación; h) método de extracción de la muestra; i)
profundidad del muestreo;
j)
aspect o de la muestra en el momento de la extracción (por ejemplo, color, claridad y olor);
k) resultado de los análisis en terreno (por ejemplo, pH, oxígeno disuelto);
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detalles de cualquier técnica empleada para la preservación de la muestra;
m) detalles de las técnicas de filt ración usadas en t erreno (por ejemplo, t amaño de los poros del filtro); n) detalles de cualquier método empleado/requerido para el almacenamiento de la muestra; o) nombre (o iniciales) del operador del muestreo. El anexo A entrega un ejemplo ilustrativo del informe que se podría usar en las situaciones en que se recolectó toda la información relativa al muestreo.
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Anexo A (Normativo)
Informe - Muestreo de aguas subterráneas Objetivos del muestreo: ………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………… Ubicación geográfica del punt o de muestreo: …………………………………………………….. Tipo del punto de muestreo: …………………………………………………………………………. Naturaleza del acuífero: ………………………………………………………………………………. Fecha: …………… día
…………… ……………… mes año
Medida del nivel del agua: ………………………… Volumen: ………………………………….. Hora:
comienzo: …………….
final: ………………
del muestreo
Método de muestreo: …………………………………………………………………………………. Condiciones de bombeo/prof undidad de la estación de bombeo: ……………………………… Nivel del agua en el acuífero: ………………………………………………………………………… Profundidad del muestreo: ……………………………………………………………………………. Aspecto de la muestra: ……………………………………………………………………………….. Técnicas de preservación empleadas: ……………………………………………………………… Método de almacenamiento de la muestra empleado/requerido: ………………………………. …………………………………………………………………… Nombre/iniciales de la persona que extrajo la muestra: …………………………………………. …………………………………………………………………… Otras observaciones: …………………………………………………………………………………
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Mediciones en el terreno
Temperatura
pH
Conductividad eléctrica
Potencial electroquímico
Oxígeno disuelto
Otros
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NORMA CHILENA OFICIAL INSTITUTO
NA CIONA L
DE
NCh 411/11.Of98
N ORM A LI Z A CI ON
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INN-CHILE
Calidad del agua - Muestreo - Parte 11: Guía para el muestreo de aguas subterráneas W ater quality - Sampling - Part 11 : Guidance on sam pling of groundw aters
Primera edición : 1998 Reimpresión : 1999
Descriptores:
calidad de agua, agua, m uest reo, aguas su bt erráneas, requisit os
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