Monitoreo de Agua

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Ambiental

MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA EL MONITOREO DE AGUAS Setiembre 2012 Ing. Edgar Quijada Gamarra

MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA EL MONITOREO DE AGUAS •

•

•

•

El primer paso para un adecuado sistema de prevención hidrológic hid rológica, a,

Monitoreo de niveles  –

caudales y

 –

calidad del agua.

El término monitoreo implica seguimiento Mediciones y muestreos reiterados reiterados y periódicos. 2

CICLO DE MONITOREO MONITOREO

Cantidad

3

MONITOREO DE AGUAS OBJETIVOS:

•

•

•

Establecer las características comportamiento comportamiento hidrológico.

y

el

Establecer sus posibles variaciones, tanto espaciales como temporales. temporales. Las propiedades comúnmente monitoreadas son: calidad, cantidad y productividad.

4

MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA EL MONITOREO DE AGUAS Calidad: •

•

Comprende tanto la composición química como biológica. Todo muestreo destinado a conocer la calidad de agua, debe permitir una caracterización real y espacial representativa del mismo.

5

MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA EL MONITOREO DE AGUAS Cantidad:

•

Establecer las posibles variaciones espaciales y temporales del volumen de agua, se deben medir periódicamente los niveles hidráulicos

6

MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA EL MONITOREO DE AGUAS Productividad.

•

•

Sus variaciones pueden deberse a modificaciones en la reserva de los acuíferos, o a cambios en el rendimiento de los pozos. En los ámbitos sobre-explotados, la productividad generalmente manifiesta una disminución a medida que progresa el tiempo de extracción

7

MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA EL MONITOREO DE AGUAS Espacial:

8

MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA EL MONITOREO DE AGUAS Temporal: •

•

•

•

Es la frecuencia con que se efectúan los registros del monitoreo y depende fundamentalmente de la finalidad del mismo. En regiones donde se aplica riego, es común que se realice un monitoreo en época de riego y otro en época de secano, para establecer si existen variaciones en la posición de la superficie hidráulica y en la composición química del agua subterránea, derivada esta última, de la aplicación de fertilizantes y plaguicidas. Si el objetivo es establecer la variación, se realiza un monitoreo al finalizar el período de exceso en el balance hídrico y otro al finalizar el período de déficit. Si la finalidad es verificar la recarga y la descarga, deben acompañarse con registros del nivel piezométrico en el semiconfinado. 9

MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA EL MONITOREO DE AGUAS Muestreo:

•

Proceso de recolección de muestras para medir parametros en campo y laboratorio.

10

•

Muestra en blanco: Contenido de frasco del frasco con Concentración de las Sustancias a analizar conocida por el laboratorio (Agua destilada).

11

MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA EL MONITOREO DE AGUAS Consideraciones para el muestreo:

•

•

•

Los componentes químicos mayoritarios no requieren de un tratamiento especial para su conservación y normalmente se los envasa en botellas de plástico, sólo las muestras para determinar compuestos nitrogenados, especialmente NO3 y NO2, necesitan mantenerse enfriadas hasta su entrega en el laboratorio. Para el muestreo de hidrocarburos (HC) es necesario emplear recipientes de vidrio color marrón, para evitar la fotoalteración, acidificar con HCl hasta un pH de aproximadamente 3 y mantener la muestra enfriada a 3ºC. Una precaución insoslayable consiste en evitar contaminaciones “cruzadas”, por el uso del mismo equipo de muestreo en sondeos con agua contaminada, en otros que no lo están.

12

MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA EL MONITOREO DE AGUAS Consideraciones para el muestreo: •

•

•

Los metales pesados (Cr, As, Pb, Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, Ni), también requieren acidificación a pH 2 pero con HNO3, envases de vidrio color marrón y enfriamiento. Para establecer el contenido biológico del agua subterránea es necesario purificar el punto de toma a fin de eliminar las bacterias ambientales; para ello se lo somete a una llama, normalmente generada por un hisopo con alcohol, durante 1 o 2 minutos. Posteriormente se toma la muestra en un recipiente estéril, que debe enviarse enfriado al laboratorio, antes de transcurridas 24 horas. El muestreo de plaguicidas organoclorados y organofosforados, que son tóxicos para el ser humano en concentraciones muy pequeñas, requiere de un tratamiento especial en el momento de la toma, a fin de lograr un concentrado de los mismos; por ello, el muestreo debe realizarlo personal capacitado. Son válidas para este grupo las precauciones citadas en HC, respecto a evitar la contaminación cruzada por el empleo de muestreadores impregnados con las sustancias a detectar.

13

Preparación de Materiales para el Muestreo •

Se prepara los frascos y solicita al Laboratorio los preservantes químicos y blancos de botella. a.- hasta 5 puntos considerar un blanco b.- de 6 a 15 puntos considerar 02 blancos c.- de 16 a 25 puntos considerar 03 blancos

•

Verificar la limpieza e idoneidad de los frascos.

14

•

Para ensayo de sólidos sedimentables y oxígeno disuelto colectar muestra duplicada. a.- Hasta 5 puntos de muestreo 01 duplicado. b.- Hasta 10 puntos de muestreo 02 duplicados. c.- Superior a 10 puntos 20% de duplicados.

15

Equipos de medición de campo Preparación de los Equipos de Campo.

Oxímetro

Calibrando los equipos de campo

Potenciómetro

16

Recolección de la Muestra

•

Se colecta la muestrea siguiendo las instrucciones o normas:

•

Instrucción

•

Desplazarse al punto de muestreo

•

Registrar el punto de muestreo con el GPS

17

Para la toma de muestra

•

•

•

•

Enjuagar el frasco 2 ó 3 veces con la muestra que se va a colectar. Para parámetros fisicoquímicos llenar completamente el frasco. Si la muestra requiere preservante, dejar un espacio de 1x100 de la capacidad del frasco. Luego agregar el preservante. Colectar muestra en un recipiente y medir pH y Temperatura. 18

Muestreo de Agua de Mar

19

Puntos de Muestreo: - Para muestreo en playa. Internarse a 5 m. de la línea de orilla, frente a conducto emisor. - Para el muestreo mar adentro. A 200 m. del final del emisor, siguendo la dirección de la corriente.

20

Muestreo en Agua de Mar

colectando muestra de agua de mar 21

Muestreo en Agua de Mar

TMU colectando muestra de agua de mar 22

Muestreo de Aguas Residuales y Aguas Servidas

23

Para la toma de muestra simple

A. Para canales y colectores - Tomar la muestra en el centro del canal, donde el flujo sea turbulento

b. Para red de alcantarillado Atar el recipiente muestreador e introducir en el agua residual completamente y extraer la muestra

24

c. Para descargas libres Se introduce el muestreador en la descarga y transferir de inmediato al recipiente o de ser posible, tomar directamente en el recipiente.

25

Muestreo de Agua Residual

Descarga de agua residual, colectando la muestra. 26

Muestreo de Agua Residual

trasvasando la muestra al recipiente

27

Muestreo de Agua Residual

alista la muestra para llevarlo al cooler 28

Muestreo en Agua de Río

29

Punto de muestreo

Para muestra en orilla 







Internarse a una distancia adecuada adentro de la línea de la orilla. Se ubicarán estaciones de muestreo en zona de mezcla. Y aguas abajo a 300 metros aproximadamente Todas las estaciones de muestreo deben estar identificados con coordenadas UTM. 30

Muestreo en la descarga del efluente

realizando las mediciones in situ 31

Toma de muestra aguas abajo

enjuagando el recipiente para el muestreo 32

Muestreo en Agua de Lagunas y Lagos

33

Puntos de Muestreo: - Para muestreo en orilla: Ubicarse frente al foco emisor e internarse 5 m. laguna adentro. - Para muestreo Laguna adentro: Ubicarse a una distancia adecuada al final del emisor, siguiendo la dirección de la corriente prevaleciente.

34

Muestreo de agua de laguna

Toma de muestra en laguna 35

Muestreo en Agua Potable y Agua de Pozo

36

Para la toma de muestra simple: a.- Muestreo en grifos: - Limpiar el orificio de la salida. - Dejar correr 3 minutos y tomar la muestra directamente.

b.- Muestreo en tanque de almacenamiento: - Sumergir el frasco en el agua con el cuello hacia abajo hasta una profundidad de 15 a 30 cm. Y llenar el frasco 37

•

Muestreo en Pozo

- Si el pozo cuenta con un grifo proceder como en (a) - Si no cuenta con grifo, atar a una cuerda un balde y tomar la muestra con sumo cuidado.

38

Muestreo en Pozo

Vista de toma de muestra en pozo 39

Muestra compuesta

•

•

•

•

Tomar muestras a intervalos de tiempo establecido. Dependiendo de la carga del caudal. Trasvasar la muestra al recipiente de almacenamiento. Antes de trasvasar la muestra compuesta a los recipientes homogenizar el contenido en el balde.

40

Muestra Compuesta

41

Muestra compuestao

42

Muestra Puntual

43

PARAMETROS • • • • • • • • •

Oxigeno. DBO. Nutrientes. pH. Sustancias Toxicas. Temperatura. Turbidez. Coliformes Fecales. Aceites y grasas.

44

OXIGENO DISUELTO •

•

•

De todos los parámetros que caracterizan a un RR HH, el nivel de oxígeno en el agua es uno de los mejores indicadores de la salud del RR HH. Un RR HH con poco oxígeno o no, no puede soportar niveles saludables de vida animal o vegetal. A diferencia de muchos de los problemas que padecen los RR HHs, las consecuencias de un rápido descenso de oxígeno establecidos en forma rápida y los animales deben trasladarse a las zonas con mayores niveles de oxígeno o perecer. Este impacto inmediato hace que la medición del nivel de oxígeno un medio importante para evaluar la calidad del agua.

45

DBO •

•

•

•

Demanda bioquímica de oxígeno mide la cantidad de oxígeno que los microorganismos consumen, mientras que la descomposición de materia orgánica, sino que también mide la oxidación química de la materia inorgánica (es decir, la extracción de oxígeno del agua a través de una reacción química). La tasa de consumo de oxígeno se ve afectado por una serie de variables, incluyendo la temperatura, la presencia de determinados tipos de microorganismos, y el tipo de material orgánico e inorgánico en el agua. El papel de la demanda bioquímica de oxígeno en la DBO del ecosistema afecta directamente a la cantidad de oxígeno disuelto. Cuanto mayor sea la DBO, el oxígeno se agota más rápidamente. Esto significa menos oxígeno disponible para los organismos acuáticos. DBO es afectada por los mismos factores que afectan a OD. El cloro también puede afectar las mediciones de DBO. En algunas muestras de agua, el cloro se disipe el plazo de 1-2 horas de estar expuesto a la luz. Sin embargo, si se toma muestras en aguas con mucho cloro, como los del punto de descarga de efluentes de una planta de tratamiento de aguas residuales, puede ser necesario para neutralizar el cloro con tiosulfato de sodio.

46

NUTRIENTES •

Los nutrientes son sustancias químicas utilizadas para el mantenimiento y crecimiento que son críticos para la supervivencia. Las plantas requieren una serie de nutrientes, carbono, nitrógeno, fósforo, oxígeno, silicio, magnesio, potasio, calcio, hierro, zinc y cobre para crecer, reproducirse y protegerse de la enfermedad. De estos nutrientes, nitrógeno y fósforo son especialmente preocupantes en los RR HHs por dos razones:  –

 –

•

son dos de los nutrientes más importantes esenciales para el crecimiento de plantas acuáticas, y la cantidad de estos nutrientes está entregados a los RR HHs se ha incrementado significativamente.

La eutrofización es una condición en la que las altas concentraciones de nutrientes estimular la excesiva proliferación de algas, que luego se agotan el oxígeno a medida que se descomponen.

47

pH •

•

•

•

•

El monitoreo rutinario de un cuerpo de agua debe proporcionar información de referencia sobre el Ph. Disminuciones imprevistos en el pH pueden ser indicaciones de la lluvia ácida, la escorrentía de los suelos ácidos, o contaminación por productos químicos agrícolas. Los valores de pH fuera del rango esperado de 5,0 a 10,0 se debe considerar como indicadores de contaminación industrial o algún evento catastrófico. El pH del agua es fundamental para la supervivencia de la mayoría de las plantas y animales acuáticos. Muchas especies tienen problemas para sobrevivir si bajan los niveles de pH inferior a 5,0 ni superior a 9.0. Pequeños cambios en el pH del agua puede afectar la solubilidad de algunos metales como el hierro y el cobre. Tales cambios pueden influir en la vida acuática indirectamente. 48

pH Varios otros factores también determinan el pH del agua, incluyendo: actividad bacteriana; turbulencia del agua; componentes químicos de la escorrentía que fluye en el cuerpo de agua; desbordamientos de aguas residuales, impactos de otras actividades humanas, tanto dentro y fuera de la cuenca de drenaje (por ejemplo, el drenaje ácido de minas de carbón, derrames accidentales, y la lluvia ácida). • • •

• •

49

SUSTANCIAS TOXICAS •

•

•

•

Hay dos clases generales de los contaminantes tóxicos, los metales y compuestos orgánicos. Los metales tóxicos incluyen mercurio, plomo, cadmio, cromo y cobre. Algunos de estos metales (por ejemplo, cobre) son requeridos en pequeñas concentraciones para los procesos metabólicos, pero son tóxicos a niveles más altos. Los compuestos orgánicos de interés como los HAP y varios más sintético que ya no se producen, tales como los PCB y el DDT . Muchos contaminantes, incluido el DDT y los PCB, han sido prohibidos en los Estados Unidos desde la década de 1970, pero son muy estables químicamente y persistir en los sedimentos bentónicos mucho tiempo después de la fuente de contaminación ha disminuido.

Toxicidad Las toxinas pueden afectar a los animales en un ecosistema de RR HH a través de la toxicidad aguda o crónica.

50

TEMPERATURA •

•

•

•

La temperatura, probablemente el parámetro más fácil de medir, es un factor decisivo que influye en varios aspectos del ecosistema. Temperatura juega muchos papeles en el RR HH. A medida que aumenta la temperatura, la capacidad del agua para mantener el oxígeno disuelto disminuye. La temperatura del agua también influye en la tasa de fotosíntesis de las plantas, la tasa metabólica de los organismos acuáticos, y la sensibilidad de los organismos a los desechos tóxicos, parásitos y enfermedades. La temperatura óptima (que varían con la especie y su etapa de la vida) permiten a los organismos para funcionar a la máxima eficiencia. El lento cambio de temperatura que viene con las estaciones del año permite a los organismos aclimatarse, mientras que los rápidos cambios pueden afectar negativamente a las plantas y los animales. La temperatura no es generalmente constante de la superficie del agua hasta el fondo. Un RR HH es la temperatura del agua es una función de:  –  –  –  –  –  –

La profundidad; La temporada; La cantidad de la mezcla por el viento, las tormentas y las mareas; grado de estratificación (capas); La temperatura del agua que fluye desde los tributarios, y  la influencia humana (por ejemplo, la liberación de aguas pluviales urb anas, el agua caliente de alta de las centrales eléctricas). 51

TURBIDEZ •

•

•

• •

•

Las medidas de turbidez indican el grado de su claridad o traslúcido. Existen varios tipos de turbidez del agua causa material: suspensión las partículas del suelo (incluyendo arcilla, limo y arena); pequeños organismos flotantes (por ejemplo, el fitoplancton, zooplancton y bacterioplancton), y pequeños fragmentos de plantas muertas. Escorrentía natural, la turbulencia del agua de las tormentas y el oleaje puede provocar turbidez del agua. Los sedimentos también puede ser perturbado por los animales que se alimentan del fondo, agregando a la turbidez del agua. 52

COLIFORMES TOTALES Y COLIFORMES FECALES •

•

•

•

No todos los coliformes son de origen fecal. coliformes totales: comprende la totalidad del grupo. coliformes fecales: aquellos de origen intestinal.

Desde el punto de vista de la salud pública esta diferenciación es importante puesto que permite asegurar con alto grado de certeza que la contaminación que presenta el agua es de origen fecal. 53

ACEITES Y GRASAS •

•

•

•

•

Compuestos orgánicos constituidos principalmente por ácidos grasos de origen animal y vegetal, así como los hidrocarburos del petróleo. Algunas de sus características más representativas son baja densidad, poca solubilidad en agua, baja o nula biodegradabilidad. Iterfieren con el intercambio de gases entre el agua y la atmósfera. No permiten el libre paso del oxígeno hacia el agua, ni la salida del CO2 del agua hacia la atmósfera; además de interferir con la penetración de la luz solar. Las principales fuentes aportadoras de grasas y aceites son los usos domésticos, talleres automotrices y de motores de lanchas y barcos, industria del petróleo, rastros, procesadoras de carnes y embutidos e industria cosmética. Grupo de sustancias susceptibles de disolverse en hexano, incluyendo ácidos grasos, jabones, grasas, ceras, hidrocarburos, aceites. 54