Principios Técnicos en la Investigación de Suelos y Aguas Subterráneas

Escenarios y Vías de Exposición en Emplazamientos Contaminados

Para un escenario de exposición que involucra la ingesta de suelo, la clasificación correcta es onsite (en el emplazamiento), ya que el contacto con la fuente de contaminación ocurre directamente en el lugar. Además de la ingesta de suelo, otras vías de exposición relevantes que se podrían haber incluido en el modelo conceptual para el receptor descrito son:

• Ingesta de agua contaminada: Consumo de aguas subterráneas o superficiales afectadas por el contaminante.
• Inhalación de partículas: Respiración de polvo o partículas de suelo contaminado que se encuentran en suspensión en el aire.
• Contacto dérmico: Contacto directo de la piel con el suelo contaminado.

Funcionamiento del Detector de Fotoionización (PID)

Un Detector de Fotoionización (PID) es un instrumento utilizado para medir compuestos orgánicos volátiles (COVs o VOCs, por sus siglas en inglés) y otros gases. Su principio de funcionamiento se basa en los siguientes pasos:

1. Emisión de Fotones: La lámpara del PID emite fotones de alta energía en la región del ultravioleta de vacío del espectro electromagnético.
2. Ionización del Gas: Estos fotones impactan en las moléculas del gas de muestra. Si la energía de los fotones es superior al potencial de ionización del gas, las moléculas se ionizan, perdiendo un electrón y generando iones con carga positiva.
3. Detección de Corriente: La ionización ocurre dentro de un campo eléctrico generado entre dos electrodos. Los iones cargados son atraídos por los electrodos, lo que produce una corriente eléctrica medible.
4. Medición de Concentración: La intensidad de esta corriente es directamente proporcional a la concentración del gas. El resultado se muestra en comparación con un gas de calibración de referencia (como el isobutileno).

Este método es eficiente, asequible y de uso inmediato, permitiendo medir concentraciones en rangos desde partes por millón (ppm) hasta partes por billón (ppb).

Propiedades del Contaminante para su Detección con PID

Para que un contaminante pueda ser detectado por un PID, debe cumplir dos condiciones fundamentales:

• Debe encontrarse en estado gaseoso o ser lo suficientemente volátil para pasar a fase de vapor.
• Su potencial de ionización debe ser inferior a la energía de la lámpara UV del equipo (expresada en electronvoltios, eV).

Componentes de un Pozo de Monitoreo: Tramo Ciego y Ranurado

La correcta instalación de un piezómetro o pozo de monitoreo es crucial para obtener muestras de agua representativas. Consta de dos secciones principales en su tubería:

• Tramo Ranurado (Filtro o Screen)

  Es la sección inferior de la tubería, que presenta ranuras o perforaciones para permitir que el agua del acuífero entre en el pozo. Sus características clave son:

  • Ubicación: Debe instalarse en la zona saturada del acuífero que se desea muestrear. Su longitud debe ser suficiente para abarcar las fluctuaciones estacionales del nivel piezométrico, asegurando que siempre haya una sección en contacto con el agua.
  • Función: Facilita la entrada de agua mientras impide el paso de partículas finas del suelo, evitando la colmatación del pozo.

• Tramo Ciego (Tubería Lisa o Casing/Riser)

  Es la tubería de pared sólida y sin ranuras que se extiende desde la parte superior del tramo ranurado hasta la superficie del terreno. Su función es aislar el pozo de las capas superiores del subsuelo y conducir el agua hacia la superficie para su muestreo.

Diferencias Fundamentales entre Desarrollo y Purga de Pozos

Aunque ambos procesos implican la extracción de agua de un pozo de monitoreo, sus objetivos, métodos y momentos de aplicación son distintos.

Desarrollo del Pozo

• Objetivo: Limpiar el pozo inmediatamente después de su construcción y restaurar las condiciones hidráulicas del acuífero circundante. El desarrollo elimina los finos (arcillas, limos) introducidos durante la perforación, que pueden obstruir el filtro y el empaque de grava.
• Momento: Se realiza una única vez, aproximadamente 24 horas después de la instalación del pozo, para permitir que los materiales de sellado fragüen.
• Método: Implica un bombeo de alta energía y gran caudal (overpumping), utilizando bombas sumergibles o inyección de aire (air-lift). El proceso continúa hasta que el agua extraída es clara y libre de sedimentos. Para mayor seguridad, se verifica que parámetros como el pH, la conductividad y la turbidez se estabilicen.
• Post-proceso: Tras el desarrollo, se debe esperar otras 24 horas para que el nivel del agua en el pozo se estabilice antes de realizar cualquier muestreo.

Purga del Pozo

• Objetivo: Eliminar el agua estancada dentro del pozo (principalmente en el tramo ciego) que no es representativa de las condiciones reales del acuífero. Esta agua ha estado en contacto con la atmósfera y los materiales del pozo, alterando su composición química.
• Momento: Se realiza siempre, justo antes de tomar una muestra de agua.
• Método: Se utiliza un bombeo de bajo caudal, similar al que se usará para el muestreo, para minimizar la alteración del acuífero. El criterio para finalizar la purga es la estabilización de los parámetros físico-químicos (pH, conductividad, potencial redox, oxígeno disuelto) en tres mediciones sucesivas, o bien, la extracción de un volumen equivalente a 3-5 veces el volumen de agua contenido en el pozo.
• Equipamiento: Se puede realizar manualmente (con bailer) o con bombas de bajo caudal.

Diseño y Construcción de un Piezómetro de Monitoreo

La correcta construcción de un piezómetro es esencial para garantizar su integridad y la representatividad de las muestras. A continuación, se describen los elementos clave de su instalación desde el fondo hasta la superficie:

1. Tapón de Fondo: Se coloca en la base de la tubería para evitar la entrada de sedimentos desde abajo y el sifonamiento del pozo.
2. Tramo Ranurado (Filtro): Como se mencionó, debe estar posicionado frente al intervalo del acuífero que se desea investigar. Su longitud debe ser adecuada para contemplar las fluctuaciones estacionales del nivel freático.
3. Empaque de Grava (Filtro anular): En el espacio anular (el hueco entre la tubería del pozo y la pared de la perforación, típicamente de 2 pulgadas o 5 cm), se coloca un empaque de arena de sílice o grava de granulometría controlada. Este material estabiliza el pozo, previene el colapso de la formación y crea una zona de alta permeabilidad alrededor del filtro. El empaque debe extenderse aproximadamente 0.5 metros por encima del tramo ranurado.
4. Sello de Bentonita: Sobre el empaque de grava se instala un sello de bentonita (en forma de pellets o lechada) con un espesor de 0.5 a 2 metros. La bentonita es una arcilla expansiva que, al hidratarse, crea un sello impermeable. Su función es aislar hidráulicamente la zona de muestreo, evitando la contaminación cruzada desde la superficie o desde otros acuíferos superiores.
5. Lechada de Cemento: Desde la parte superior del sello de bentonita hasta la superficie, el resto del espacio anular se rellena con una lechada de cemento o una mezcla de cemento-bentonita. Este relleno proporciona soporte estructural y sella definitivamente el pozo.
6. Terminación en Superficie: El pozo finaliza en una arqueta de protección con tapa, generalmente a ras de suelo o ligeramente elevada, para protegerlo de daños y del acceso no autorizado.

Tipos Principales de Alteración de Muestras Ambientales

Durante la toma y manipulación de muestras de suelo o agua, pueden ocurrir alteraciones que comprometan su representatividad. Los dos tipos principales de alteración son:

Pérdida de Constituyentes de Interés

Este fenómeno ocurre cuando los contaminantes presentes en la muestra se pierden o su concentración disminuye antes del análisis. Algunos ejemplos son:

• Volatilización: Pérdida de compuestos volátiles (COVs) por sobrecalentamiento del testigo de suelo durante la perforación o por una aireación excesiva de una muestra líquida al trasvasarla al recipiente.
• Degradación: Alteración química o biológica de los contaminantes debido a un muestreo no inmediato o a condiciones de almacenamiento inadecuadas (ej. falta de refrigeración).
• Fugas: Pérdida de muestra o de volátiles por un sellado deficiente de los contenedores de almacenamiento.

Contaminación Cruzada

Consiste en la introducción de sustancias ajenas en la muestra, que pueden dar lugar a falsos positivos o a una sobreestimación de la concentración real del contaminante. Ejemplos comunes incluyen:

• Contaminación por equipos: Introducción de grasas, aceites lubricantes o gases de escape de la maquinaria de perforación.
• Contaminación por herramientas: Reutilización de utensilios de muestreo (cucharas, bailers, etc.) sin una descontaminación rigurosa entre puntos de muestreo.
• Contaminación ambiental: Exposición de la muestra al aire contaminado o a un sellado deficiente de los recipientes que permite la entrada de contaminantes externos.