Validación metodológica para la determinación de sedimentos
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Resumen: B-048 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006 Validación metodológica para la determinación de sedimentos suspendidos en ríos aluviales. 1 1 1 Sartirana, Marta C. - Suárez, Paola A. - Gómez, Edgardo E. - Orfeo, Oscar 2 1. Asignatura Geología (FACENA-UNNE) 2. CECOAL (CONICET) y FACENA (UNNE) Casilla de Correo 291 – 3400 Corrientes – Argentina E.Mail: [email protected] Antecedentes De todos los sedimentos que transporta un río, los que se trasladan suspendidos en el agua son cuantitativamente los más importantes y su determinación resulta un aspecto central en cualquier investigación sobre el tema, a fin de evitar errores en los cálculos y gruesas distorsiones en la interpretación ambiental. Estos materiales finos no solo provienen de las áreas de cabeceras, sino que son incorporados a través de toda la red de escurrimiento, debido tanto a procesos naturales como inducidos por actividad antrópica. Aunque no necesariamente reviste carácter espectacular, la descarga de sólidos suspendidos siempre es significativa por su constante presencia en cursos aluviales, ameritando especial atención en su estudio. Por sus implicancias físicas, químicas y biológicas, el registro de la concentración de sedimentos suspendidos en el agua tiene uso generalizado. Con todo, no se reconoce un patrón único de procesamiento de muestras con este fin, aunque es posible identificar tendencias globales en los procedimientos de laboratorio. Habitualmente se emplean con distinto éxito dos técnicas clásicas para obtener este dato: evaporación y filtración (Carvalho, 1994; Colby, 1967; Guy y Norman, 1970). El objeto de este trabajo consiste en realizar un análisis comparativo entre ambos métodos buscando obtener resultados de óptima calidad, que resulten confiables y comparables independientemente de la fuente analítica. Materiales y Métodos Las muestras empleadas en este trabajo fueron extraídas en un tramo del río Bermejo comprendido entre la localidad de Puerto Lavalle (prov. de Formosa) y su desembocadura en el río Paraguay. Se utilizó un captador instantáneo de sedimentos para realizar extracciones a diferentes profundidades del cauce, obteniendo en total 24 muestras en el mes de febrero de 2006. Cada una de ellas fue dividida en partes iguales para realizar las determinaciones de laboratorio que se describen a continuación: 1) La técnica de la evaporación consistió en concentrar por acción del calor la fase líquida de cada muestra, hasta obtener el residuo seco que componen los sólidos suspendidos (y disueltos) totales, observando el siguiente procedimiento: 1a) Tratamiento de la muestra completa: Reposo de la muestra hasta decantación del material sólido Extracción del agua sobrenadante con bomba de vacío Medición del volumen de agua extraído Secado completo del material sólido mediante baños termostáticos Pesado del residuo seco 1b) Determinación de sólidos disueltos: Separación de una alícuota del agua extraída en 1a) Medición volumétrica de la alícuota Trasvasamiento de la alícuota a cápsula previamente tarada Calentamiento en baño termostático hasta evaporación total Pesado del residuo seco y cálculo de la cantidad de sólidos disueltos 1c) Cálculos El peso del residuo seco descontando el peso de los sólidos disueltos, brindó la cantidad de material suspendido en el volumen considerado. La relación entre el volumen evaporado y 1.000 ml determinó la concentración de sedimentos suspendidos expresada en miligramos por litro (mg L-1). 2) La técnica del filtrado consistió en inducir la circulación de la muestra a través de un filtro de membrana (mezcla de ésteres de celulosa puros y biológicamente inertes) de 0,45 µm de porosidad para permitir exclusivamente el paso de la fase líquida, observando el procedimiento que sigue: 2a) Tratamiento de la muestra: Tara de filtros previamente deshidratados en estufa Filtrado de un volumen conocido de muestra previamente homogeneizada en forma mecánica. Deshidratación de los filtros en estufa. Pesado de filtros en balanza de precisión Resumen: B-048 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006 2b) Cálculos: La diferencia entre peso inicial y final de los filtros, brindó la cantidad de material suspendido en el volumen considerado. La relación entre el volumen filtrado y 1.000 ml determinó la concentración de sedimentos suspendidos expresada en miligramos por litro (mg L-1). Como medida de control adicional, se midió la turbidez de las muestras originales a fin de identificar potenciales valores anómalos en los resultados obtenidos por gravimetría. Para ello se utilizó un turbídímetro nefelométrico de laboratorio que expresa los valores en Unidades Nefelométricas de Turbidez (NTU). Discusión de resultados El uso del método basado en la evaporación se vincula con la sencillez del instrumental requerido, la escasa demanda de control durante el procesamiento y la retención de todas las fracciones detríticas presentes en la muestra. La precisión de esta técnica aumenta con la cantidad de partículas suspendidas. Entre sus desventajas, además de resultar comparativamente lento en relación al método del filtrado, se destaca la precipitación de compuestos disueltos, los cuales deben ser ponderados y deducidos del peso obtenido de material detrítico para alcanzar resultados precisos. Para llevar a cabo la técnica del filtrado la mayoría de los especialistas dedicados al análisis de agua acepta que el límite entre la fase disuelta y particulada en una suspensión es igual a 0,45 µm. En consecuencia el empleo de filtros con dicho tamaño de poro resulta un medio adecuado para la retención de sólidos suspendidos totales, sin interferencia de la fase disuelta. El tiempo demandado por este análisis es variable ya que se relaciona con la cantidad de partículas presentes, su tamaño y el volumen filtrado. No presenta limitaciones insalvables para procesar muestras con bajas concentraciones, en cambio cuando éstas son demasiado elevadas o presentan abundantes partículas muy finas (arcillas), el filtrado se retarda excesivamente por sobreobturación de poros. Dicho inconveniente se minimiza reduciendo el volumen de muestra mediante la obtención de una alícuota representativa. En la Fig.1 se aprecia la concentración de sedimentos suspendidos de las muestras analizadas, empleando las técnicas analíticas descriptas con anterioridad. Estos resultados resultan concordantes entre si y acompañan las variaciones registradas en la turbidez del agua, por lo que pueden asumirse como válidos los datos obtenidos. Lo dicho implica que con las concentraciones empleadas en esta experiencia los métodos utilizados pueden considerarse igualmente válidos. Turbidez (NTU) CC5 CC3 CC1 PV5 PV3 PV1 EC5 EC3 EC1 PL5 2500 2300 2100 1900 1700 1500 1300 PL3 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 PL1 Concentración (mg/l) Comparación entre métodos Lugar de muestreo Filtrado Evaporación NTU Fig.1 Concentración de sedimentos suspendidos y turbidez de las muestras analizadas Las mediciones de turbidez de las muestras de agua permitieron su correlación con la concentración de sedimentos suspendidos y descartar la interferencia de datos que puedan ser considerados erráticos, tal como puede apreciarse en las Figuras 2 y 3. Resumen: B-048 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006 Relación general 3000 Turbidez (NTU) 2500 2000 1500 1000 500 0 0 5000 10000 15000 20000 25000 Concentración por filtrado (mg / l) Fig. 2 Relación entre turbidez y concentración de sedimentos suspendidos obtenidos por el método del filtrado. Relación General Turbidez (NTU) 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 5000 10000 15000 20000 25000 Concentración por evaporación (m g/l) Fig. 3. Relación entre turbidez y concentración de sedimentos suspendidos obtenidos por el método de la evaporación. La escasa dispersión de los valores graficados permite asumir una aceptable confiabilidad en los resultados obtenidos. Conclusiones Con los datos alcanzados se calculó una concentración media de sedimentos suspendidos en el río Bermejo igual a 8 g/l, la cual resulta comparable con los antecedentes del tramo considerado en igual período del año (Orfeo, 1999). Para dichos valores de concentración los métodos de cálculo basados en el filtrado y en la evaporación de muestras son comparables y ambas técnicas pueden ser usadas indistintamente sin detrimento de la calidad de la información. Esta validación metodológica debería ser revisada en condiciones diferentes a las que aquí se presentan. En este sentido, valores de concentración de sedimentos suspendidos superiores a los empleados en esta comparación, confirmaría el uso indistinto de ambos métodos. En cambio valores inferiores de concentración, es decir comparables a los registrados en la mayoría de los ríos y arroyos del nordeste argentino (Orfeo, 1986), aconsejaría el uso del método del filtrado para evitar el error intrínseco que el método de la evaporación introduce con bajas concentraciones de sedimentos. Bibliografía Carvalho, N.O., 1994. Hidrossedimentología Prática. CPRM – ELECTROBRAS, Rio de Janeiro, 372 pp. Colby, B.R. (1967) Fluvial sediments. A summary of source, transportation, deposition and measurement of sediment discharge. U. S. Geological Survey, Bulletin 1181 A, 47 pp. Guy, H and Norman, V. (1970) Field methods for measurement of fluvial sediments. U.S.Geological Survey, Techniques of water resources investigations, Chapter C2, 59 pp. Orfeo, O., 1986. Estudio sedimentológico de ambientes fluviales del Chaco del Chaco Oriental. Revista Ambiente Subtropical, 1: 6072. Orfeo, O., 1999. Sedimentological characteristics of small rivers with loessic headwaters in the Chaco, South America. Quaternary International, 62: 69-74.
