GUÍA PARA LA TOMA, CONSERVACIÓN Y

TRANSPORTE DE MUESTRAS DE AGUA

SUBTERRÁNEA

MVOTMA/DINAMA/DCA/DEA/G001

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VERSIÓN 1

15 DE JULIO DE 2004

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Alejandro Oleaga Bazterrica

aoleaga@dinama.gub.uy

Departamento de Emisiones al Ambiente

División Control Ambiental

Dirección Nacional de Medio Ambiente

Ministerio de Vivienda, Ordenamiento Territorial y Medio Ambiente

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1 INTRODUCCIÓN

Desde tiempo atrás, se ha reconocido la necesidad de disponer de procedimientos de colecta de agua subterránea que permitan obtener muestras representativas de las condiciones existentes en el sector acuífero de interés.

Se ha observado que la mayor parte de los errores se deben a un muestreo deficiente, falencia que no puede resolverse con el más preciso análisis. Usualmente, el costo de obtención de un muestreo representativo es insignificante respecto de los que se podría incurrir en una acción basada en la interpretación de datos erróneos.

Esta guía provee elementos para la realización de muestreos hidroquímicos rutinarios cuyo fin sea obtener resultados confiables, repetibles y representativos. Cuando ha sido posible, se han tomado recomendaciones de organismos y técnicos de reconocido prestigio internacional, y en ocasiones basándose en la experiencia de la Dirección Nacional de Medio Ambiente.

2 OBJETIVOS Y ALCANCE

El presente documento procura ser una guía descriptiva de un conjunto de operativas necesarias para asegurar que la muestra de agua subterránea a colectar sea representativa de la zona saturada del acuífero en el sitio elegido.

Se abarca la totalidad de elementos que componen el muestreo: operativa previa, medición de parámetros en sitio, toma, conservación y transporte de la muestra. Se pretendió ser abarcativo, pero no excluyente respecto de nuevos equipamientos o procedimientos desarrollados o a desarrollarse.

Esta guía se limita a los procedimientos necesarios para cumplir los objetivos trazados, no cubriendo aspectos tales como la determinación de la ubicación adecuada del pozo, profundidad y litología atravesada, así como su diseño, colocación de filtros, construcción y desarrollo, ni diseño de campañas de muestreo (frecuencia y distribución de sitios de colecta).

3 OPERATIVA PREVIA A LA SALIDA A CAMPO

1.1 Documentación de campo

Es conveniente realizar una lista detallada de los materiales necesarios, la cual permita evaluar la disponibilidad de todo el material necesario. Asimismo, en general y previo a la salida a campo, se debe contar con: libreta de apuntes, planillas y protocolo de muestreo, mapas, y manuales de uso y calibración de equipos.

1.2 Información básica

Se deben especificar las especies o parámetros a determinar para definir la metodología de trabajo y el equipamiento necesario. Información de muestreos antecedentes es de suma utilidad para la planificación del trabajo a realizar. También, es necesario contar con información de las características del acuífero, profundidad y objetivos del muestreo (especies o parámetros a determinar), ubicación y acceso al pozo, y sus características constructivas y operativas. Esta información es precisa para determinar el volumen a purgar, caudal y equipo de extracción, y la necesidad de fuente de energía externa.

1.3 Equipamiento y material auxiliar

Conjuntamente con la documentación e información básica, se debe reunir y verificar el funcionamiento del equipamiento a utilizar, destacándose:

- Medidores portátiles a utilizar (pH, temperatura, conductividad eléctrica, potencial redox, oxígeno disuelto).

- Celda de circulación continua de agua para medidores portátiles

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- Soluciones de calibración de equipos, agua destilada, reactivos y conservantes químicos, etc.

- Equipo de extracción y conducción de agua - Dispositivos de toma de muestras - Instrumental para filtrado - Elementos para medición de alcalinidad en campo - Envases (con tapa y contratapa) para las muestras - GPS - Recipientes para la conservación de las muestras - Medidores de nivel piezométrico - Equipos para lavado y descontaminación del instrumental - Material auxiliar, de seguridad e higiene (guantes, lentes, rollos de papel, cinta

adhesiva, lápiz, marcador indeleble, bolsas de plástico, etc.)

1.3.1 Acondicionamiento de medidores portátiles

Los medidores portátiles son herramientas de gran utilidad y precisión, pero deben ser adecuadamente utilizados, calibrados y almacenados. Para ello es necesario realizar calibraciones periódicas con soluciones adecuadas para ello, y en toda ocasión deben ser guardados en las soluciones recomendadas por el fabricante para preservar la integridad de los sensores y la calibración realizada.

En la siguiente tabla se indican las características recomendables para medidores, soluciones de calibración, periodicidad de calibración y puntos de lectura.

Parámetro a medir Periodicidad de calibración

Precisión de medidores y

soluciones de calibración

Puntos de calibración

Oxígeno disuelto

-Previo a cada campaña, en cada cambio de membrana, luego de 10 mediciones o ante un cambio brusco en valores. -Al final de la campaña se debe medir nuevamente un testigo de calibración

< 0.1 mg/l 1

Conductividad eléctrica Ídem anterior < 1 µmhos/cm 1

PH Ídem anterior 0.1 a 0.01 unidades de pH 2 o 3

Eh (Potencial ReDox) Ídem anterior < 1 mV 1

Tabla 3.1 Recomendaciones para calibración y uso de medidores portátiles.

1.3.2 Envases

Los envases deberán ser nuevos, contar con tapa y contratapa a presión que permitan un cierre fácil, hermético y sin burbujas de aire, siendo de un material tal que no reaccione con la muestra. En general serán de polietileno, polipropileno o PVC, pero para muestreo de compuestos orgánicos se utilizarán envases de vidrio oscuro.

La capacidad se deberá definir en función de los requerimientos del laboratorio. En la tabla 4.3 se indican materiales recomendados y volúmenes usuales requeridos para cada elemento o especie a analizar.

En caso de que sea necesario utilizar material usado, se deberá realizar su lavado y descontaminación de acuerdo a lo indicado en los apartados 3.3.3 y 4.4.1.

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1.3.3 Lavado y descontaminación de equipos

Todo el instrumental deberá ser lavado con agua destilada o deionizada tras su uso en cada sitio. En caso de muestreo para determinación de elementos traza, y contaminantes se deberá limpiar profundamente todo el equipamiento utilizado (bomba, medidor de nivel, sensores, etc) para evitar contaminación cruzada.

En todos los casos la limpieza y descontaminación se realizará de acuerdo a las condiciones dadas por el fabricante. No obstante, en general la operativa para el lavado o descontaminación del equipo utilizado puede realizarse de acuerdo a los siguientes métodosI:

Cationes mayoritarios y elementos traza 1. Lavado con ácido nítrico o clorhídrico ppa diluido al 30% 2. Enjuagado 3 o 4 veces con agua destilada

Microbiológico 1. Lavado con agua potable (dos veces) 2. Lavado con alcohol 95%, o con metanol (dos veces) 3. Enjuagado con agua potable (tres veces) y agua deionizada (dos veces)

1.4 Equipo de extracción

Al extraer agua se provoca un descenso del nivel piezométrico y un incremento en la velocidad de flujo, sometiéndose al medio poroso a esfuerzos mayores a los usuales, induciendo la resuspensión de partículas, y un consecuente incremento de turbiedad y concentración de elementos o especies. Esta adición de sólidos no puede eliminarse con un filtrado ya que también se quitarían los que están integrados naturalmente al flujo subterráneo. Por esto, es necesario que la extracción provoque pequeños descensos de nivel del agua y por ende mínimas alteraciones al flujo subterráneo.

Tanto el equipamiento de extracción como algunas operativas de toma deben elegirse en función de los objetivos de la medición, lo que provoca que no exista un equipamiento único óptimo para la extracción y toma de muestras destinadas a la determinación de toda la gama de elementos, parámetros o especies de mayor estudio en aguas subterráneas. Algunas especies son muy sensibles a las variaciones de presión (p.e. compuestos orgánicos volátiles), aspecto que provoca que la extracción en estos casos no pueda realizarse con equipos que produzcan importantes modificaciones de la carga a la que estaba sometido el flujo. Dentro de estos se puede destacar las bombas sumergibles, de succión (p.e. centrífugas de superficie), de eyector y de vaivén. Además del objetivo de análisis, conocer el uso regular del pozo es conveniente para elegir el equipo y caudal de extracción. Por ejemplo, cuando una perforación es fuente de gran cantidad de agua, la cual se desea caracterizar, es necesario muestrear en condiciones normales de uso, mientras que si se desea evaluar las características del flujo natural del acuífero, el caudal a utilizar en el muestreo será inferior al usual.

En general, las bombas sumergibles colocadas permanentemente en el pozo son adecuadas para el muestreo físico-químico y microbiológico. En el Anexo 5 se indican ventajas y desventajas del muestreo con distintos equipos de extracciónII.

I Para el caso de contaminantes orgánicos se recomienda leer ASTM D5088 (90) II En Paul, D. & Puls, R., 1992; y Karklins, S., 1996 se presenta información más detallada.

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4 OPERATIVA EN CAMPO

1.5 Determinación de información de la obra de captación

Cada pozo debe ser adecuadamente identificado y ubicado, debiéndose definir en éste un punto de referencia con coordenadas y cota conocidas, a partir del cual se tomarán las medidas. La ubicación deberá expresarse en coordenadas planas, de acuerdo a lo utilizado por el Servicio Geográfico Militar en su cartografía 1:50.000. La cota debe ser referida al cero oficial, siendo recomendable su medición con precisión centimétrica.

En el pozo, se debe determinar el diámetro de la boca de pozo, altura (respecto del punto de referencia), profundidad total y al nivel del agua. La medición regular de la profundidad permite evaluar el estado constructivo del pozo. Se recomienda que dicha medición se realice las veces que sea posible, y al menos una vez al año. Ésta debe hacerse posterior a la toma de muestra, para evitar la resuspensión de partículas.

La medición de la profundidad al nivel del agua debe realizarse con una precisión de un centímetro, operativa que debe ser previa al muestreo. Para pozos de más de 60 m de profundidad o hasta el nivel piezométrico, debe verificarse que el instrumento de medición no se estire (Yeskis, D. 2002). Con el fin de evitar contaminación inducida o cruzada, éste debe ser descontaminado antes del uso en otro pozo (ver sección 3.3.3).

1.6 Purgado del pozo

El agua en el tramo de pozo frente a la zona filtrante generalmente se encuentra en circulación debido al flujo natural existente en el acuífero. En cambio, el agua por sobre la zona ranurada se mantiene casi estancada, siendo alterada por fenómenos físico-químicos o bioquímicos diferentes a los que ocurren en el acuífero. La presencia de aire sobre la columna de agua (que genera un gradiente de concentración de oxígeno y CO2 disuelto), la pérdida de gases por la tubería, la lixiviación desde la superficie y cambios químicos producidos por el sello de arcillas o el material del filtro y prefiltro, son fenómenos que hacen necesaria la purga del pozo para obtener una muestra representativa del nivel acuífero investigado.

La succión del dispositivo de extracción deberá colocarse próxima a la parte ranurada, o frente a la zona de aporte en caso de pozos abiertos en roca con el objetivo de minimizar la resuspensión de los sedimentos que se encuentran en el fondo del pozo. A su vez, en superficie, se debe conducir adecuadamente el agua extraída de modo que ésta no sea vector de contaminación al propio u otro pozo.

Es importante indicar que el caudal de purga debe ser inferior al utilizado durante el desarrollo de la perforación.

1.6.1 Criterio del volumen almacenado dentro del pozo

La operación de purga más frecuente es la de extraer varias veces el volumen de agua almacenado en la perforación, siendo usual retirar al menos tres veces dicho volumen para la obtención de una muestra representativa (ver anexo 2). Esta recomendación, eminentemente práctica, puede ser complementada con la aplicación del siguiente criterio como forma de verificar la eliminación del agua estancada, información que permitirá realizar futuras purgas.

Cuando un pozo presenta muy bajo caudal de aporte, el presente criterio es impráctico, ya que no se puede retirar un número mínimo de volúmenes acumulados dentro de la perforación en poco tiempo o sin provocar grandes descensos. En estos casos tampoco se puede obtener una estabilización de parámetros antes de “secar” el pozo, por lo que es recomendable extraer el volumen almacenado por encima de la zona filtrante y esperar la recuperación del pozo al menos una vez antes del muestreo.

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1.6.2 Criterio de la estabilización de parámetros

Como criterio para la purga de un pozo suele utilizarse la estabilización de parámetros, lo cual se produce cuando el agua extraída corresponde a la aportada por el acuífero. Para esto, es necesario realizar mediciones regulares de algunos parámetros (pH, temperatura, Eh, etc.) en la propia línea de extracción. Caudal de extracción, nivel hidráulico y volumen total extraído pueden ser utilizados como indicadores de la estabilización de parámetros para subsecuentes muestreos en el mismo pozo.

En general, el orden de estabilización es pH, temperatura y conductividad eléctrica, seguidos por potencial redox, oxígeno disuelto y turbiedad. Se puede considerar que se han estabilizado los parámetros cuando en al menos tres lecturas consecutivas realizadas con mas de dos minutos de separación o por la mitad del volumen almacenado en el pozo, difieren en menos de los rangos indicados en la Tabla 4.1.

Si el criterio de estabilización es muy exigente se puede provocar que la purga sea innecesariamente prolongada, ya que en ocasiones la propia variación aleatoria de parámetros en el acuífero puede ser superior al criterio definido. La adopción de la turbiedad como criterio puede ser muy conservativo ya que en ocasiones la turbiedad natural del agua subterránea supera los 10 NTU.

Parámetro a medir Criterio de finalización de purga

Oxígeno disuelto +/- 0.2 mg/l

Conductividad eléctrica

+/- 5.0 µmhos/cm si los valores son inferiores a 1000 µmhos/cm +/- 10.0 µmhos/cm si los valores son superiores a 1000 µmhos/cm

PH +/- 0.1 unidad de pH

Temperatura +/- 0.1 ºC

Turbiedad < 5NTU (Unidades Nefelométricas de turbiedad).

(Requerido para metales en muestras sin filtrar; Recomendado para compuestos adsorbidos; Opcional para otros compuestos o elementos)

Eh (Pot.ncial ReDox)

+/- 30 mV

Tabla 4.1 Criterios usuales para definir el final de la purga por el método de estabilización de parámetros. Fuente: Karklins, S., 1996.

1.6.3 Poco flujo - pequeños descensos

Con el avance en el conocimiento hidrogeológico se ha observado que el estudio de grandes unidades hidrogeológicas consideradas homogéneas no ha sido totalmente adecuado. Actualmente se presta mayor atención al conocimiento de las heterogeneidades, no solo en términos geológicos, sino también en los procesos físicos, químicos y biológicos que se producen en el acuífero. Pequeños estratos permeables pueden ocasionar significativas alteraciones de las líneas de flujo, lo que sumado a la importancia de las partículas coloidales en el transporte de contaminantes, incrementan la necesidad de un detallado conocimiento del subsuelo en estudios de contaminación.

En ocasiones, las plumas contaminantes son de un espesor mucho menor que la altura del filtro colocado para detectar el movimiento del contaminante. Asimismo, la extracción de un gran volumen de agua (necesario para cumplir con los criterios anteriores) induce significativas modificaciones en las líneas de flujo, provocando el acceso de agua proveniente de sectores que no se deseaba muestrear.

Problemáticas como las indicadas han inducido el incremento de uso de sistemas de monitoreo de pequeño diámetro y poca altura, habiéndose desarrollado técnicas de purga

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y muestreo de poco flujo y mínimos descensosIII. El objetivo de esta metodología es producir mínimos descensos, por lo que, su medición es la mejor indicación de la distorsión a que se somete el medio.

Es importante que la toma del equipo de extracción se ubique algo por encima del centro del filtro, el cual en general debe presentar una altura inferior a un metro. En general para este método de purga y muestreo se utiliza el criterio de estabilización de parámetros para determinar el tiempo de purgado.

Algunas ventajas del presente método de purga incluyen: - mínima distorsión del agua en torno al pozo dando mayor consistencia al

muestreo, reduciendo variabilidad artificialmente generada - las muestras colectadas son representativas de la carga contaminante (disuelta y

asociada a coloides) - menor mezcla del agua por encima del filtro (estancada) con la aportada por el

acuífero que se desea muestrear - pocos esfuerzos sobre la formación al producirse mínimos descensos.

Las mayores desventajas son: - mayores costos iniciales - mayor tiempo de preparación en campo - es necesario transportar mas equipamiento - incremento en la necesidad de entrenamiento - resistencia por parte de los operadores al cambio

1.7 Medición de parámetros en sitio

La medición de parámetros en sitio debe realizarse antes o inmediatamente después de la toma de muestra.

1.7.1 pH, Eh, oxígeno disuelto, conductividad eléctrica y temperatura

Para la medición de pH, Eh, oxígeno disuelto, temperatura y conductividad eléctrica, se debe utilizar un instrumento que se introduzca dentro del pozo o dentro de una celda de flujo continuo colocada en la línea de conducción, de forma que el agua no entre en contacto con el aire previo al pasaje a través de los sensores.

Los medidores deberán ser previamente calibrados y descontaminados de acuerdo a lo indicado en las secciones 3.3.1 y 3.3.3.

1.7.2 Alcalinidad

En la mayoría de los casos la alcalinidad es controlada por el sistema de carbonatos, y principalmente por los bicarbonatos. Inusualmente se presenta agua subterránea natural donde otros aniones (hidróxido, silicatos, boratos, y ocasionalmente amonio y sulfuros) generan apreciable cantidad de alcalinidad. Agua con contaminación antrópica puede presentar considerable cantidad de alcalinidad no carbonosa, siendo mayormente debida a compuestos orgánicos (Ej. Acetato y propionato) (Hem 1985).

La alcalinidad deberá determinarse en sitio, siendo la titulación el método más empleado. Las alternativas más usuales son la titulación volumétrica con bureta o la potenciométrica. En general la segunda técnica es más precisa, ya que la primera necesita de un operador entrenado para identificar precisamente el punto de cambio.

III Poco flujo no significa bajo caudal sino que la velocidad es pequeña, tanto al ingreso al pozo como al dispositivo de extracción y dentro de éste.

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El volumen de muestra a analizar y la normalidad del titulante son función de la alcalinidad de la muestra y del instrumental de titulación. Para agua de baja alcalinidad se deberá utilizar mayor volumen de muestra, mientras que cuando el material titulante presente mayor precisión menor será el volumen de agua necesario (ver tabla 4.2).

Precisión instrumento de titulación 0.05 ml

Precisión instrumento de titulación =< 0.02 ml Alcalinidad

(meq/l)

Alcalinidad (mg/l de CaCO3)

Vol. muestra (ml)

Norm. ácido (N)

Vol. muestra (ml)

Norm. ácido (N)

0 a 1.0 0 a 50 100 o superior 0.01 a 0.02 100 o superior 0.02 a 0.2

1.0 a 4.0 50 a 200 50 a 70 0.02 50 a 70 0.1 a 0.2

4.0 a 20.0 200 a 1000 50 0.02 a 0.1 100 1 a 2

> 20.0 > 1000 50 0.02 a 0.1 50 1 a 2

Tabla 4.2 Volumen de agua para análisis y normalidad recomendada a partir de la alcalinidad esperada del agua y de la precisión del instrumental de titulación.

1.8 Muestreo

Previo al muestreo de un pozo debe conocerse el tiempo transcurrido desde su desarrollo y desinfección, ya que éste puede realizarse una semana después de culminadas dichas operativas, siendo recomendable un mes de espera.

El muestreo debe realizarse inmediatamente después del purgado del pozo y siguiendo un orden de toma en función de los elementos o parámetros a determinar.

1.8.1 Preparación de recipientes de muestreo

Los envases deben ser elegidos y acondicionados de acuerdo al parámetro a medir. En general para la colecta de cationes y elementos traza, los envases serán lavados con soluciones de HCl ó HNO3 y enjuagados al menos tres veces con agua destilada o deionizada. Esta operación puede realizarse para el caso de aniones, lo cual es justificable para frascos usados o con posibles incrustaciones, pero los enjuagues posteriores a la acidulación deben ser mayores para quitar los residuos del ácido, los que modificarían la alcalinidad y cloruros o nitratos.

En el caso de análisis microbiológico, el recipiente a utilizar (que deberá ser estéril) se mantendrá cerrado hasta el muestreo y NO se realizará enjuague previo a la toma.

1.8.2 Orden de muestreo

La toma de agua debe realizarse en el siguiente orden: 1 mediciones en campo (sin filtrar, y si no se cuenta con medición en la línea) 2 compuestos orgánicos volátiles 3 muestras no filtradas y sin conservantes (p.e. Sulfatos, cromo hexavalente total,

compuestos orgánicos semi y no volátiles, microbiológico y plaguicidas) 4 muestras no filtradas, con conservantes (p.e. Series de nitrógeno, fósforo total,

metales totales, cianuros) 5 Medición en sitio de los parámetros no cuantificables en la línea de extracción. 6 muestras filtradas, no preservadas (p.e. Cromo hexavalente en solución) 7 muestras filtradas, con preservantes (p.e. metales disueltos) 8 muestras para parámetros varios

Al planificar una campaña de muestreo, se proyectará el orden de trabajo considerando que se debe colectar desde el sitio que se estima menos al más contaminado. Asimismo, se debe tener en consideración el método de conservación adecuado y el tiempo máximo posible para asegurar la representatividad de las muestras al final de la campaña.

Especie a medir Volumen requerido (ml)

Recipiente (*) Conservante Tiempo máximo

hasta análisis Observaciones

PH 100 P o V Frío (debajo 4ºC) 24 horas Preferiblemente en sitio Conductividad 100 P o V Frío (debajo 4ºC) en sitio o 24 horas Preferiblemente en sitio Alcalinidad o acidez 100 a 250 P o V Frío (debajo 4ºC) en sitio o 24 horas Preferiblemente en sitio

Fósforo 200 VB o V Filtrado y Frío (debajo 4ºC) / Filtrado y Ácido sulfúrico ppa hasta pH<2

24 horas / 1 mes** Se recomienda el uso de botellas yodizadas

Mercurio 200 a 300 P (lavado previamente en solución ácida)

Ácido nítrico ppa hasta pH<2 28 dias

Cationes mayores 100 a 500 P (lavado previamente en solución ácida).

Frío (debajo 4ºC) / Ácido nítrico ppa hasta pH<2

24 horas / 1 mes**

Metales traza 100 a 1000 P (lavado previamente en solución ácida).

Frío (debajo 4ºC) / Ácido nítrico ppa hasta pH<2

24 horas / 1 mes**

Dureza 100 a 250 P o V Ácido nítrico ppa hasta pH<2 1 mes** Aniones mayores 100 a 500 P Frío (debajo 4ºC) 1 mes** Nitritos 100 P o V Frío (debajo 4ºC) 24 horas

Cianuros 1000 P Frío (debajo 4ºC) + NaOH hasta pH>12 14 días El método de conservación depende de la técnica de análisis empleada

Microbiológico 600 P o V (estéril) Frío (debajo 4ºC) 24 horas Plaguicidas, herbicidas y halógenos orgánicos totales

1000 a 4000 V o FC (conectado en la línea de extracción) Frío (debajo 4ºC) 7 días Preferentemente en frasco color

ámbar

Radioactividad alfa, beta y radio

4000 P (lavado previamente en solución ácida)

Ácido nítrico ppa hasta pH<2 1 mes**

Deuterio y 18O 100 P - 1 mes**

Tritio 100 (estándar) a 1000 (enriquecido)

P - 1 mes**

Tabla 4.3 Volumen requerido, recipientes, técnicas de conservación recomendadas y tiempo máximo hasta el análisis para muestras de agua subterránea colectada para su análisis, en función de la especie que se desea cuantificar. En todos los casos es recomendable mantener las muestras alejadas de la luz. Observación: El tiempo máximo indicado entre muestreo y análisis es recomendado. En caso que se desee determinar precisamente dicho tiempo para alguna especie en particular se recomienda ver ASTM D 4841 (1998). A partir de: ITGE (1998), ASTM D4448 (1992), y laboratorio DINAMA. (*) P-polietileno, V-vidrio, VB-vidrio borosilicatado, T-teflón, FC-resina de fluorocarbono (**) 1 mes indica que la muestra no presenta problemas

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1.8.3 Filtrado

El filtrado permite la separación de las partículas suspendidas que acompañan al flujo del agua. Por esto, la decisión de filtrar debe ser dictada por los objetivos del muestreo, no debiéndose tomar como una operación prefijada.

Cuando se desee obtener la concentración total de algún parámetro (Ej. metales, contaminantes) las muestras no deben ser filtradas. Por esto, en general las muestras de agua destinada a abastecimiento público NO se filtran. Asimismo, en caso que se desee conocer la concentración de elementos disueltos, la muestra será filtrada. Para esto usualmente se utiliza una membrana filtrante de 0.45 µm de abertura de poroIV .

En general, cuando el agua subterránea colectada presenta bajos valores de turbiedad, las mediciones de especies disueltas y totales son casi similares.

La membrana filtrante preferentemente será de difluoruro de polivinilideno (DVDF), poliamida o acetato sobre portafiltro de policarbonato y conectada a la línea de extracción de agua. Se deberá enjuagar previamente el equipo de filtrado con agua destilada y con agua de la perforación. La membrana se descartará entre muestreos.

Cuando el filtrado no se realice directamente de la línea de conducción de agua, la operativa se realizará inmediatamente después de la colecta para minimizar la exposición de la muestra a la atmósfera.

1.8.4 Colecta de muestras

Para la mayor parte de los parámetros a determinar, luego de realizar los procedimientos previos a la toma se llenan los envases manteniendo un flujo de agua lento y continuo que escurra sobre la pared. El recipiente y la descarga deben estar muy próximos pero sin tocarse. Para aniones, cationes y elementos traza, es recomendable realizar previo a la toma tres enjuagues del recipiente con agua de la perforación (luego del purgado).

En caso de que sea necesario añadir conservantes, se deben tener precauciones para ello, las que se indican en el punto 4.4.5.

Exceptuando el muestreo microbiológico, siempre se deben completar y cerrar los recipientes de forma que no queden burbujas de aire dentro del recipiente.

Muestreo microbiológico

La toma se realizará en la salida más próxima al pozo, donde no deberá haber circulación de aire. Luego de dejar circular agua por al menos tres a cinco minutos se debe desinfectar el pico, ya sea utilizando un hisopo de algodón con alcohol 75º, o flambeándolo con alcohol 90º. A continuación se deja fluir agua por un intervalo de uno a dos minutos, a partir de cuando se toma la muestra en un frasco estéril recientemente abierto, llenándolo lentamente hasta sus 4/5 partes. Alcanzado este relleno parcial se cierra, sin olvidar que en todo momento se debe cuidar no contaminar el tapón.

Compuestos orgánicos

En caso que se muestree compuestos orgánicos no se debe filtrar el agua y se deben apagar todos los motores de explosión cercanos. Asimismo, se evitarán corrientes de aire, especialmente provenientes de lugares donde se generen emisiones de motores.

Es aconsejable mantener en hielo a los envases a utilizar, de forma de disminuir la volatilización de compuestos durante el llenado.

De ser necesario, en primer término debe agregarse el conservante, y posteriormente llenar el recipiente lentamente, el cual es recomendable se encuentre inclinado para que

IV Estrictamente, para determinar efectivamente disueltos se debe filtrar con 0.1 µm de apertura.

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el agua ingrese sobre la pared y producir escasa turbulencia. Una vez lleno se lo tapa evitando que quede aire dentro, tras lo cual se lo coloca en hielo. En caso que haya quedado aire es recomendable repetir el muestreo.

1.8.5 Adición de conservantes

Cuando sea necesario agregar conservantes, éstos deberán ser adicionados utilizando material que no reaccione con el conservante.

La adición de conservantes en general debe realizarse en el momento previo al llenado, durante él, o inmediatamente después para prevenir fenómenos que alteren el contenido de la especie de interés (por Ej. adsorción o desorción). Como se indicó, en el caso de compuestos orgánicos, la adición debe realizarse previo al llenado

En la tabla 4.3 se indican los conservantes usualmente recomendados.

Cuando sea preciso mantener las muestras alejadas de la luz solar y/o refrigeradas, deberá realizarse rápidamente, dentro de los primeros 15 minutos a partir de la toma.

1.8.6 Respaldo

En muchas ocasiones se producen imprevistos (p. e. extravío, apertura de la muestra o necesidad de reanálisis). Ya que el costo de la realización de una nueva colecta es muy superior al costo de obtener una muestra adicional durante la campaña de toma, es recomendable se colecte una muestra adicional por cada una recogida.

Cada muestra de respaldo debe ser almacenada de acuerdo a las condiciones de conservación establecidas para la especie a analizar hasta la obtención de los resultados de laboratorio.

1.8.7 Duplicado

Usualmente se colectan muestras por duplicado con el objetivo de determinar la variabilidad de los resultados analíticos causados en el muestreo. Asimismo, si una muestra duplicada es enviada a distintos laboratorios, permite comparar resultados entre centros, para lo cual debe conocerse la técnica de análisis. En todos los casos, las muestras duplicadas no debe etiquetarse de forma que se identifique su condición.

Se recomienda tomar un duplicado por cada diez o menos muestras colectadas.

1.8.8 Etiquetado

Cada envase se rotulará con etiquetas autoadhesivas o con cinta que no se despegue con el agua. Es conveniente que el etiquetado de las botellas sea previo al muestreo.

Las inscripciones se realizarán con marcador indeleble y es recomendable cubrirlas con cinta adhesiva impermeable, para evitar que el roce pueda borrar las inscripciones.

En la etiqueta deberá colocarse una identificación (nombre; código; etc.), fecha y hora de toma, y tratamientos especiales (filtrado, acidulado, conservantes, etc.). Para evitar errores es recomendable que a cada botella se identifique con un único nombre.

1.9 Transporte y tiempo de almacenamiento

El tipo de análisis para el cual se realiza el muestreo determina las características del recipiente y condiciones de colecta, el método de conservación, y tiempo de espera. En la tabla 4.3 se indican recomendaciones para cada parámetro a determinar .

Cuando las muestras colectadas sean almacenadas para su traslado se deberá impedir la contaminación del envase por líquidos dentro del recipiente de traslado, y evitar el deterioro de etiquetas o recipientes por fricción entre estos.

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5 REFERENCIAS

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ASTM D5088 (1990) STANDARD PRACTICE FOR DECONTAMINATION OF FIEL EQUIPMENT USED AT NONRADIOACTIVE WASTE SITES. ASTM Satandards on Ground Water and vadose zone investigations: Drilling, samplin, geophysical logging, well installation and decommissioning. American Society for testing and materials. Staff, 1999. 2ª Edición. 561 pp.

Barcelona, M., Gibb, J., Helfrinch, J., and Garske, E., 1985. PRACTICAL GUIDE FOR GROUND-WATER SAMPLING. Illinois state water survey, Campaign Illinois, ISWS contract report 374. 94 pp Hem , J.D., 1992, STUDY AND INTERPRETATION OF CHEMICAL CHARACTERISTICS OF NATURAL WATER. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 2254, 263 p. http://water.usgs.gov/owq/FieldManual/index.html

Hem, J.D. 1985. STUDY AND INTERPRETATION OF THE CHEMICAL CHARACTERISTICS OF NATURAL WATERS. United States Geological Survey. Water-Supply, Paper 2254. United States Government Printing Office. pp 223.

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Karklins, S., 1996. GROUNWATER SAMPLING DESK REFERENCE. Wisconsin Department of Natural Resources. Bureu of Drinking Water and Groundwater. PUBL-DG-037 96

Paul, C., and Puls, R., 1992. COMPARISON OF GROUND-WATER SAMPLING DEVICES BASED ON EQUILIBRATION OF WATER QUALITY INDICATOR PARAMETERS. Ground-Water sampler testing in a standpipe system. National Groundwater sampling symposium. 19 pp

Puls, R., Barcelona, M., 1996. LOW-FLOW (MINIMAL DRAWDOWN) GROUD-WATER SAMPLING PROCEDURES. Ground Water Issue. U.S. Environmental Protection Agency. EPA/540/S95/504

Rounds, S.A. and Wilde, F.D., 2001, ALKALINITY AND ACID NEUTRALIZING CAPACITY, IN NATIONAL FIELD MANUAL FOR THE COLLECTION OF WATER-QUALITY DATA. U.S. Geological Survey Techniques of Water-Resources Investigations, Book 9, Chapter 6.6, 50 p.

Yeskis, D. And Zavala, B., 2002. GROUND-WATER SAMPLING GUIDELINES FOR SUPERFUND AND RCRA PROJECT MANAGERS. Ground Water Forum Issue Paper. U. S. Environmental Protection Agency.

14

ANEXO 1.- FORMULARIO PARA MUESTREO EN CAMPO

DIVISION CONTROL AMBIENTAL

Departamento Emisiones al Ambiente

PLANILLA DE MUESTREO DE AGUA SUBTERRÁNEA

Información del pozo∗

Perf./Piezómetro/P. Brocal

................................

Propietario / Establecimiento

................................................................................................

Coordenadas: X (m) ........ Y (m) ........ ZTerreno (m) ........ ZBoca pozo(m) ........

Acotamiento geodésico–GPS de mano–Estimado-Otro

Uso

Regular/permanente/no uso

Acceso

Bomba Tipo

Con/Sin

Información de la operativa

Operario ................

Fecha (dd,mm,aaaa) ......../ ............ / ........

Hora (hora, min) ........ : ........ : am/pm

Prof. N.E. a boca pozo (m) ........

Nivel Estático (m) ........

Caudal ........ m3/h / sonda

Tipo de muestra tomada

Integrada Muestreo F-Q único (Vol. y código)

Muestreo F-Q múltiple

Estratificada Cationes (Vol. y código) Aniones (Vol. y código)

Profundidad o nivel

Nitratos (Vol. y código) Metales (Vol. y código)

Microbiológico (Vol. y código)

Tritio (Vol. y código)

Conservación de muestras

Muestra ................ ................ ................ ................ ................ ................

Conservante

acido/frio/.....acido/frio/.....acido/frio/.....acido/frio/.....acido/frio/.....acido/frio/.....

∗ Atención: tachar lo que NO corresponda

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Parámetros medidos en sitio

Eh (mV) ........

pH ........

Cond. eléc. (µS/cm) ........

Oxig. disuelto (mg/l) ........

Temperatura (ºC) ........

Titulante Normalidad (N)

Volumen a titular (ml) ........

Volumen titulante 1er vire (ml)

Volumen titulante 2º vire (ml)

Observaciones

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ANEXO 2.- CÁLCULO DEL VOLUMEN DE PURGA MÍNIMO DE ACUERDO AL “CRITERIO DEL VOLUMEN ALMACENADO DENTRO DEL POZO”

Información de la perforación (Dp)

Diámetro de perforación (pulgadas)

(Dm) Diámetro de perforación

(m)

(Ap) Área de

perforación (m2)

(Pp) Profundidad

de perforación (m)

(Pna) Profundidad

nivel del agua (m)

Cálculo 0,0254 *(Dp) 0,7854*(Dm)2 Valores

Calculo del volumen a extraer de la perforación (Ca)

Columna de agua

(m)

(Vap) Volumen agua en perforación

(m3)

(Vd) Volúmenes a

descartar

(Vb) Volumen a bombear

(m3) Cálculo (Pp)-(Pna) (Ap)*(Ca) 2 a 4 (Vap)*(Vd) Valores

Cálculo del tiempo de bombeo o caudal a extraer (Es necesario definir uno)

A) Tiempo conocido (Tb)

Tiempo de bombeo (minutos)

(Qe) Caudal a extraer

(m3/h) Cálculo 5 a 30 minutos (Vb)/[(Tb)*60] Valores

B) Caudal conocido (Qe)

Caudal a extraer (m3/h)

(Tb) Tiempo de bombeo

(minutos)

Cálculo A partir de aforo,

curva de bomba, etc. (Vb)*60/(Caudal a extraer)

Valores

Ejemplo: (Dp)

Diámetro de perforación (pulgadas)

(Dm) Diámetro de perforación

(m)

(Ap) Área de

perforación (m2)

(Pp) Profundidad

de perforación (m)

(Pna) Profundidad

nivel del agua (m)

Cálculo 0,0254 *(Dp) 0,7854*(Dm)2 Valores 8 0.2032 0.0324 120.3 27.5

(Ca)

Columna de agua

(m)

(Vap) Volumen agua en perforación

(m3)

(Vd) Volúmenes a descartar

(m3)

(Vb) Volumen a bombear

(m3)

(Qe) Caudal de extracción

(m3/h)

Tiempo de bombeo

(minutos)

Cálculo (Pp)-(Pna) (Ap)*(Ca) 2 a 4 (Vap)*(Vd) Resultado de aforo (Vb)*60/(Qe)

Valores 92.8 3.007 3 9.02 35.5 15.2

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ANEXO 3.- TABLAS DE CONVERSIONES

Conversiones lineales UNIDAD cm pulgada pies m cm 1 0.3937 1.312*10-2 1*10-2 pulgada 2.54 1 6.667*10-2 2.54*10-2 pies 30.48 15 1 0.3048 m 100 39.37 3.281 1

Ej. 1 m = 39.37 pulgadas

Conversiones volumétricas UNIDAD cm3 pulgada3 litros galones pies3 m3 cm3 1 6.102*10-2 1*10-3 2.642*10-4 3.531*10-5 1*10-6 pulgada3 16.387 1 1.639*10-2 4.33*10-3 5.787*10-4 1.639*10-5 litros 1000 61.02 1 2.642*10-5 3.531*10-2 1*10-3 galones 3785.4 231 37.854 1 1.337*10-2 4.405*10-3 pies3 28317 1728 28.317 74.805 1 2.832*10-2 m3 1:000,000 61024 1000 227.02 35.314 1

Ej. 1 m3 = 227.02 galones

Conversiones de caudal UNIDAD l/s m3/h galones por minuto l/s 1 3,6 15,85 m3/h 0,2778 1 3,784 galones por minuto 0,06309 0,2643 1

Ej. 1 m3/h= 3.784 gpm

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ANEXO 4.- CÁLCULO DE LA ALCALINIDAD Y CONCENTRACIÓN DE CARBONATOS Y BICARBONATOS POR TITULACIÓN VOLUMÉTRICA CON BURETA MANUAL

Información general

pH (Vm)

Volumen de muestra (ml)

(N) Normalidad del ácido

(N) Recomendaciones 30 a 100 0.015 a 0.1 Valores

Titulación (V1)

Volumen de ácido 1er viraje

(ml)

(V2) Volumen de

ácido 2º viraje (ml)

(CO3) [CO3

=] (meq/l)

(HCO3) [HCO3

-] (meq/l)

Fórmula de cálculo Medido en sitio Medido en sitio 1000*(V1)*(N)/(Vm) 1000*(V2)*(N)/(Vm)-

(CO3) Valores

[CO3=]

(mg/l) [HCO3

-] (mg/l)

(ALCmeq) Alcalinidad

(meq/l)

Alcalinidad (mg CaCO3/l)

Fórmula de cálculo 30*(CO3) 61.02*(HCO3) (CO3)+(HCO3) (ALCmeq)*50.445

Valores

Observación: El cálculo indicado supone que el total de alcalinidad es aportada por el sistema de carbonatos. En general es válido para la mayoría del agua natural y de pH inferior a 11. Alternativamente, puede determinarse la alcalinidad total y valor a partir del cual determinar las concentraciones de carbonatos y bicarbonatos utilizando las ecuaciones de equilibrio químico.

Ejemplo

pH (Vm)

Volumen de muestra (ml)

(N) Normalidad del ácido

(N) Valores 8.5 50 0.0236

Titulación con ácido clorhídrico 0.0236 N (V1)

Volumen de ácido 1er viraje

(ml)

(V2) Volumen de

ácido 2º viraje (ml)

(CO3) [CO3

=] (meq/l)

(HCO3) [HCO3

-] (meq/l)

Valores 0,45 16,85 0,21 7,74

[CO3=]

(mg/l) [HCO3

-] (mg/l)

(ALCmeq) Alcalinidad

(meq/l)

Alcalinidad (mg CaCO3/l)

Valores 6,4 472,3 7,95 401,2

Observación: en http://oregon.usgs.gov/alk/ se encuentra una calculadora para estimación de alcalinidad, carbonatos y bicarbonatos por diferentes métodos de cálculo.

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ANEXO 5.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE EQUIPOS DE EXTRACCIÓN DE AGUA PARA EL MUESTREO EN POZOS Y PIEZÓMETROS.

Tipo de bomba Ventajas Desventajas Alteración

de la muestra

Observaciones

Centrífuga sumergible (Bajo caudal < 1m3/h)

Induce pequeños volumen de purga. Rápida purga en piezómetros de poco diámetro Mínima alteración de características del agua Disponible en pequeño diámetro (hasta < 2”) Admite gran profundidad de extracción

Puede producir pequeños incrementos de temperaturas. En caso de no ser de velocidad variable, no indicada para muestreo de parámetros gas sensibles o volátiles, De difícil descontaminación en estos casos Alto costo inicial

Baja Se adecua a muestreo en piezómetros o pozos de pequeño diámetro

Centrífuga sumergible (Alto caudal > 5 m3/h)

Usualmente disponible en perforaciones en uso Rápidamente operativa Rápida purga Admite gran profundidad de extracción En bombas usadas en el pozo, su uso permite evitar contaminación cruzada

Produce un incremento de turbiedad, modificando las características del agua en el acuífero. Inadecuada para el muestreo de contaminantes. Poco recomendada para muestreos destinados a la investigación de las características de un acuífero.

Variable (Baja a

alta)

Provoca importante incremento de la velocidad del agua en el entorno del pozo, incrementando la concentración de partículas en suspensión. Este fenómeno puede incrementar la cantidad de algunos elementos en el agua p.e. metales. Es recomendable muestrear con bajos caudales de extracción.

De succión y oscilantes

De muy fácil utilización Económicas Disponible en pequeño diámetro (hasta < 2”) Permite purgas rápidas en piezómetros Centrífugas permiten rápidas purgas.

Poco adecuada para muestreo de elementos gas sensitivos y volátiles Baja profundidad de extracción Las bombas centrífugas precisan purgado y pueden provocar incremento de partículas en suspensión

Variable (alta en el caso de

centrífugas de

superficie)

De membrana Gran profundidad de extracción Disponible en pequeño diámetro (hasta < 2”) Genera poca turbiedad

Lenta purga Alto costo inicial y necesidad de equipo auxiliar. Difícil descontaminación en caso de orgánicos

Bajo Se adecua a muestreo en piezómetros o pozos de pequeño diámetro

De pistones Gran profundidad de extracción Baja alteración de las condiciones en el pozo Disponible en peq. Diámetro

Lenta purga Alto costo inicial y necesidad de equipo auxiliar. Difícil descontaminación en caso de orgánicos

Variable Se adecua a muestreo en piezómetros o pozos de pequeño diámetro

De eyector Fácilmente operable desde superficie Rápida purga en pozos

Alteración del agua en el entorno del pozo y el agua es sometida a ciclos de incremento y disminución de presiones

Media a alta

No recomendada para muestreo de agua subterránea

Muestreadores

Baratos Simples de operar Fácil de descontaminar Sin limite de profundidad de extracción

Perdidas de compuestos orgánicos volátiles Alta dependencia del operador en la calidad del muestreo Lento muestreo

Baja

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ANEXO 6.- EJEMPLO: COLECTA DE UNA MUESTRA DE AGUA SUBTERRÁNEA PARA ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICO EN EL LABORATORIO DE DINAMA, DESTINADO A LA DETERMINACIÓN DE ELEMENTOS MAYORES Y METALES TRAZA (DISUELTOS Y SUSPENDIDOS).

1 Obtención de la información de la captación

2 Etiquetado y acondicionado (lavados y enjuagues) de (los) envase(s) que serán de polietileno, PVC o polipropileno, cuya capacidad y cantidad serán función de la opción tomada en el punto 5.

3 Purgado del pozo

4 Sin detener el pozo o disminuir el caudal de extracción, medir pH, temperatura (Eh, y OD si se deseara) en la salida de la perforación

5 a) Colecta para medición en laboratorio en menos de 24 hs desde la toma

Enjuagar el envase de 1000 cm3 de capacidad tres veces con agua del pozo.

Obtener una muestra teniendo cuidado de que el ingreso sea lento y cerrarlo sin burbujas dentro.

b) Colecta para medición en laboratorio en un plazo mayor a 24 hs desde la toma

Titulación en campo para obtención de alcalinidad

Medición en sitio de conductividad eléctrica

Enjuagar dos envases de 500 cm3 de capacidad el envase tres veces con agua del pozo.

Realizar la colecta de: una muestra (para determinación de aniones) del agua bruta teniendo cuidado de que el ingreso sea lento y cerrarlo sin burbujas dentro; otra muestra en el otro envase (para determinación de cationes y metales traza), previa adición de ácido nítrico PPA.

6 Guardar en conservadora, debajo de 4ºC y alejado de la luz solar

7 Enviar a laboratorio, asegurándose de que desde el envío hasta la recepción en laboratorio se mantengan las condiciones establecidas en el punto 6.

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1 INTRODUCCIÓN 3

2 OBJETIVOS Y ALCANCE 3

3 OPERATIVA PREVIA A LA SALIDA A CAMPO 3

1.1 Documentación de campo 3 1.2 Información básica 3 1.3 Equipamiento y material auxiliar 3

1.3.1 Acondicionamiento de medidores portátiles 4 1.3.2 Envases 4 1.3.3 Lavado y descontaminación de equipos 5

1.4 Equipo de extracción 5 4 OPERATIVA EN CAMPO 6

1.5 Determinación de información de la obra de captación 6 1.6 Purgado del pozo 6

1.6.1 Criterio del volumen almacenado dentro del pozo 6 1.6.2 Criterio de la estabilización de parámetros 7 1.6.3 Poco flujo - pequeños descensos 7

1.7 Medición de parámetros en sitio 8 1.7.1 pH, Eh, oxígeno disuelto, conductividad eléctrica y temperatura 8 1.7.2 Alcalinidad 8

1.8 Muestreo 9 1.8.1 Preparación de recipientes de muestreo 9 1.8.2 Orden de muestreo 9 1.8.3 Filtrado 11 1.8.4 Colecta de muestras 11 1.8.5 Adición de conservantes 12 1.8.6 Respaldo 12 1.8.7 Duplicado 12 1.8.8 Etiquetado 12

1.9 Transporte y tiempo de almacenamiento 12 5 REFERENCIAS 13

ANEXO 1.- FORMULARIO PARA MUESTREO EN CAMPO 14

ANEXO 2.- CÁLCULO DEL VOLUMEN DE PURGA MÍNIMO DE ACUERDO AL “CRITERIO DEL VOLUMEN ALMACENADO DENTRO DEL POZO” 16

ANEXO 3.- TABLAS DE CONVERSIONES 17

ANEXO 4.- CÁLCULO DE LA ALCALINIDAD Y CONCENTRACIÓN DE CARBONATOS Y BICARBONATOS POR TITULACIÓN VOLUMÉTRICA CON BURETA MANUAL 18

ANEXO 5.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE EQUIPOS DE EXTRACCIÓN DE AGUA PARA EL MUESTREO EN POZOS Y PIEZÓMETROS. 19

ANEXO 6.- EJEMPLO: COLECTA DE UNA MUESTRA DE AGUA SUBTERRÁNEA PARA ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICO EN EL LABORATORIO DE DINAMA, DESTINADO A LA DETERMINACIÓN DE ELEMENTOS MAYORES Y METALES TRAZA (DISUELTOS Y SUSPENDIDOS). 20