Para la determinación de la concentración de CH4 atmosférico (MA) en la laguna se
realizaron recolecciones de muestras de aire durante dos períodos consecutivos de alrededor de 15 días cada uno sobre cuatro estaciones de muestreo (dos en boyas cerca del centro de la laguna y dos sobre su periferia). La recolección de muestras integradas en el tiempo permite un suavizado intrínseco respecto de fluctuaciones locales y poco
significativas sobre tiempos breves. La concentración de CH4 medida al cabo de los 15 días es
aproximadamente igual al promedio real.
La elección de períodos de muestreo largos frente a muestreos diarios es aconsejable para la recolección de muestras en lugares de difícil acceso. La determinación de concentraciones de gases traza promediadas en el tiempo mantiene bajo el número de muestras a analizar, lo que significa una importante reducción de costo y también una importante simplificación logística en experimentos de campo.
2.4.1. Material de muestreo
Para la recolección de las muestras de aire se utilizaron recipientes de acero inoxidable de 0,5 l de volumen, fabricados por una empresa especializada en soldaduras de alta calidad (SOLYDES). Los tubos son de alta estanqueidad (verificada previo al muestreo) conservando por largos períodos el vacío que se efectúa en su interior (Sección 1.1.1, Anexo
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1). Esto constituye un aspecto significativo frente a la necesidad de almacenar las muestras hasta que sea factible su análisis.
Se utilizaron dos modelos de recipientes de acero inoxidable que se diferencian por el tipo de válvula utilizada para la recolección de las muestras: (1) conectores rápidos (Quick Conector) SWAGELOK (Figura 2.5.a) y (2) válvulas esférica - CASUCCI (Figura 2.5.b).
Figura 2.5. Tubo de acero inoxidable y restrictor de ingreso de aire. Tubos de acero inoxidable con válvulas a) Quick Conector Swagelok y b) esférica - Casucci
Para la obtención de las muestras atmosféricas pueden utilizarse ambas válvulas tomando las precauciones pertinentes a cada caso: análisis de la estanqueidad, conexión de los restrictores de ingreso, verificación del buen funcionamiento de las válvulas, etc. (un mayor detalle sobre la elección del tipo de válvula a utilizar en los muestreos se presenta en la sección 1.1.2, Anexo 1).
Previo a cada muestreo, los tubos de acero inoxidable fueron sometidos a un proceso
de doble limpieza con N2 de alta pureza y vaciados hasta una presión de 0,5 mb.
Los recipientes de muestreo fueron dotados de restrictores de ingreso de aire (RI) que permiten la recolección de muestras acumuladas durante un periodo de tiempo fijado a priori (Gere y Gratton, 2010). La idea básica de los RI desarrollados se funda en apretar una bolilla de acero de 8 mm de diámetro contra los bordes de un orificio cilíndrico en una pieza de bronce mediante un tapón roscado del mismo material (Figura 2.6.a). Un mayor detalle sobre el armado y calibración de los RI se presenta en la Sección 1.2 del Anexo 1.
a
41 Figura 2.6. a) Piezas de los restrictores de ingreso de aire, b) Conexión de restrictor al recipiente de acero inoxidable, mediante manguera y rosca de bronce.
Para su uso en campo, es necesario proteger a los RI con un doble filtro: primero una capa interior de cinta hipoalergénica y luego una capa externa de tejido permeable hidrofóbica (Figura 2.6.b). Ambas capas permiten el paso del aire, pero protegen a los restrictores de sufrir daños por su uso en campo y exposición a factores climáticos (humedad, precipitaciones, vientos). En particular, los aerosoles de tamaño medio a grande arrastrados por el flujo de aire pueden obstruir los canales micrométricos que conducen el flujo. Además, el agua puede oxidar la bolilla de acero originando depósitos que pueden generar obstrucciones.
Los RI fueron calibrados para recolectar muestras de aire en períodos de 15 días. Durante el período de recolección, la presión de llenado de los recipientes varía desde un valor inicial menor a 0,5 mb (presión inicial de vaciado de los recipientes) hasta unos 500
mb. A medida que la diferencia de presión p(t) disminuye, la tasa de flujo a través del RI
disminuye, por lo que la relación de llenado de los recipientes puede representarse de acuerdo a la siguiente ecuación:
V t C e p t p 1 ) ( 0 (Ec.2.2)
donde p0 es la presión atmosférica, C es la conductancia del RI y V es el volumen del
recipiente.
El uso de RI más cerrados (menor presión final de llenado de los recipientes a los 15 días) permite que la variación de la presión de llenado en los recipientes sea aproximadamente lineal. Cuánto menores sean los apartamientos de la linealidad, las
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concentraciones de CH4 en las muestras de aire obtenidas al cabo de los 15 días resultarán
aproximadamente igual a los promedios reales de los 15 días.
Al finalizar el período de 15 días, se mide la presión final de llenado de los recipientes mediante el uso del retículo de vacío y de manómetros adecuados. Son necesarias recolecciones mayores a los 400 mb para poder realizar la extracción de las muestras de los recipientes y los análisis cromatográficos de forma confiable. Sin embargo, si la cantidad de muestra recolectada excede los 600 mb, la recolección se aparta demasiado de la linealidad. En caso de apartamientos considerables (presiones de llenado << 400 mb o >> 600 mb) la muestra no es considerada válida.
Las muestras de aire se analizaron cromatográficamente para la determinación de la
concentración de CH4 en el aire colectado.
2.4.2. Estaciones de muestreo
En cada campaña se ubicaron cuatro estaciones de muestreo en el interior y periferia de la laguna (Tabla 2.2).
Atmosféricos Sitio Ubicación (Coordenadas)
Boyas 1 37º 20' 7,2'' S 60º 7' 4,1'' O
2 37º 20' 15,2'' S 60º 7' 0,5'' O
Periféricos 1 37º 20' 4,8'' S 60º 6' 51,7'' O
2 37º 20' 8,8'' S 60º 6' 48,2'' O
Tabla 2.2. Ubicación de las estaciones de muestreo de aire en boyas y periféricos
Los recipientes de acero inoxidable se colocaron en tubos de plástico con tapa, los cuáles fueron modificados, mediante la realización de algunos cortes, para permitir el intercambio de aire y proteger al sistema completo de factores climáticos. Estos tubos fueron adheridos a postes sobre la periferia de la laguna (Figura 2.7) o colocados en boyas en el interior de la misma (Figura 2.8). El muestreo se realizó entre 1,0 a 1,7 m sobre el suelo y el agua.
Las boyas constan de una estructura de PVC de 16 cm de diámetro, que actúa de soporte de los recipientes de acero inoxidable. La flotación de las boyas se logra mediante un anillo de flotadores externos y un anillo pesado (estructura de cemento) alrededor del
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extremo inferior del tubo que mantiene vertical al eje del cilindro y asegura la posición fija de la boya en la laguna (Figura 2.8.b). El anillo de cemento fue reemplazado posteriormente por un sistema de cuatro bloques de cemento (anclados) fijados a la boya y colocados alrededor de ella.
Figura 2.7.Estaciones de muestreo de aire atmosférico sobre la periferia de la laguna
Figura 2.8. Boyas para la recolección de muestras de aire dentro de la laguna