La contaminación del agua subterránea se reconoce cada vez más como un problema ambiental generalizado. El curso de acción más importante a menudo implica el monitoreo a largo plazo. Pero, ¿cuál es la forma más rentable de monitorear cuando las plumas contaminantes son grandes, complejas y a largo plazo?, o un evento inesperado como una tormenta podría causar cambios repentinos en los niveles de contaminantes que pueden perderse en el muestreo periódico?
Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Laboratorio Berkeley y el Laboratorio Nacional del Río Savannah han desarrollado un método de bajo costo para el monitoreo en tiempo real de contaminantes utilizando sensores comúnmente disponibles. Su estudio, "Monitoreo in situ de la contaminación del agua subterráneaUsando el filtro de Kalman ", se publicó recientemente en la revista, Ciencia y tecnología ambiental .
"Los métodos convencionales de monitoreo implican tomar muestras de agua cada año o cada trimestre y analizarlas en el laboratorio", dijo Haruko Wainwright, un investigador de Berkeley Lab que dirigió el estudio. "Si hay anomalías o un evento extremo, podría perderselos cambios que podrían aumentar las concentraciones de contaminantes o el riesgo potencial para la salud. Nuestra metodología permite el monitoreo continuo in situ utilizando mediciones proxy, para que podamos rastrear el movimiento de la pluma en tiempo real ".
"El análisis de los datos autónomos in situ puede analizarse rápidamente de forma remota utilizando métodos de aprendizaje automático", agregó. "Puede actuar como un sistema de alerta temprana; podemos detectar cambios repentinos en los niveles de contaminantes. Estos cambios pueden indicar una necesidadpara una mayor o menor intervención en términos de la estrategia de remediación, idealmente conduciendo a una limpieza mejorada y más rentable "
El monitoreo ambiental se ha vuelto más importante en los últimos años a medida que los métodos de remediación se han alejado del tratamiento intensivo de aguas subterráneas y la remoción del suelo ".", Dijo Wainwright." Así que los expertos han comenzado a pensar en un cambio de paradigma de esta remediación muy intensiva a una remediación más sostenible, o 'remediación verde', por lo que no solo pensamos en el nivel de contaminantes sino que pensamos en el medio ambiente netoimpacto."
Sin embargo, el monitoreo a largo plazo podría ser costoso con el tiempo para grandes contaminaciones. Además, las estrategias actuales de monitoreo a largo plazo no consideran cómo los cambios abruptos o graduales en el clima, como los eventos de fuertes lluvias, pueden influir en los comportamientos de la columna. Este aspectoes particularmente importante cuando se consideran penachos persistentes, como los asociados con la contaminación por metales o radionúclidos.
El nuevo enfoque comienza con sensores para rastrear las variables de calidad del agua que se han determinado como indicadores confiables de los niveles de contaminantes. Para los propósitos de este estudio, los investigadores rastrearon los niveles de tritio y uranio-238 en el agua subterránea en el sitio del río Savannah, un antiguo sitio de producción de armas nucleares en Carolina del Sur administrado por el DOE.
Para este sitio, midieron los niveles de acidez o pH y la conductancia específica una medida de conductancia eléctrica; se determinó que estas variables eran indicadores confiables para las concentraciones de tritio y uranio-238. Los datos de los múltiples sensores fueron entoncesalimentado a un filtro de Kalman para estimar las concentraciones de contaminantes. Un filtro de Kalman no es un filtro físico sino un algoritmo matemático que puede integrar datos de series temporales mixtas para hacer estimaciones. Se usa comúnmente en varios campos, como la predicción del tráfico y la teledetección.
Utilizando datos históricos del sitio del río Savannah, los investigadores encontraron que su técnica proporcionó información confiable sobre el comportamiento de la columna durante los últimos 20 años, lo que indica que el nuevo enfoque es muy prometedor como una estrategia de monitoreo a largo plazo para evaluar rápidamente la columna de un contaminanteestabilidad.Otra ventaja sobre los enfoques convencionales es que puede reducir la frecuencia del muestreo manual de agua subterránea y el análisis de laboratorio, y así reducir el costo de monitoreo.
Wainwright, quien es un experto en contaminación de aguas subterráneas y análisis de datos ambientales, dijo que esta metodología se puede usar tanto para aguas superficiales como subterráneas. También se puede usar para rastrear otros metales, radionucleidos y compuestos orgánicos comúnmente encontrados en aguas subterráneas,como arsénico, cromo y combustibles.
"Hay tantos tipos diferentes de sensores disponibles ahora, y la conexión en red de sensores y el análisis estadístico rápido es sencillo", dijo. "Podemos reunir todos los tipos de sensores in situ y estimar la concentración de contaminantes objetivo utilizando este marco para datosintegración en tiempo real "
Agregó: "Las técnicas de monitoreo mejoradas son esenciales para proteger la salud pública y la ecología. Las personas se sienten seguras si se monitorea adecuadamente. Nuestra técnica es una forma de monitorear una remediación sostenible de manera efectiva y económica".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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