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Entre el 31 de octubre y 1 de noviembre de 2017, un equipo de técnicos del Instituto Geofísico visitó la zona de Cayambe para realizar mediciones de parámetros fisicoquímicos en sus fuentes termales.

Medición de fuentes termales en Cayambe y Otavalo

Figura 1. Técnicos del IG-EPN y guarda parques de la reserva Nacional Cayambe-Coca realizan mediciones en la fuente de Caleras, ubicada al flanco SW del V. Cayambe.
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La Comisión de Química de Gases Volcánicos cuyo acrónimo es CCVG (Commission on the Chemistry of Volcanic Gases), es una subcomisión de la Asociación Internacional de Vulcanología y Química del Interior de la Tierra (IAVCEI). Fue creada a principios de los años 80 con el fin de reunir a los científicos interesados en el estudio de los gases volcánicos.

El Décimo Tercer taller de la CCVG, “Gas Workshop 2017”, fue llevado a cabo en el territorio ecuatoriano entre el 19 de septiembre y el 9 de octubre de este año. Contando con la participación de expertos en el área de geoquímica de fluidos volcánicos provenientes de todo el mundo: Alemania, Argentina, Bélgica, Costa Rica, Chile, España, Estados Unidos, Singapur, México, Islandia, Italia, Japón, Portugal, Perú, Rumania, Rusia, Suiza, entre otros.

El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional fue el anfitrión y organizador local del evento. Se llevaron a cabo diversas visitas de campo. Empezando por una visita al volcán Reventador, que ha presentado una intensa actividad eruptiva desde junio de 2017. Durante esta visita los científicos pudieron llevar a cabo mediciones del gas volcánico mediante de sensores remotos, como cámaras UV y MAX-DOAS. Adicionalmente se midieron las temperaturas de las emisiones usando una cámara térmica.

Décimo Tercer Taller Internacional de Gases Volcánicos, Ecuador 2017

Figura 1.- a) Participantes del workshop, durante la excursión al volcán reventador (foto: Artur Lonescu b) Volcán reventador con columna de emisión de Ceniza (Foto: Elizabeth Gaunt).
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Como parte del monitoreo continuo que el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional realiza en los volcanes del Ecuador, un grupo de técnicos efectuó una campaña de mediciones en las fuentes termales del Complejo Volcánico Pululahua.

Medición de parámetros físico-químicos en aguas termales del Complejo Volcánico Pululahua

Figura 1: Vista Panorámica del Complejo Volcánico Pululahua.
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En el Ecuador existen centenares de vertientes o fuentes de agua, tanto  termales como frías, ubicadas a lo largo y ancho del país. Un grupo representativo (54 fuentes) de fuentes termales del país fue estudiado y actualizado en cuanto a sus parámetros físicos y químicos en el año 2009 (Inguaggiato et al., 2010). La distribución de las vertientes estudiadas se muestra en la Figura 1.

Fuentes Termales en el Ecuador Figura 1.- Distribución de las vertientes de agua en el Ecuador estudiadas por Inguaggiato et al. (2010). E1 a E57 corresponden a los números de muestras.

Estas fuentes están generalmente asociadas a sistemas de fallas tectónicas y/o a sistemas volcánicos. Las temperaturas de las aguas presentan un amplio rango, entre 15 y 74.5ºC con un pH entre 4.6 y 9.2 (Figuras 2 y 3). La conductividad eléctrica varía entre 51 y 20000 uS/cm. Existen fuentes con conductividades mayores, que pueden estar relacionadas a procesos de evaporación en superficie (hasta 68200 μS/cm en Salinas de Bolívar). La conductividad eléctrica de estas aguas es elevada con respecto a la medida en aguas superficiales (< 200 μS/cm en ríos), indicando la presencia de distintos elementos en solución. Los iones dominantes en el agua son: Sodio, Potasio, Magnesio, Calcio, Fluoruro, Cloruro, Bromuro, Sulfato, Bicarbonato y Sílice. Además de estos iones dominantes existen otros elementos en solución en concentraciones más bajas, conocidos como elementos en trazas, y que se expresan en partes por millón (ppm) o partes por billón (ppb). Los elementos en trazas analizados generalmente son: Li, Be, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Rb, Sr, Mo, Cd, Sb, Cs, Ba, Hg, Pb, Th, U, B. Casi todos estos elementos pueden ser tóxicos si superan la concentración permitida para el consumo humano (p.e. arsénico 5 ppb, mercurio 1 ppb, boro 0,5 ppm) y su ingestión contínua puede producir envenenamiento tanto para el ser humano como para las plantas y animales que los consuman. Es por esto que no se debe consumir aguas de vertientes sin conocer con precisión su composición química.

Fuentes Termales en el Ecuador Figura 2.- pH vs. Conductividad de las vertientes estudiadas. Nótese que las medidas en aguas superficiales (ríos) muestran baja conductividades con un pH variable. La mayoría de las aguas termales tienen un pH entre 5.5 y 7.

Fuentes Termales en el Ecuador Figura 3.- pH vs. Temperatura de las aguas estudiadas. Nótese que las aguas superficiales tienen temperaturas menores a 10ºC, mientras que las aguas de vertiente generalmente están sobre los 15ºC.

Algunas de estas vertientes presentan además un alto contenido de gases. El gas puede estar disuelto en el agua (p.e. el agua de Güitig), pero también puede  presentarse como gas libre o conocido como burbujeante. Estas burbujas de gas dan la impresión de que el agua está “hirviendo”, pese a que su temperatura es inferior a la temperatura de ebullición (esta última disminuye con la altura: el agua hierve a menor temperatura en Quito que en Guayaquil). Estas burbujas evidencian la presencia de gas en la vertiente (Figura 4). Esta fase gaseosa está principalmente compuesta por CO2 (anhídrido carbónico o dióxido de carbono), aunque también pueden estar presentes otras especies gaseosas como: CH4 (metano), H2S (ácido sulfhídrico), CO (monóxido de carbono), O2 (oxígeno) N2 (nitrógeno), He (helio), Ar (argón) y H2O (vapor de agua).

De estos gases el CO2, el H2S y el CO son altamente peligrosos para el hombre y los animales cuando están presentes en concentraciones elevadas. En los estudios realizados en las vertientes del país, el CO2 constituye generalmente más del 80% del gas burbujeante. El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro, inodoro y tóxico en altas concentraciones, así como también asfixiante (impide respirar !!, es decir: huir o morir) también produce irritación en los ojos, nariz y garganta. El CO2 es más denso que el aire (desplaza al oxígeno) y se concentra en zonas bajas de hondonadas y/o de espacios cerrados; es así que no se debe ingresar a vertientes burbujeantes captadas en espacios cerrados (tanques de captación artificiales o huecos naturales) donde el CO2 puede estar concentrado sobre el nivel de salida del agua termal: ese espacio se convierte entonces en una trampa mortal (si Ud. no huye a tiempo).

Fuentes Termales en el Ecuador Figura 4 a.- fuente de Oyacachi, captación cerrada. No se permite el ingreso al público. b.- Potrerillos en Carchi - bicarbonatada-ferruginosa, peligrosa por su alto contenido de CO2. c.- Captación en Nono, cerrada al público. d.- Pululahua, captación rica en CO2. Este tipo de captaciones deben estar a decenas hasta cientos de metros de las piscinas abiertas al público.

Lamentablemente en el país se han registrado varios casos de fallecimiento de personas por asfixia a causa del ingreso directo a las vertientes termales con gases burbujeantes (principalmente CO2). Es así que el 21 de enero de 2015, 6 personas fallecieron en la fuente de Tangalí, cercana a la ciudad de Otavalo. Así mismo, en Pitzanzi (Imbabura) y Palitahua (Tungurahua) han fallecido en años anteriores 2 personas al ingresar a los tanques de captación construidos alrededor de las fuentes donde se concentran los gases. También ocurrió el fallecimiento de una persona en Aguas Hediondas (Carchi), al tomar baños directamente en la vertiente con gas burbujeante rico en H2S (este gas se lo reconoce porque huele a huevos podridos cuando se presenta en concentraciones bajas y es "inodoro" y letal a concentraciones altas).

Los balnearios y piscinas, donde se aprovecha este recurso geotérmico de las aguas termales, no constituyen en sí un riesgo para el ser humano, siempre y cuando las piscinas estén construidas a una distancia prudente de las captaciones de las vertientes y estén en un lugar abierto y ventilado. Bajo ningún concepto se debe construir “saunas” o “cajones” donde se aproveche el gas que sale directamente de las vertientes, estos son potenciales trampas mortales  de CO2 u otro gas tóxico.

Recomendaciones :

  • No ingerir aguas de vertientes cuya composición química precisa se desconoce.
  • No ingresar en vertientes directamente, especialmente si se observa burbujeo de gases y si la fuente está en una hondonada.
  • No ingresar en tanques de captación construidos sobre/alrededor de vertientes/fuentes termales.
  • No construir “saunas” sobre el sitio de salida/ojo de agua de las vertientes/fuentes termales.

Más detalles sobre las diferentes especies gaseosas se pueden encontrar en http://www.ivhhn.org/uploads/es/gases_espanol.pdf, o en http://www.ivhhn.org/images/pdf/gas_guidelines.pdf

El estudio de Inguaggiato et al. (2010) puede ser solicitado directamente en el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional.

Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

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Lunes, 01 Septiembre 2014 00:00

Detectores de Gases

Una de las técnicas más recientes para la medición de gas SO2 volcánico se denomina DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy), que se basa en revisar el espectro de la luz absorbida por el gas en el rango ultravioleta; cada especie de gas absorbe un espectro específico, y la cantidad de luz absorbida depende de la concentración del gas. El IG ha participado activamente en el desarrollo de la aplicación de esta técnica para la medición de flujos de gas SO2 de origen volcánico.

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Lunes, 25 Agosto 2014 00:00

Detectores de Gases

FABRICANTEMODELOBREVE DESCRIPCIÓNINFORMACIÓN ADICIONAL

U. Chalmers, Suecia

Ocean Optics

DOAS SO2

Móvil DOAS

DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy). Es un sistema diseñado para cuantificar emisiones de gases volcánicos SO2 utilizando espectroscopía de absorción por luz UV. Aplicado en estudios geofísicos, estimación de emisiones de gases. El sistema contiene un espectrómetro óptico, (Rango espectral: 278-424 nm (UV), PC integrada para adquisición de espectros, almacenamiento de datos y comunicación Ethernet y RS232, receptor GPS, fibra óptica y telescopio.

DOAS SO2 DOAS SO2
MOVIL DOAS MOVIL DOAS
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West Systems
Licor LI820

CO2

Móvil CO2

Es un sistema diseñado para cuantificar emisiones de gases volcánicos CO2 mediante espectroscopía de absorción de infrarrojo (double beam). Aplicado en estudios geofísicos, estimación de emisiones de gases. El sistema contiene un espectrómetro infrarrojo (Licor LI820), campana de acumulación de gas, receptor GPS y una PC integrada para adquisición de espectros, almacenamiento de datos y comunicación RS232.

CO2 CO2
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