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4.2. Comienzo de proyecto sobre la medición de gases

en los volcanes activos de Nicaragua

 

Indiana Carcache Diaz

 

Introducción

A partir de julio, 2001, comenzaron los trabajos del campo de un proyecto que INETER ejecutará en los próximos tres años junto con el instituto GEOMAR de la Universidad de Kiel, Alemania. Se pretende continuar con una rutina de toma de muestras y sus respectivos análisis para obtener una base de datos sobre el comportamiento de la concentración de los gases versus el tiempo, especialmente antes, durante y después de erupciones volcánicas. Se piensa que con estos datos será posible mejorar la predicción de erupciones volcánicas porque los gases contienen información valuable que sube directamente de los procesos magmáticos responsables para las erupciones. Además se quiere saber más sobre las cantidades de los diferentes componentes químicos que emiten los volcanes para entender su influencia en la atmósfera de la tierra, y por lo tanto en los procesos climáticos mundiales.

 

Durante los meses de julio y agosto se realizaron campañas de recolección de muestras de gases en los volcanes Mombacho, Cerro Negro, San Cristóbal, Momotombo y Concepción bajo la instrucción del especialista en geoquímica Lic. Mathias Fischer, GEOMAR. De parte de INETER participaron los técnicos Pedro Pérez, Indiana Carcache y Jorge Cruz.

 

Antes de poder realizar las primeras recolecciones de muestras en el campo, se instalaron los equipos del laboratorio donados por GEOMAR con financiamiento de la “Fundación Volkswagen”. Se trata de un espectrómetro FTIR (Fourier Transform Infrared Spectrometer), del tipo VECTOR, de la compañía BRUKER, Alemania, con su periferia y componentes adicionales de laboratorio.

 

Después se realizaron mediciones de prueba para ver la factibilidad de la técnica, luego se procedió a la ejecución de ésta usando muestras recolectadas en el campo.

 

Trabajos del campo

Se realizaron tres visitas al volcán Mombacho, dos visitas al Volcán Cerro Negro, una al Volcán San Cristóbal, dos al Volcán Momotombo y una al Volcán Concepción.  En el Concepción, lastimosamente no se logró llegar al cráter debido a la mala condición climáticas. En los demás volcanes se tomaron tres tipos de muestras en los campos  fumarólicos de los cráteres. La técnica del campo empleada consiste en introducir en la fumarola un tubo de titanio, que conduce el gas de alta temperatura a un sistema de condensación de los gases (pequeño laboratorio de campo). Al final se obtiene prácticamente tres muestras en su recipiente de vidrio por cada fumarola. Es muy importante tomar en cuenta la temperatura, temperaturas muy bajas no son recomendadas.

Las muestras de los gases se lavan inmediatamente en el campo con una solución de diferentes químicos:

-Primer tipo de muestra: Con solución 4N de NaOH al 50% y CdAc en agua, para obtener una solución en agua de los gases ácidos (CO2, SO2; H2S; HCl, HF).

-Segundo tipo de muestra: Con perclorato de magnesio(MgCl2O8 ) para separar el vapor de agua y obtener los gases libre de agua.

-Tercer tipo de muestra: Filtración con Ascarite con una capacidad de absorción de 60-90%, para la obtención solamente los gases ácidos, especialmente CO2.

 

Trabajo de laboratorio

El análisis de las muestras de gases se lleva acabo en el laboratorio, instalado en INETER, Managua, con  el espectrómetro VECTOR 22 (FTIR). Este equipo tiene un amplio campo de análisis, usando un software (OPUS/IR) instalado en la computadora provista a controlar el espectrómetro, adquirir o manipular el espectro y almacenar los datos.

Con los diferentes tipos de muestra se procede de las siguiente manera:

- Primer tipo de muestra: Se separa la solución líquida de la gaseosa por el método de separación. El gas que contiene CO2, SO2; H2S, HCl, HF es inyectado en el espectrómetro.

- Segundo tipo de muestra: Los gases se pasan del recipiente del campo directamente al espectrómetro.

- Tercer tipo de muestra: Los gases se pasan directamente del recipiente del campo al espectrómetro.

 

Funcionamiento del FTIR

El espectrómetro mide la atenuación de un rayo láser que pasa por la prueba de gas en la cámara de medición del aparato. Se puede variar, electrónicamente y controlado por computadora, la frecuencia de la luz que emite el láser. La frecuencia de la luz es el inverso de la longitud de onda de la luz. Se trata de un láser infrarrojo que es capaz de emitir luz en el rango de 6µm (µm=micrómetro).

 

Durante la medición se obtiene un espectro es decir una curva de la intensidad de la luz que logra pasar por la muestra de gases en dependencia de la frecuencia de la luz. El espectro se graba en forma digital directamente en la computadora.

 

La concentración de los diferentes componentes químicos de los gases se obtiene en dos pasos:

- Primero: Se tiene que identificar las componentes que integran la muestra. 

Las diferentes partes del espectro de la muestra se compara con patrones de espectros obtenidos con gases de referencia. La forma del espectro para un componente químico es siempre igual.

- Segundo: Se compara la amplitud del espectro con la obtenida con el gas de referencia. La amplitud de la parte del espectro que corresponde a una determinada componente  depende de la concentración de esta componente en la muestra tomada.

 

El análisis completo de las muestras de los gases volcánicos requiere de experiencia porque las componentes de gases que presentan bajas amplitudes en el espectro son difíciles de detectar. 

 

Resultados obtenidos

Hasta ahora se obtuvo un determinado número de espectros que posteriormente serán estudiados para determinar las concentraciones de los diferentes gases encontrados.

 

A continuación se presenta, como ejemplo, dos series de espectros de las mediciones de gases CO2, y HCl,  de las muestras tomadas en un día de muestreo en el volcán Momotombo (ver figura 1 y 2).

 

 

 

Figura 1. Espectro de Dióxido de carbono(CO2)

 

 

 

Figura 2. -Espectro del ácido clorhídrico (HCl)