Espeleotemas Nº 5 - Octubre 1995 - Revista de Espeleología

Mammoth Cave. Experiencias de Control Hidroquímico en la Zona de Recargas. Aspectos Prácticos y Primeros Resultados

Fernández-Cortés. A.; Groves, C.

Resumen

Los sistemas kársticos que albergan cauces subterráneos a menudo experimentan una rápida variación de caudal y de las propiedades químicas del agua que controlan la evolución y función del sistema. Ambos aspectos son de vital importancia desde un punto de vista de la contaminación de los acuíferos kársticos por parte de actividades humanas, tales como los vertidos de aguas residuales, ricas en nutrientes, bacterias o pesticidas, procedentes de actividades agrícolas. Los métodos de adquisición de datos que utilizan equipos electrónicos/digitales de medición en continuo (dataloggers) se han convertido en una herramienta clave para clarifi car los detalles de estos procesos en sistemas kársticos. Aunque estos métodos aportan una elevada resolución temporal, la calidad de los datos depende en gran medida del diseño del sistema de adquisición de datos, así como de otros aspectos como su mantenimiento, calibración de sensores o control estadístico de los datos.

En este trabajo se presenta los primeros resultados del control de parámetros hidrogeoquímicos del agua en una cavidad del gran sistema kárstico de la Mammoth Cave (Kentucky, Estados Unidos). El control exhaustivo en esta cavidad (Spring Caverns) ha permitido defi nir los límites prácticos de la monitorización hidroquímica del agua en estos ambientes kársticos, mediante el trabajo en condiciones óptimas de acceso y de precisión/resolución en las mediciones. Para tal fi n, se estudió una pequeña cascada de esta cavidad mediante la medición en continuo de la temperatura, pH y conductividad eléctrica con tres equipos independientes (datalogger/sondas) y una cadencia de 2 minutos en la adquisición de datos. La redundancia en las mediciones reduce la probabilidad de pérdida de datos por un funcionamiento incorrecto del instrumental y, por otra parte permite el cálculo de desviaciones estándar de las variables con objeto de Nº 6 Abril 2008 73 espeleotemas cuantifi car la precisión del estudio. Los primeros resultados muestran que los rangos de desviación en la medición de estos parámetros son de

Abstract

A Karst systems usually include “underground rivers” with rapid fl ow and chemical properties changes that control the development and functioning of the system. Both aspects are essential from the point of view of the pollution of karst aquifers by human activities, such as the discharge of wastewater with rich in nutrients, bacteria and/or pesticides from agricultural activities. The different methods of data acquisition using electronic equipment/digital continuous measurement (dataloggers) have become a key tool to clarify the details of these processes evolving in karst systems. Although these methods provide a high temporal resolution, the quality of the data depends largely on the design of the data acquisition system as well as other aspects such as maintenance, calibration sensors or control of statistical data.

This paper presents the initial results of the water control of the hydrochemical parameters in a large cave of the karstic system of Mammoth Cave (Kentucky, USA). The exhaustive control in this cave (Spring Caverns) has helped us to defi ne the practical limits of monitoring hydrochemistry of water in such karst environments, by working under optimum conditions of access and accuracy/ resolution of the measurements. To do this, we have studied a small waterfall in this cave through continuous measurement of temperature, pH and electrical conductivity with three independent instruments (datalogger/probes), and a frequency of 2 minutes for the data acquisition. The redundancy in the measurements reduces the likelihood of data loss by a malfunction of the instruments and on the other hand allows the calculation of standard deviations of the variables in order to quantify the accuracy of the study. Preliminary results show that the ranks of deviation in the measurement of these parameters are < 0.2 ºC for temperature, < 4 ?S/cm at 25 ºC for the electrical conductivity and < 0.01 for pH. These same values are repeated in terms of accuracy in measurements of the variables, except pH whose accuracy is ± 0.1 units. These quality ranges of accuracy allow a good estimation of variables such as CO2 dissolved in water or dissolution rates with errors of 0.0001 to 0.0005 atm for the partial pressure of CO2 water, and from 0.0008 to 0.05 mm/year for the dissolution rate.