Equipment and Experimental facilities

Hydrogeochemical Characterization Mobile Unit

The sampling and characterization of groundwater is undoubtedly the stage of greatest technological development, since in order to obtain a hydrogeochemical model as close to reality as possible, we must be able to have available reliable and representative data of the geological environment under study. Therefore, one of the major efforts that the Hydrogeochemistry Group has made in recent years has been to develop the Mobile Unit in which the physicochemical parameters are measured in situ, disturbing as little as possible the natural conditions of the water (pressure, temperature) and minimizing gas exchange with the atmosphere.
imagen externa del vehículo que constituye la unidad móvilimagen externa del vehículo que constituye la unidad móvil (2)
The Mobile Unit is equipped with all the analytical instrumentation necessary to carry out in situ a complete characterization of the most sensitive ions to the alteration produced when transporting the water samples to the laboratory.
imagen interior de la unidad móvil (1)imagen interior de la unidad móvil (2)imagen interior de la unidad móvil (3)
The Hydrogeochemical Characterization Mobile Unit is a vehicle with a laboratory for the inorganic analysis of surface or groundwater samples. It is equipped with electric pumps that lift the water from a depth of 100 meters and multi-parametric probes (Aquatroll 600) that records the most relevant physicochemical parameters of the water: pH, T, redox potential, electrical conductivity, dissolved O2 along the water column in boreholes (logging). Physicochemical logs make possible to determine changes in groundwater chemistry and to have a control on the points at which water inflows occur along the column of a borehole.
imagen del equipamiento de la unidad móvil (1)imagen del equipamiento de la unidad móvil (2)
 

This mobile laboratory allows ion analysis by ion chromatography, measurement of hardness and alkalinity by automatic titration, measurement of trace elements by UV-visible spectrometry and polarography, TOC, determination of hydrogen (2H) and oxygen (18O) isotopes in water, to identify possible water mixing processes, etc. It also has an anoxic glove chamber for the analysis of unaltered samples.

Detailed information can be found in the following publications:
 
  • P. Gómez, B. Martínez y M.J. Turrero (1994): Unidades móviles para Caracterización Hidrogeoquímica. Serie Publicaciones Técnicas de ENRESA 08/94. ISSN: 1134-380X. Ir a la publicación.
  • P. Gómez, B. Martínez y M.J. Turrero (1994): Desarrollo de unidades móviles para la caracterización hidrogeoquímica in situ. Tecnoambiente, 42, p.17. ISSN: 1133-4665.
  • P. Gómez, M.J. Turrero, A. Garralón, B.Buil, A. Escribano, J. Peña, E. Torres, L. Robredo, L. Sánchez, R. Domínguez y J.M. Durán (2014): Unidades móviles de caracterización hidrogeoquímica y su importancia para el almacenamiento de residuos radiactivos. Acercar el laboratorio al objeto de estudio. Estratos nº107 pp 20-25. Ir a la publicación.

Microscopy Laboratory

It has the following optical microscopy equipment:

  • Transmitted light optical microscope for the characterization and study of geological materials, including textural relationships between minerals, crystallization sequence, alteration processes, porosity, etc.  
  • Optical microscope with cathodoluminescence for studying the luminescence characteristics of minerals and solid materials. By means of this technique consisting of irradiating solids with an electron beam, it is possible to visualize crystalline structures that provide information about crystal growth, mineral fracturing stages, characteristics of porosity types, general geochemical processes, fluid circulation, etc.
  • Optical microscope with stage for microthermometry of fluid inclusions, with which the phase changes of the fluids trapped in a mineral during its crystallization are observed under the microscope, in a range of temperatures between -180ºC and 600ºC. It allows determining the temperatures and chemical composition of the source water.
  • Binocular Stereo Magnifier

Trace Elements and Isotopic Ratios Laboratory

Espectroscopía óptica con plasma acoplado 

Determinación de trazas (Al, Fe, As, Se, Pb, Mn, Cr, Ni, Cd, Zn, B, Ba, Ce, Co, Tl, U y V) se realiza mediante espectroscopía óptica con plasma acoplado inductivamente (ICP-OES Spectro Arcos). Este equipo sirve para la determinación de los elementos disueltos y totales en aguas ambientales en los niveles de calidad del agua propuestos por la US Environmental Protection Agency (EPA) aplicando el Método 1669: “Muestreo ambiental del agua para la determinación de trazas de metales en la EPA de Calidad del Agua".

Espectrómetro óptico ICP-OES

Espectrometría de masas de plasma acoplada inductivamente de alta resolución (HR-ICP-MS)

Para la determinación de las relaciones isotópicas se utiliza un equipo HR-ICP-MS Element (Thermo Fisher Finnigan, Alemania) equipado con un nebulizador ESI PFA con un flujo de 30-100 µl/min mediante sistema de autoaspiración en una cámara de nebulización doble, refrigerada con una célula Peltier. Este tipo de nebulizadores optimiza la eficacia de la relación volumen de muestra/señal y elimina las oscilaciones originadas por los pulsos de bombas peristálticas, mejorando la estabilidad de la señal. Por su parte la cámara de nebulización doble con célula Peltier, reduce el volumen de solvatante en la muestra nebulizada a la vez que lo homogeneiza aumentando la señal normal, reduciendo el contenido en óxidos presentes y aumentando la estabilidad de la señal respecto a cámaras de nebulización convencionales.

Espectrómetro de masas HR-ICP-MS

Hydrogeochemical and Isotopical Characterization Laboratory

Espectroscopía óptica láser (CDRS, Cavity Ring-Down Sepectroscopy):

  • Determinación de 2H y 18O mediante Espectroscopía Láser (Cavity Ring-down Spectroscopy, CRDS). Las muestras se analizan con un equipo Picarro modelo L2120 equipado con un módulo de vaporización para la determinación de las relaciones isotópicas, tanto de δ2H como de δ18O en el H2O. El módulo de vaporización convierte en fase gaseosa la muestra inyectada a una temperatura de 110ºC. El vapor generado se inyecta en la cámara de medida espectroscópica para su análisis. Al operar de esta manera se está eliminando la posibilidad de que se incorporen contaminantes o interferentes en la celda de medida. La calibración se realiza utilizando los siguientes materiales de referencia de la OIEA: VSMOW2 Vienna Standard Mean Ocean Water 2; SLAP2 Standard Light Antarctic Precipitation 2 y GISP Greenland Ice Sheet Precipitation. Los valores certificados de estos materiales se refieren a sus relaciones isotópicas tanto para el 18O/16O como para el 2H/H expresados como δ2H ‰ y δ18O ‰, y permiten la aplicación de la recta de calibrado en un amplio rango de valores de δ. Para verificar la ausencia de deriva en el equipo se realiza un control con patrones cada cinco muestras.
  • Determinación de 13C mediante Espectroscopía Láser (Cavity Ring-down Spectroscopy, CRDS). Las muestras se analizan con un equipo Picarro modelo G1101 con módulo de acidificación automática e interfase universal que permite una cuantificación simultánea de 12CO2, 13CO2 y por ello, del valor δ13C. El equipo es capaz de ofrecer una precisión al menos del 0,4 ‰ para δ13C y de 200 ppb para CO2.

imagen de equipamiento de laboratorio de caracterización hidrogeoquímica (1)

Cromatografía Iónica:

  • Determinación de elementos mayores (Li+, Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+, F-, Cl-, Br-, NO2-, NO3-, PO43- y SO42-) se realiza mediante cromatografía iónica (METROHM serie 800) con supresión química y electroquímica. Las columnas empleadas son las Metrosep C3-250 y A SUPP 4-250 para cationes y aniones, respectivamente.

imagen de equipamiento de laboratorio de caracterización hidrogeoquímica (2)

Carbono orgánico Total (TOC):

  • En la determinación del contenido de carbono total (TC) presente en aguas se puede diferenciar entre carbono inorgánico total (TIC) y carbono orgánico total (TOC). Para realizar esta determinación se emplea un sistema Analizador de COT de laboratorio SIEVERS modelo Innovox, que permite el análisis del contenido de Carbono Orgánico Total, adecuado para medida de aguas naturales y residuales urbanas e industriales, incluyendo salmueras y celulosa.

imagen de equipamiento de laboratorio de caracterización hidrogeoquímica (3)

Valoración potenciométrica:

  • La determinación de alcalinidad se realiza mediante un Titroprocesador Metrohm, modelo 862. El principio en que está basado este equipo para realizar los análisis de alcalinidad es mediante la mencionada valoración potenciométrica.