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Estudio de la concentración atmosférica de metano en la ciudad de Tandil: análisis de la contribución de fuentes fijas y dispersas y medición de los flujos de metano desde un lago de embalse urbano Trabajo Final de Grado para la obtención del título Licenciatura en Tecnología Ambiental Lucas Chiavarino Directora: Dra. Victoria Fusé Co-directora: Dra. María Eugenia Priano Departamento de Ciencias Físicas y Ambientales Facultad de Ciencias Exactas Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires Tandil 2020.

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Estudio de la concentración atmosférica de metano en la ciudad de

Tandil: análisis de la contribución de fuentes fijas y dispersas y medición

de los flujos de metano desde un lago de embalse urbano

Trabajo Final de Grado para la obtención del título Licenciatura en Tecnología Ambiental

Lucas Chiavarino

Directora: Dra. Victoria Fusé

Co-directora: Dra. María Eugenia Priano

Departamento de Ciencias Físicas y Ambientales

Facultad de Ciencias Exactas

Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

Tandil 2020.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

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Agradecimientos

Tanto a mis viejos como a mis hermanas y hermano, por el apoyo en todo momento.

A mis amigos y compañeros de estudio por brindarme el apoyo incondicional desde el comienzo de la carrera

hasta el final.

Muy especialmente a mi directora Victoria, que además de ser la directora de esta Tesisfue directora en dos becas

iniciales a la investigación, siempre estuvo presente para transmitirme sus conocimientos. Gracias por la paciencia

y ayudarme en los momentos que más lo necesité.

Al grupo Físico Química Ambiental, por tenerme en cuenta para colaborar en diferentes proyectos y por estar

siempre dispuestos a darme una mano. En particular, a Euge por su ayuda en este trabajo y también por la

excelente disposición en el desarrollo de la Práctica Profesional Supervisada.

Por sus palabras de aliento y preocupaciones, a Estefi, Sil, Car, Bani, Paz, Eze, Mery, Ani, Cris.

A las personas que ayudaron con los muestreadores de aire, Cristian, Sergio y Paula. Además a la empresa

Alquilo Todo Tandil y la obra Social OSPUNCBA por permitir de instalar los muestreadores en cada sitio de

estudio.

Al Centro Náutico del Fuerte por permitir que la isla sea un lugar de estudio, y brindar los materiales necesarios

en cada campaña de muestreo; tanto a su Comisión Directiva como a Daniel, José y al Tigre.

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3

Para mi abuela,

nunca se acordaba de nada, pero siempre preguntaba por misestudios.

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Contenido RESUMEN 5

1. INTRODUCCIÓN 6

1.1. Metano como gas de efecto invernadero 6

1.1.1 Generación de metano biogénico 9

1.1.2 Generación de metano no biogénico 12

1.2 Técnicas de cuantificación de gases efecto invernadero 13

1.2.1 Técnica cámara estática 15

1.2.2 Muestras integradas de aire 16

1.3 Metano en Argentina 17

1.4 MOTIVACION 19

1.5 OBJETIVOS 20

2. METODOLOGÍA Y MATERIALES 21

2.1 Área de estudio 21

2.1.1 Sitios de estudio 24

2.2 Medición de la concentración de metano atmosférico en la ciudad 28

2.3 Medición de flujos de metano en el Lago del Fuerte 30

2.3.1 Cálculo del flujo de metano 32

2.3.2 Parámetros fisicoquímicos y morfológicos del lago 34

2.4 Otros parámetros 34

2.5 Otras tareas de laboratorio 35

2.6 Análisis cromatográficos de las muestras de aire 36

2.7 Análisis estadísticos y procesamiento de datos 36

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 38

3.1 Características meteorológicas de la ciudad de Tandil 38

3.2 Concentraciones atmosféricas de CH4 41

3.2.1 Análisis espacial de las concentraciones de CH4 en la ciudad. 43

3.2.2 Análisis temporal de las concentraciones de CH4 en la ciudad 46

3.2.3 Concentraciones atmosféricas de CH4 por fuentes biogénicas 50

3.2.4 Concentraciones de CH4 por fuentes no biogénicas 54

3.3 Estudio de una fuente fija: Lago del Fuerte 57

3.3.1 Parámetros fisicoquímicos del agua del lago 57

3.3.2 Flujos de CH4 59

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3.3.2.1. Emisión de CH4 por ebullición 60

3.3.2.2. Flujos de CH4 por difusión medido por la técnica cámaras estáticas en el agua 61

3.3.4 Flujo de CH4 a través de Cámaras Estáticas en el suelo del dique 63

3.4 Contribución de los flujos de CH4 del lago del fuerte al CH4 atmosférico 64

3.5 Contribución de los flujos de CH4de fuentes biogenicas al CH4 atmosférico 65

4. CONCLUSIONES 66

5. TRABAJO FUTURO 68

6. REFERENCIAS 69

7. ANEXOS 76

7.1 Recipientes recolectores y restrictores de ingreso de aire 76

7.2 Cámaras estáticas 79

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RESUMEN

El objetivo del presente Trabajo Final fue contribuir al conocimiento general de las emisiones de metano (CH4) a

partir de fuentes antropogénicas fijas y dispersas de un sitio urbano de tamaño medio (Tandil, Buenos Aires).

Se estudió la concentración de CH4 atmosférica en 10 sitios de muestreo en la ciudad, teniendo en cuenta por un

lado, las fuentes dispersas de CH4 (contribuciones del parque automotor y las pérdidas que se producen durante la

distribución y consumo del gas natural) y por otra lado, dos fuentes fijas de CH4 como son el Lago del Fuerte y la

planta de tratamiento de residuos cloacales. La metodología utilizada para medir la concentración atmosférica de

CH4 fue a través de la obtención de muestras acumuladas de aire mediante recipientes recolectores dotados con

restrictores de ingreso de aire. Este análisis implicó un total de 23 recambios de recipientes recolectores cada 15

días para lograr un muestreo continuo durante el periodo de estudio comprendido entre 01/06/2017 a 31/05/2018.

También se estudió el aporte de las emisiones de CH4 generadas por el Lago del Fuerte. La técnica utilizada fue la

de cámaras estáticas, permitiendo medir el flujo por difusión de CH4 en la interfaz agua-atmósfera en dos sitios

del lago. Para ello, se realizaron 8 campañas de muestreo distribuidas en diferentes épocas del periodo de estudio.

Los resultados indican que la concentración de CH4 atmosférico durante el periodo de estudio en la ciudad

presentó un valor medio de 2,55 ± 0,20 ppm.Se registraron tanto diferencias estadísticamente significativas de las

concentraciones de CH4 en la atmósfera entre algunos sitios de estudio, como entre las concentraciones

atmosféricas de este gas entre estaciones en cada uno de ellos. En cada sitio de estudio se determinó que existen

distintos grados de relación con parámetros meteorológicos, según la naturaleza de cada fuente.

En el estudio por el aporte de fuentes dispersas, las mayores concentraciones de CH4 atmosférico se registraron

durante el período más frío del año, con variaciones en las concentraciones esperables entre los sitios, aunque sin

mostrar diferencias estadísticamente significativas entre ellos. Las diferencias entre estos sitios se hicieron más

notables y resultaron estadísticamente significativas cuando no se consideró la contribución de CH4 desde la

planta de tratamiento de efluentes cloacales. En ella, se registraron los valores máximos de CH4 en el aire,

determinando que el grado de participación de esta fuente fue importante respecto a las fuentes no biogénicas y al

Lago del Fuerte, con diferencias, estadísticamente significativas, de las concentraciones atmosféricas de CH4

medidas respecto a los restantes sitios de la ciudad.

Los flujos de CH4 registrados por difusión en el lago presentaron importantes variaciones estacionales, sin

encontrar diferencias estadísticamente significativas entre ambos sitios de estudio respecto a las emisiones medias

de CH4. Las concentraciones de CH4 medidas en las inmediaciones del Lago mediante el muestreo con los

recipientes recolectores, fueron el resultado del balance de la emisión de CH4 del lago y los secuestros de CH4 por

el suelo, como también respondieron a la dispersión y la captura de CH4 proveniente de otras fuentes no

biogénicas distribuidas alrededor del sitio de estudio.

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1. INTRODUCCIÓN

1.1. Metano como gas de efecto invernadero

El gas metano (CH4) es uno de los de los principales gases de efecto invernadero (GEI). Después del dióxido de

carbono (CO2), es considerado el segundo GEI en orden de importancia (IPCC, 2013). Si bien la concentración

del CH4 en la atmósfera es más baja que la del CO2, su contribución al calentamiento global es importante

(Tauchnitz et al., 2007). Cada molécula de CH4, a pesar de su corto tiempo de vida media en la atmósfera

(aproximadamente 10 años), tiene una capacidad de absorber radiación infrarroja entre 20 y 30 veces mayor que

el CO2, lo cual implica que el CH4 tiene un mayor potencial de calentamiento global (IPCC, 2013).

Debido al aumento desmedido de estos dos principales GEI en la atmósfera, a los que se suma el aporte del óxido

nitroso (N2O) especialmente como consecuencia de ciertas actividades del hombre como la deforestación, la

quema de biomasa, la sobreexplotación de combustibles fósiles y en general, los cambios de uso de suelo (Hsu et

al., 2009), puede generarse un desequilibrio en el balance energético del planeta (Shaver et al., 2000), logrando un

sobrecalentamiento de la superficie de la tierra conocido como calentamiento global.

En particular el CH4 es el GEI que más ha aumentado sus concentraciones atmosféricas en el último siglo, debido

principalmente al aumento de sus emisiones antropogénicas (IPCC, 2013). Se ha estimado que este gas contribuye

aproximadamente con el 20% del calentamiento global y podría ser el GEI dominante en el calentamiento de la

atmósfera terrestre en el futuro (Zhu et al., 2007).

En la Figura 1 se muestra la variación temporal de la concentración media global atmosférica de CH4 durante los

últimos 1000 años (IPCC, 2001).

Figura 1: Variación temporal durante mil años de la concentración de CH4 (en ppb), determinada a partir de núcleos

de hielo y muestras de aire. Los conjuntos de datos son: ■ corresponde a núcleo Grip (Blunier et al., 1995; Chappellaz

et al., 1997); ● corresponde a núcleo Eurocore (Blunier et al., 1993); ▲ corresponde a núcleo D47 (Chappellaz et al.,

1997); ♦ corresponde a estación Siple (Stauffer et al., 1985); ▬ corresponde al valor Global, inferido de núcleos de

hielo de la Antártida y Groenlandia y mediciones en aire puro (Etheridge et al., 1998; Dlugokencky et al., 1998)

(IPCC, 2001).

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Las mediciones obtenidas a partir del aire atrapado en hielos y nieves polares muestran que la concentración

media de CH4 en la atmósfera ha aumentado en un factor de 2,5 desde la era preindustrial pasando de 773 ppb en

1750 a 1803 ppb en 2011 (Le Mer & Roger., 2001; Smith et al., 2003, IPCC 2013).

La concentración atmosférica de CH4 se la puede clasificar a partir de las emisiones desde fuentes naturales y

fuentes antropogénicas. Los niveles actuales de CH4 atmosférico se deben principalmente, a las continuas

emisiones antropogénicas que superan a las emisiones naturales, tal como se muestra en la siguiente tabla (IPCC,

2001).

Tipo Masa de CH4 (Tg año-1) Origen

Fuentes naturales

Humedales 100-231 Biogénico

Termitas 20-29 Biogénico

Océanos 4-15 Biogénico

Clatratos 4-5 No Biogénico

Fuentes geológicas 4-14 No Biogénico

Incendios 2-15 No Biogénico

Animales salvajes 15 Biogénico

Total de fuentes naturales 149-324

Fuentes antropogénicas

Combustibles fósiles 74-106 No Biogénico

Rellenos sanitarios y basurales 35-69 Biogénico

Rumiantes 76-92 Biogénico

Arrozales 31-112 Biogénico

Quema de biomasa 14-88 No Biogénico

Total de fuentes antropogénicas 230-467

Total de fuentes 503-610

Sumideros

OH- troposférico 428-507 No Biológico

Estratósfera (OH-, Cl-, O1D, hν) 30-45 No Biológico

Suelos 26-43 Biológico

Total de sumideros 492-577

Tabla 1: Fuentes y sumideros de CH4 a nivel mundial (IPCC, 2001)

Las emisiones de CH4 desde fuentes de origen biológico (biogénico) comprenden más del 70% del total global

(Borrel et al., 2011; Demarty&Bastien, 2011) y son generadas por la acción directa de bacterias metanogénicas

pertenecientes al dominio Archea, como consecuencia de procesos de descomposición de la materia orgánica en

ausencia de oxígeno (procesos anaeróbicos) (Serrano-Silva et al., 2014; Moore &Knowles, 1989).

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Existen varias fuentes potenciales que pueden aportar CH4 a la atmósfera. Un ejemplo de estas son los

humedales1, como lagos, lagunas y suelos inundados, con una emisión global estimada de 100 a 230 Tg CH4 año-

1, siendo la principal fuente natural -y a su vez biogénica- de CH4. Otras fuentes de menor emisión se generan

dentro de los procesos digestivos de determinados animales (animales salvajes) y termitas (insectos) y en los

océanos (IPCC, 2007). Además, existen otras fuentes naturales de CH4 no biogénicas y de menor magnitud como

son las fuentes geológicas (por ejemplo, volcanes), los incendios que emiten CH4 como consecuencia de la

combustión incompleta de materia orgánica, entre otras (IPCC, 2007).

Por otro lado, se pueden clasificar también las fuentes de CH4 antropogénicas en biogénicas y no biogénicas. Un

ejemplo de las primeras son los rellenos sanitarios y basurales con una emisión de 35 a 69 Tg año-1, y la

domesticación de animales rumiantes y los arrozales, con una emisión global estimada de 76 a 92 Tg año-1 y de 31

a 112 Tg año-1, respectivamente. Respecto a las segundas (no biogénicas) se destacan las emisiones generadas por

el uso de combustibles fósiles (energía e industria) estimadas entre 74 y 106 Tg año-1 y, en menor medida, la

quema de biomasa (IPCC, 2001).

La tabla 1 también presenta un apartado para los sumideros de CH4. El sumidero dominante del CH4 atmosférico,

que explica su mayor tasa de eliminación se produce en la tropósfera por medio de reacciones de oxidación con el

radical hidroxilo ��. (Houweling, 2000) de acuerdo a la siguiente ecuación:

CH4+ OH. → CH3+ H2O (1)

Otra reacción de eliminación que ocurre en la estratósfera, debido a la interacción con el radical ��. proveniente

principalmente de clorofluorcarbonados (CFCs) es la que se esquematiza a continuación, en donde una parte

relativamente pequeña de CH4 es eliminada.

CH4+ Cl. → HCl + CH3. (2)

A través de estas reacciones, se pueden estimar las eliminaciones de CH4 atmosférico aproximadamente entre 428

a 701 Tg año-1 vía ecuación 1 y entre 30 a 34 Tg año-1 vía ecuación 2 (IPCC, 2001).

Por otra parte, existe otro sumidero de importancia, de origen biológico, que se desarrolla especialmente en

ambientes con una importante disponibilidad de oxígeno (O2), en donde el CH4 es transformado a CO2 a través de

la oxidación microbiana por parte de bacterias metanotróficas presentes en los suelos en general, en diferentes

ambientes (Le Mer & Roger, 2001). El secuestro de CH4 atmosférico por el suelo es un flujo relativamente

pequeño pero importante en el balance global, y es susceptible a los cambios en el uso del suelo y al clima.

1Los humedales incluyen un diverso conjunto de cuerpos de agua y suelos inundados (lagos, lagunas, mallines, esteros, etc).

Implica todo tipo de tierras que estén cubiertas o saturadas por aguas todo el año o bien, la mayor parte de este. No entran en

las categorías de Tierras forestales, Tierras de cultivo o Pastizales (IPCC).

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Cualquier cambio importante que se produzca en el suelo puede alterar la tasa de oxidación de CH4 atmosférico

(Dutaur&Verchot, 2007) y afectar fuertemente este balance global.

Debido a la influencia que presenta el CH4 como GEI resulta importante su estudio, medición y análisis, ya que la

reducción de su concentración en la atmósfera es una medida efectiva en contra del calentamiento global y, por

consecuencia, del cambio climático. Se estima que el calentamiento global podría reducirse en un 25% si se

lograran estabilizar las emisiones de CH4 (Le Mer & Roger, 2001).

1.1.1 Generación de metano biogénico

Las bacterias metanogénicas forman parte de una comunidad bacteriana compleja, compuesta por especies

microbianas anaeróbicas facultativas y anaeróbicas estrictas que interactúan entre sí (Gerardi, 2003).

Los organismos tipo facultativos son aquellos que tienen la capacidad de utilizar el O2 disuelto cuando éste se

encuentra disponible o bien, pueden utilizar otros aceptores de electrones como el nitrato (NO3-), sulfato (SO4

-2)

como los organismos anaerobios obligados, cuando el O2 no se encuentra presente en el medio. Estos

microorganismos tienen la capacidad de realizar diversos procesos metabólicos logrando transformar o convertir

la materia orgánica (como polímeros y proteínas) en sustancias más simples.

Para que los compuestos orgánicos complejos puedan ser degradados, estos deben ser convertidos a compuestos

orgánicos e inorgánicos más sencillos mediante el desarrollo de una serie de procesos de reacciones metabólicas

complejas. Estos compuestos incluyen formiato, acetato, metanol, entre otros. Éstos son utilizados por las

bacterias metanogénicas en la producción de CH4. Es por esto que el proceso de digestión anaeróbica y

producción de CH4 suele ser estudiado en etapas. Diversos autores han considerado el esquema de tres etapas

principales: (1) hidrólisis, (2) acidogénesis, y finalmente, (3) metanogénesis (Gerardi, 2003; Aiyuk et al., 2006).

Los diferentes grupos de bacterias trabajan en serie, donde los productos de una etapa son los sustratos de la

siguiente, formando así una cadena.

Existen varios grupos de bacterias metanogénicas, en donde dependiendo del sustrato que utilizan se pueden

dividir en diferentes grupos fisiológicos. El CH4 puede ser el resultado de la reducción biológica del CO2 con H2

como donador de electrones, de la degradación de la molécula acetato (CH3COOH) en una molécula de CH4 y una

de CO2, o bien a partir de compuestos metilados como el metanol (CH3OH) (Torres-Alvarado et al., 2005).

Además de la disponibilidad de los sustratos, las bacterias durante el desarrollo de estos procesos se ven

condicionadas por factores físicos y químicos, que posibilitan su adecuado metabolismo, en los cuales se pueden

destacar la temperatura, alcalinidad, pH, nutrientes y presencia de nitrógeno (N) y fósforo (P), entre otros (Le Mer

et al., 2001).

El producto principal obtenido de la degradación anaerobia es el biogás, mezcla gaseosa con una importante

proporción de CH4 entre 50 y 70% y CO2 de 30 a 50%, con pequeñas cantidades de otros gases. Estos valores

Trabajo Final Lucas Chiavarino

11

dependen tanto de los microorganismos que se encuentren presentes como del proceso en sí (Schoberth, 2003;

Lorenzo &Obaya, 2005).

Humedales como fuente de metano.

Como se detalló en la tabla 1, los humedales son considerados importantes fuentes emisoras de CH4. En

particular, se ha estimado que los lagos emiten anualmente de 8 a 48 Tg de CH4 por año, que es del 6 al 16% de

las emisiones naturales mundiales de este gas (Bastviken et al., 2004).

Como ocurre en otros ecosistemas, los humedales son considerados sistemas naturales muy importantes

globalmente por su potencial para almacenar carbono (C) (Collins &Kuehl, 2000). El flujo neto de C hacia o

desde la atmósfera es el resultado de un balance entre la absorción de carbono de la atmósfera por fotosíntesis y su

liberación como consecuencia de la descomposición. Tanto los secuestros como las emisiones producidas por los

cuerpos acuosos, se controlan según los factores ambientales como el tipo de comunidad de microorganismos, la

concentración de nutrientes en el agua y en el sedimento, la concentración de O2 disuelto, la presencia de

aceptores de electrones, las características del sedimento y la profundidad y tamaño del cuerpo acuoso (Ribeiro et

al., 2004; Graham et al., 2005).

Bajo condiciones de saturación o en ambientes inundados, las condiciones anóxicas se encuentran habitualmente

en el fondo del cuerpo acuoso. La mayoría de CH4 es producido en los sedimentos a través de procesos

metabólicos por parte de diferentes géneros de bacterias metanogénicas para la obtención de energía.

Además de la producción de CH4 que se obtiene bajo condiciones extremadamente reducidas (-224 mV), las

emisiones de este gas a la atmósfera también dependen de su consumo siendo tomado el CH4 como fuente de

carbono y energía por otro tipo de microorganismos. Las bacterias que oxidan el CH4 formando CO2

(Whiting&Chanton, 2001) son llamadas bacterias metanotróficas. Estas bacterias son abundantes en la columna

de agua y en la interface aeróbica del sedimento y agua, aunque la oxidación puede ocurrir tanto en presencia

moderada de O2 (oxidación aerobia) como bien en ausencia de este gas (oxidación anaerobia).

Por otro lado, las emisiones de CH4 también dependerán de su mecanismo de transporte hacia la atmósfera

(Bastviken et al., 2004). Las emisiones de este gas pueden ser por difusión molecular a través de la interfaz aire-

agua, siendo este tipo de mecanismo muy lento debido a la baja solubilidad que presenta el CH4 en el agua (Laing

et al., 2008). La difusión que se genera a través del agua es resultado del gradiente de concentración de CH4 entre

el fondo del cuerpo del agua y la superficie, y entre el agua y la atmósfera (Bastviken et al., 2004). La difusión es

el mecanismo más susceptible de oxidación biológica del CH4 (Borrel et al., 2011) lo cual implica que una

fracción significativa de CH4 en este tipo de transporte tiene la capacidad de ser oxidado.

Otra vía muy importante de emisiones de CH4 a la atmósfera, en particular en las regiones templadas y tropicales

(IPCC, 2013), son las emisiones de CH4 provenientes desde los sedimentos a través de la columna de agua, sin

disolverse en ella, mediante ebullición o formación de burbujas. Aquellos reservorios de agua en zonas templadas,

Trabajo Final Lucas Chiavarino

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en general grandes y profundas, suelen presentar patrones de estratificación térmica lo que impide la mezcla de

agua y de difusión entre las aguas profundas y poco profundas (Nozhevnikova et al., 1997). Esta situación

favorece un perfil de concentración de CH4 que aumenta rápidamente con la profundidad hasta que se alcanza el

nivel de saturación local.

Además, el CH4 también se puede transportar por las plantas por medio de las aerénquimas (espacios vacíos que

las plantas acuáticas poseen para transportar oxígeno de las hojas a la raíz) (Altor &Mitsch, 2006; Tauchnitz et al.,

2007; Zhu et al., 2007).

Planta de tratamiento de efluente cloacal.

Las plantas de tratamiento de efluentes residuales son una importante fuente de CH4 cuando se trata a los

efluentes residuales en medio facultativo (en su estrato superior funciona con tratamiento aerobio, mientras que en

su parte inferior, el tratamiento es anaeróbico) o anaeróbico, asociado principalmente a las emisiones generadas

en los sistemas de tratamiento biológico (Yoshida, et al., 2014). El objetivo de los procesos de tratamiento

biológico consiste en reproducir de manera confinada y controlada los mecanismos naturales, por los cuales

diversos microorganismos degradan la materia orgánica convirtiéndola en productos minerales inertes. Al igual

que ocurre en los cuerpos de agua naturales, la producción del CH4 es llevada a cabo por microorganismos

metanógenos.

La cantidad de CH4 producida en esta fuente es influenciada por la cantidad de materia orgánica degradable

(soluble) contenida en las aguas residuales y la medida en que el medio se encuentre libre de O2 disuelto. En las

lagunas de tratamiento anaeróbicas abiertas (sin captura de biogás) puede existir una capa superficial que

contenga O2 disuelto. El espesor de dicha capa dependerá, entre otros factores, de la temperatura, la intensidad de

la radiación solar, la velocidad del viento y la turbidez del agua (BID, 2010).

La tasa de producción de CH4 aumenta con la temperatura (IPCC, 2006). Esto es particularmente importante en

los sistemas no controlados y en los climas cálidos. Por debajo de los 15°C de las aguas residuales, la producción

significativa de CH4 baja, al limitarse la actividad de los metanogénicos y por lo tanto, la laguna servirá

principalmente como tanque de sedimentación. Sin embargo, cuando la temperatura sobrepasa los 15ºC, es

probable que la producción de CH4 se reinicie considerablemente.

En condiciones óptimas (ausencia total de O2 disuelto) un reactor anaeróbico es capaz de producir 0,25 kg de CH4

por cada kg de DBO (demanda biológica de oxígeno) degradado (Doorn et al., 1997).

Otra fuente importante de emisión de CH4 dentro de una planta de tratamiento de aguas residuales, ocurre en las

cámaras que contienen los lodos o barros, que se generan posteriormente a la degradación de los efluentes por

parte de los microorganismos en los procesos biológicos (Metcalf et al., 2002; Carneiro et al., 2008; Yoshida et

al., 2009; Zhu et al., 2009).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

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Las condiciones de anaerobiosis también pueden existir debido al mal funcionamiento de procesos de tratamiento

aeróbico creando zonas carentes de O2 disuelto en los sedimentos del fondo. Para las lagunas sin agitación o

aeración, el factor crítico para la producción de CH4 es su profundidad. Las lagunas poco profundas, con menos

de 1 metro de profundidad, suelen ofrecer condiciones aeróbicas y baja o nula producción de CH4. Las lagunas de

más de 2 o 3 metros de profundidad ofrecen generalmente medios anaeróbicos y se puede esperar en ellas una

significativa producción de CH4 (IPCC, 2006).En el diseño de una laguna de tratamiento de efluentes cloacales es

importante considerar la influencia de dos factores. Por un lado, la temperatura ambiente, que va a promover una

mayor o menor actividad de los microorganismos que degradan la materia orgánica. En función de este consumo,

será el contenido de oxígeno disuelto en la laguna. Esto va a depender además de la carga orgánica del efluente,

por lo que si la carga orgánica es relativamente altay la temperatura ambiente también lo es, en una laguna con

baja profundidad es esperable que se generen condiciones anaerobias rápidamente.

1.1.2 Generación de metano no biogénico

Como se detalló en la tabla 1, en las emisiones de CH4 antropogénicas a partir de fuentes no biogénicas, el sector

energético suele ser el más importante en los inventarios, asociado al uso de los combustibles fósiles. La industria

de gas natural (GN) como parte del sector energético desempeña un papel importante en la generación de

emisiones de GEI para este sector, ya que durante sus diversas actividades, desde producción hasta distribución,

se genera una gran cantidad de CH4 y CO2 (IPCC, 2006).

La liberación de CH4 y otros compuestos diferentes como monóxido de carbono (CO) o compuestos orgánicos

volátiles (COV), se generan como consecuencia de una combustión incompleta cuando se utilizan los

combustibles fósiles (GN, petróleo y carbón). No obstante, la mayor parte del carbono se emite como CO2 en

forma inmediata durante la combustión completa.

Las emisiones de CH4 en el sector energético y en particular, en el uso del sistema del GN, no solo obedecen a los

productos de las combustiones incompletas, sino a los venteos operacionales y a las emisiones fugitivas. Según el

IPCC, el término emisiones fugitivas hace referencia a todas las emisiones de GEI procedentes del sistema de GN

(con excepción de los aportes de la quema de combustible). Estas emisiones fugitivas se deben a la liberación de

GEI que puede ocurrir durante la extracción, el procesamiento y la distribución de combustibles fósiles hasta el

punto de utilización final. En el caso de la distribución del GN, esta consiste en la entrega al usuario final ya sea

éste industrial, comercial o domiciliario.

Un alto porcentaje en las emisiones globales de CH4 antropogénicas se derivan de actividades relacionadas con el

uso de GN (Kennedy et al., 2011; Marcotullio et al., 2013). A pesar de múltiples estudios que investigan las fugas

de GN que ocurren en las etapas de producción y procesamiento (Sánchez et al., 2018) existe una importante

incertidumbre sobre las emisiones de CH4 asociadas al sistema de distribución que entrega el combustible a los

consumidores finales (Hendrick et al., 2016; Jackson et al., 2014). Esta incertidumbre es reflejada por diferentes

Trabajo Final Lucas Chiavarino

14

estimaciones del inventario de GEI de EE. UU. 1990-2010 (EPA, 2012). Las emisiones de CH4 asociadas a la

etapa de distribución, se han identificado como fuentes relevantes en diversas ciudades del mundo, con tasas de

pérdida de GN que varían entre el 2% y el 6% (Sánchez et al., 2018).

Debe tenerse en cuenta que la realización de mediciones directas de las pérdidas de GN en el sistema de

distribución presenta dificultades por el gran número de puntos asociados caracterizado por ser, en general,

disperso o difuso (en comparación con las emisiones de fuentes puntuales fácilmente identificables).

Además de las posibles pérdidas de los sistemas de distribución de GN en un entorno urbano, las eficiencias en el

proceso de combustión del gas de los sistemas de calefacción, cocina, calentamiento de agua, generación de

energía eléctrica, etc. permiten explicar también el aumento global de las concentraciones de CH4 (UNFCC,

2012).

En particular, y refiriéndonos a los sistemas de calefacción, en Argentina los sistemas domiciliario

mayoritariamente utilizado son los calefactores de tiro balanceado (INDEC, 2010). A pesar de su uso extendido y

su madurez como producto en el mercado (se comercializan en la Argentina hace más de 50 años), la información

disponible referida a la evaluación del funcionamiento térmico de estos artefactos resulta llamativamente escasa.

Según el trabajo reportado por Juanicó (2007) el rendimiento térmico de estos calefactores presenta eficiencias del

40% al 60%, las que pueden considerarse de regulares a pobres.

Una de las forma de estimar las pérdidas que se producen en la etapa de distribución del GN, es mediante una

indicación indirecta, donde se miden las diferencias entre el volumen del gas ofrecido y el consumo de los

usuarios. Hayhoe et al., (2002) proponen un valor de referencia del 2,5%, con un rango de validación

comprendido entre 0,2 y 10%.

Además de las emisiones de los sistemas de distribución de GN y de las emisiones resultantes de su combustión

incompleta, las emisiones de los vehículos que son alimentados con gas natural comprimido (GNC) así como de

las estaciones que lo proveen, han sido reportadas también como fuentes urbanas importantes de CH4 hacia la

atmósfera (Gioli et al., 2012; von Fischer et al., 2017).

1.2 Técnicas de cuantificación de gases efecto invernadero

En los últimos años se han aumentado los esfuerzos por mejorar y proponer alternativas que logren evaluar con

mayor precisión las emisiones de gases provenientes de los sistemas naturales y antrópicos hacia la atmósfera

(Denmead, 2008). La precisión de las mediciones de GEI es crucial para actualizar y mejorar los actuales

inventarios de gases de efecto invernadero necesarios para desarrollar un plan de mitigación y reducción de las

emisiones. Las diferentes metodologías que existen para estudiar los GEI en la atmósfera varían según la

necesidad de determinar ya sea la concentración de un gas en la atmósfera o los flujos de estos gases que se

generan desde diferentes superficies.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

15

Dos de las técnicas ampliamente utilizadas en la medición de flujos de GEI in situ, están basadas en la aplicación

de cámaras (Lambert y Frechette, 2005) o en herramientas micro-meteorológicas (conocidas también como Eddy

Covariance). Ambas técnicas presentan una serie de características de funcionamiento y desempeño que fueron

resumidas por Jones et al., (2011); las cámaras presentan, en general, una menor limitación técnica (relacionada al

costo de instalación, nivel técnico requerido, carga laboral humana, limitaciones de uso, sesgo metodológico) y un

mayor desempeño asociado a su representatividad y a su uso, respecto a la técnica Eddy Covariance.

Existen varios tipos de cámaras, entre las cuales se destacan las cámaras dinámicas y las cámaras estáticas

cerradas. La primera integra un analizador de gases y un sofisticado sistema automatizado para generar un flujo

continuo, lo que permite minimizar los errores asociados a errores humanos, aunque sus costos de operación la

hacen menos accesible. En contraste, las cámaras estáticas cerradas requieren de la extracción periódica de

muestras de aire y su posterior análisis en laboratorio (Parkin&Venterea, 2010).

Respecto a Eddy Covariance, esta técnica se basa en estimar el intercambio neto de material entre la superficie de

un ecosistema determinado y su atmósfera vecina (Baldocchi, 2003). Para ello, se utiliza un anemómetro, un

analizador del GEI para la medición del GEI de interés y un medidor de flujo de calor, que se montan en una torre

que puede alcanzar hasta los 30 m de altura. Este método tiene la ventaja de ser poco invasivo y de aportar

mediciones de los flujos verticales en alta resolución temporal (desde media hora) y continúas por largos periodos

de tiempo (de días a años) a una escala regional.

En el caso del análisis de las emisiones de GEI que se generan desde un cuerpo de agua, otra de las alternativas de

medición es mediante la aplicación de un modelo de difusión de capa límite (Liss y Slater, 1974). Los flujos de

GEI pueden estimarse a partir de la medición de la concentración del GEI (por ejemplo, del CH4) disuelto en el

agua, en los primeros 30 cm de profundidad. El flujo del gas que se genera en la interface agua-atmósfera se

calcula por el gradiente de concentración del gas entre el agua y el aire, y la velocidad de transferencia del gas a

través de dicha interface.

El estudio de las concentraciones de GEI en la atmósfera puede ser llevado a cabo a partir de la obtención de

muestras puntuales (mediante el uso, por ejemplo, de jeringas), de muestras acumuladas (muestreo pasivo) con su

posterior técnica de laboratorio para su medición. La realización de un muestreo puntual permite medir la

concentración de un GEI en un determinado instante, que puede no ser representativo a los valores que ocurren en

un determinado tiempo. Este tipo de muestreo es válido cuando la concentración del gas es relativamente

constante a través de un tiempo prolongado. Cuando se sabe que existe una variación en el tiempo las muestras

simples deben ser tomadas a intervalos de tiempo precisados, y ser analizadas por separado, lo cual requiere un

mayor número de muestras.

Los muestreos pasivos permiten obtener, bajo determinadas circunstancias, una concentración del GEI que puede

ser aproximadamente igual a la concentración promedio del mismo durante el tiempo de muestreo. Éstos son

Trabajo Final Lucas Chiavarino

16

útiles para el estudio de emisiones continuas en el tiempo de un gas de interés o para suavizar fluctuaciones

insignificantes de las concentraciones de estos gases. Representa un ahorro sustancial en costo y esfuerzo del

laboratorio comparativamente con el análisis por separado de un gran número de muestras puntuales.

Otra de la forma de obtener información es por sensado remoto, que se basa en la interacción de la energía

electromagnética con los diferentes GEI. Para ello, se utilizan instrumentos de medición que se pueden encontrar

en un satélite (Bortoluzzi, 2015) y que permiten realizar un monitoreo tanto a escala mundial como regional.

A los fines de esta tesis, a continuación se procede a describir las dos técnicas utilizadas para el estudio de los

flujos de CH4 (cámaras estáticas) y de las concentraciones atmosféricas de CH4 (obtención de muestras integradas

de aire para la determinación del gas en estudio), en la ciudad de Tandil.

1.2.1 Técnica cámara estática

Una de las metodologías ampliamente utilizadas para la medición de flujos de GEI in situ generados por difusión,

es la técnica de cámara estática. Debido a sus facilidades técnicas, operacionales, bajo costo y la capacidad de

medir pequeños flujos de los gases, son las más usadas para las mediciones de GEI en la interfaz de ecosistemas

terrestres y acuáticos (suelos y cuerpos acuosos) y la atmósfera (Denmead, 2008, Butterbach-Bahl et al., 2011).

Rochette (2011) reporta que aproximadamente en el 95% de los estudios publicados sobre medición de flujos de

GEI se utilizó la técnica de la cámara estática.

El principio de funcionamiento de la técnica consiste en introducir un cilindro o rectángulo (por lo general,

algunos centímetros) en el suelo/agua con el objetivo de cubrir un área determinada. Parte de la cámara sobresale

por arriba de la superficie lo que permite colocar una tapa en el extremo superior cada vez que se realiza una

medida. De esta forma, la cámara estática conforma un volumen de aire cerrado dentro del cual la concentración

del GEI bajo estudio puede aumentar o disminuir dependiendo de si el suelo o el cuerpo de agua emite o secuestra

dicho gas. Para corroborarlo se extrae una secuencia de muestras del aire interior de la cámara a intervalos

regulares de tiempo durante un breve periodo (no más de 60 min). Posteriormente se miden las concentraciones

del gas de las muestras extraídas (por ejemplo, a través de cromatografía gaseosa para el análisis del GEI de

interés) y mediante una regresión lineal de la concentración del GEI vs. tiempo es posible obtener la tasa de

emisión o secuestro de este gas dentro de la cámara. Se espera que los cambios de la concentración de un gas que

se generan dentro de la cámara sean linealmente dependientes del tiempo, por lo que tanto los intervalos de

medida como el período total de operación de la cámara se deben ajustar a esa condición.

La cámara debe ser fabricada con materiales inertes (acero inoxidable, aluminio, PVC) que no emitan sustancias

que contaminen la muestra ni afecten sus condiciones. Las dimensiones de las cámaras presentan dos aspectos

fundamentales, tanto su área como el volumen. Una relación adecuada entre el área/perímetro es de ≥ 10 cm

según Rochette&Eriksen-Hamel (2008), con el fin de reducir errores de perturbación del suelo y sin perder

representatividad del sistema.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

17

Cuando se usan cámaras estáticas cerradas se espera que la distribución del gas en el interior de la cámara sea

homogénea, es decir, que la concentración del gas sea igual en toda la cámara; sin embargo, cuando la cámara es

muy alta o tiene vegetación en su interior el uso de ventiladores es recomendado. Su uso permite reducir el efecto

de las diferencias de presión que se pueden generar dentro de la cámara y homogeneizar el aire interior

(Parkin&Venterea, 2010).

El protocolo de la extracción de muestras y el principio de funcionamiento de la cámara es el mismo que se utiliza

en cualquier sistema que se desea evaluar. Aunque debe tenerse en cuenta que en cada sistema de estudio se deben

realizar diferentes adaptaciones según las necesidades que se requieran. Por ejemplo, si se quiere evaluar el aporte

del suelo (Parkin&Venterea, 2010) o bien de un cuerpo acuoso como un lago (Lambert, 2005), pueden presentarse

diferencias respecto al diseño de las cámaras, aunque se espera que el principio de funcionamiento de la técnica

de cámaras estáticas se mantenga sin importar las diferencias entre los diseños.

1.2.2 Muestras integradas de aire

Otra de forma de estudiar y cuantificar los GEI presentes en la atmósfera, es por medio de la recolección de

muestras integradas o acumuladas de aire (muestreos pasivos), pudiendo obtener información acerca de las

concentraciones del GEI de interés en un punto determinado en la baja atmósfera.

Los restrictores de ingreso de aire (RI) son dispositivos que presentan una baja conductancia hidráulica cuya

función es regular el paso del flujo del aire. Una de las aplicaciones que tienen los RI, es restringir la entrada de

flujo de aire en un recipiente inicialmente vacío, logrando un llenado gradual del mismo (por difusión molecular)

en un lapso de tiempo determinado.

Según el trabajo reportado por Gere&Gratton (2010), un tipo de RI que se caracteriza por una conductividad

hidráulica muy baja, conocida y estable, son los reguladores tipo geométricos. Los RI propuestos por dichos

autores están compuestos por un tapón -macho- a rosca con cabeza hexagonal y un tapón hembra que tiene un

orificio cilíndrico (ambas piezas de bronce). A su vez, cuentan con una bolilla metálica de acero de 8 mm de

diámetro que se sitúa en el centro de estas dos piezas (Figura 2). Según la fuerza que se le aplique en el enrosque

para unir las piezas que aprietan la bolilla, se puede modificar el flujo de aire que atraviesa este sistema, y

restringir el aire del exterior que ingresa al recipiente recolector.

Figura 2: Vista esquemática de un restrictor de ingreso de aire estudiado por Gere&Gratton, 2010.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

18

En el llenado de un recipiente inicialmente vacío a través del RI, la velocidad de entrada disminuye a medida que

la diferencia de presión disminuye. La variación en el tiempo de la presión p dentro del recipiente viene dada por:

��

��= −

(� − ��)(3)

en donde V es el volumen del recipiente, �� es la presión atmosférica, t es el tiempo y C la conductancia

hidráulica del RI. La relación de llenado se obtiene mediante la integración de la ecuación (3) obteniendo la

siguiente ecuación:

�(�)

��= 1 − �

��.�

� (4)

En particular, el llenado del recipiente en el tiempo es lineal sólo si t <<�

. En la recolección de muestras de aire es

habitual calibrar los RI para que en un tiempo determinado en el llenado del recipiente se alcance una p ≈ 500 mb

(Gere&Gratton, 2010). Dicha presión es un balance entre cantidad de muestra necesaria para su análisis posterior

(depende de la metodología analítica), y que la recolección no se aparte demasiado de la linealidad. Normalmente

el tiempo -t- y V se establecen a priori según el experimento de campo, y por consiguiente el valor óptimo de C

que debe usarse para el RI, se puede deducir a partir de la expresión (4).

1.3 Metano en Argentina

En el último inventario nacional de gases de efecto invernadero (INVGEI, 2017), que sigue las directrices de la

Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), se presentan las estimaciones de

las emisiones y secuestros de GEI ocurrido en el año 2014, debido a fuentes y sumideros de los sectores o

categorías Energía, Procesos Industriales y uso del Producto, Agricultura, Ganadería, Silvicultura y otros usos de

la tierra (AGSOUT) y Residuos, con mayor énfasis en los principales GEI como el CO2, CH4 y N2O.

Se estimó una emisión neta de 368.295 Gg CO2eq2, de los cuales el 66% corresponde al CO2, seguido por una

participación relevante del CH4 con el 21% y, en una menor medida, el N2O con el 11%. Este perfil nacional de

emisiones que presenta una importante contribución del CH4 y N2O, se diferencia de la tendencia mundial. Esto es

debido a que en las emisiones mundiales de los GEI antropogénicos en el año 2010, el CO2 fue considerado como

el principal gas invernadero en orden de importancia representando un 76% del total de estas emisiones, mientras

que el 16% correspondió al CH4, el 6% al N2O y el 2% restante a los gases fluorados (IPCC, 2013).

En la figura 3 se puede observar la evolución histórica nacional de las emisiones de GEI desde el año 1990 al

2014 para los sectores mencionados anteriormente.

2CO2eq (CO2 equivalente) es una medida de medición utilizada para indicar la posibilidad de calentamiento global de cada uno de los gases con efecto invernadero.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

19

Figura 3: Evolución de las emisiones de GEI para los distintos sectores estimado por el último Inventario Nacional de

Gases de Efecto Invernadero (INVGEI, 2017)

Según el INVGEI el aporte de los sectores Energía y AGSOUT contribuyen con más del 87% de las emisiones

totales de GEI hasta el año 2014.

En el caso particular del CH4, el sector AGSOUT es el de mayor nivel de emisiones de este gas (73,6%), en el

cual se incluyen tanto emisiones como secuestros de tierras forestales, tierras de cultivo, pastizales, humedales,

asentamientos y otras tierras. También se consideran las emisiones por la gestión de ganado vivo y de estiércol, y

las emisiones de los suelos gestionados. En segundo lugar se ubica el sector de Residuos, responsable del 16,8%

de las emisiones de CH4 principalmente debido a la descomposición de la materia orgánica proveniente de los

residuos sólidos urbanos con importante contenido orgánico. Finalmente, el sector Energía aportó el 9,4% de estas

emisiones.

En el sector Energía (denominado categoría 1, en el INVGEI, 2017) se distinguen por un lado aquellas actividades

asociadas a la quema de combustibles fósiles (subcategoría 1A), y por otro lado, las emisiones fugitivas

provenientes de la fabricación de éstos combustibles, correspondiente a subcategoría 1B en la que se incluyen

todas las emisiones intencionales y no intencionales resultantes de la extracción, procesamiento y transporte de

diferentes tipos de combustibles. A su vez, en la subcategoría 1B se desagrega la categoría Gas Natural (1B2b)

que abarca a las emisiones por venteo, quema en antorcha y toda otra fuente fugitiva vinculada a la exploración,

producción, procesamiento, transmisión, almacenamiento y distribución de gas natural, con una estimación en las

emisiones para el año 2014 de 286.505 Gg CH4 (debe recordarse que este valor, como también los valores de los

demás rubros, son el resultado de las estimaciones según los cálculos establecidos por las directrices del IPCC

2006).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

20

1.4 MOTIVACION

Argentina asumió en el año 2015, en la Conference of Parties (COP) realizada en París, el compromiso de reducir

en un 15 % las emisiones de GEI estimadas para el año 2030.

Los inventarios nacionales permiten identificar las principales fuentes de GEI, y de esta manera, las oportunidades

de reducción de emisiones a partir de establecer un plan con políticas de mitigación en los diferentes sectores

productivos del país. Por lo tanto, es necesario realizar un esfuerzo para lograr una mejora en los sistemas de

estimaciones de las emisiones de los GEI en cada uno de ellos.

Debido a que la actividad biológica en sedimentos anóxicos aporta una gran cantidad de CH4 a la atmósfera, se

requiere un conocimiento profundo de los procesos biológicos que producen y consumen este gas bajo diversas

condiciones. La bibliografía de los humedales y de las áreas de tierra que retienen agua en zonas urbanas y los

estudios sobre el manejo y gestión en ambientes están referidos a grandes lagos y embalses, los que presentan

características totalmente distintas a los lagos urbanos (García-Gil & Camacho, 2001). Esto genera que los

cuerpos de agua dulce poco profundos no estén muy bien estudiados en término de las emisiones de GEI y por lo

general, no se tienen en cuenta en los presupuestos regionales o mundiales de GEI. Esto puede deberse a que los

lagos urbanos difieren mucho de estos grandes lagos en sus características físico-químicas, existiendo una

tendencia equivocada a tratar a cada lago como único (Novoa et al., 2006).

Por otro lado, en las emisiones de GEI publicada por los inventarios, además de determinar el estado actual de

situación y las posibilidades de mitigación de las emisiones en el sector energético, se presentan oportunidades de

mejora en la eficiencia energética. Debe tenerse en cuenta que los centros urbanos que presentan un crecimiento,

implican una población cada vez mayor y en consecuencia una mayor demanda de energía (Sahay y Ghosh,

2013). En particular, el ritmo de crecimiento de la ciudad de Tandil se ha mantenido con signo positivo a lo largo

del periodo 1966 -2012 con un importante aumento en esta tasa en los últimos 10 años (Linares &Picone, 2018).

Existen diversos estudios que han reportado emisiones de CH4 en áreas urbanas en diferentes lugares del mundo,

pero la mayoría de ellos corresponden a grandes ciudades (Kennedy et al., 2011; Sahay y Ghosh, 2013 Lamb et

al., 2015; McKain et al., 2015; Helfter et al., 2016; Hopkins et al., 2016), siendo pocos los trabajos que estiman

las emisiones de CH4 de centros urbanos pequeños y medianos donde el proceso de urbanización ocurre con

mayor rapidez (Marcotullio et al., 2013).

Por todas estas razones, es importante realizar estudios de CH4 atmosférico a escala urbana, logrando evaluar las

posibles fuentes de este gas (fijas y dispersas) y la contribución de cada una de ellas. Entre ellas, analizar las fugas

y pérdidas de GN resultante de la distribución y consumo residencial, comercial e industrial de este combustible y

las posibles contribuciones que puede generar una planta de tratamiento de efluentes cloacales y un lago urbano

en su entorno.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

21

1.5 OBJETIVOS

Objetivos generales

● El objetivo general de este trabajo es el de contribuir al conocimiento general de las emisiones de CH4 a

partir de fuentes antropogénicas fijas y dispersas de un sitio urbano de tamaño medio (Tandil, Buenos Aires).

Objetivos específicos

● Analizar las evoluciones temporales y las variaciones espaciales de las concentraciones atmosféricas de CH4

en la ciudad de Tandil, a partir de la obtención de muestras de aire integradas en el tiempo en diferentes sitios

de muestreo en la ciudad.

● Caracterizar las concentraciones de CH4 por el aporte de las fuentes dispersas, y la influencia de diferentes

parámetros meteorológicos y el consumo de gas natural por distintos rubros sobre su variabilidad espacial y

temporal.

● Analizar la contribución de CH4 de dos fuentes fijas ubicadas dentro del área urbana de la ciudad (Planta de

tratamiento de efluentes cloacales y Lago del Fuerte).

● Analizar el balance de fuentes y sumideros de CH4 en los alrededores del Lago del Fuerte a partir de las

mediciones de CH4 atmosférico y la realización de cámaras estáticas en distintas interfaces (agua – atmósfera

y suelo – atmósfera)

● Determinar el aporte de las emisiones generadas por el Lago del Fuerte analizando la variación temporal de

los flujos de CH4 y la influencia de diversos parámetros fisicoquímicos y meteorológicos.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

22

2. METODOLOGÍA Y MATERIALES

El trabajo del estudio del CH4 en la ciudad de Tandil se realizó durante un periodo de un año comprendido entre

el 01/06/2017 hasta el 31/05/2018. El trabajo consistió en la aplicación de dos metodologías diferentes con el fin

de determinar concentraciones atmosféricas y flujos de CH4 desde fuentes fijas y dispersas de este gas localizadas

en la ciudad.

2.1 Área de estudio

La ciudad de Tandil (37° 19’ S, 59° 09’ O, 188 msnm) es cabecera del partido homónimo ubicada en el centro-

este de la Provincia de Buenos Aires, y cuenta con 116.916 habitantes (INDEC, 2010). Está emplazada en el

centro del sistema serrano de Tandilia lo cual genera un condicionamiento al crecimiento y a la expansión urbana

desde el oeste al sur debido a la presencia de un importante cordón serrano. El clima de la ciudad se ubica dentro

de los climas templados argentinos, con diferencias estacionales marcadas, tanto térmicas como pluviométricas

(Picone& Campo, 2014).

Tal como se mencionó en la introducción, y haciendo un relevamiento de los sectores de producción y servicios

de la ciudad de Tandil, las fuentes fijas que pueden contribuir al incremento de las concentraciones de CH4 a

escala urbana, son el relleno sanitario (Mønsteret al., 2015), las plantas de tratamiento de aguas residuales

domésticas (Yver-Kwok et al., 2015) y el lago urbano (Zhang et al., 2014). Como la emisión de CH4 es resultado

de la digestión anaeróbica de la materia orgánica por microorganismos, a estas fuentes también se las pude

clasificar como fuentes biológicas o biogénicas. Otra fuente fija que puede generar emisiones de CH4, y se

diferencia de los procesos naturales, es el sitio destinado a la ubicación de distintos tipos de industrias (parque

industrial) debido al uso de gas natural en las diferentes tareas involucradas. Por otro lado, en el estudio del

incremento de las concentraciones de CH4 por las fuentes dispersas urbanas se evaluarán las contribuciones de

diferentes sectores de la ciudad debidas al uso de gas natural residencial, comercial e industrial (McKain et al.,

2015), como también por parte del tráfico vehicular automotor y las estaciones de servicio con expendio de GNC

(Réquia et al., 2015).

A continuación se presenta una breve descripción de cada una de las fuentes fijas y dispersas en la ciudad, que se

deben tener en cuenta para el análisis de la concentración atmosférica de CH4. En el presente trabajo, en la

categoría de fuentes fijas, solo se estudiarán el lago urbano y una planta de tratamiento cloacal.

Fuentes dispersas

El trabajo reportado por Linares &Migueltorena (2018) pone en evidencia las zonas de la ciudad que cuentan con

cobertura de gas natural. La disponibilidad de este servicio abarca un área central bastante extendida, no obstante,

esta situación contrasta con gran parte de la ciudad que se encuentra fuera del área urbana, e incluso dentro de la

misma (zona noreste y noroeste).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

23

La variabilidad de distintos tipos de edificación en distintas zonas de la ciudad, puede ser un factor importante en

el análisis de la demanda de gas natural. Las zonas de mayor demanda de gas (ya sea para cocción, calentamiento

de agua y calefacción) se pueden relacionar con aquellas zonas que presentan una importante presencia de

edificios residenciales y comerciales. Esto se puede apreciar en el trabajo dePicone (2014) en el cual se detalla la

distribución de densidad de construcción en la ciudad en el año 2011, en donde las mayores densidades de

construcción se encontraron en una zona céntrica, comprendida entre las principales avenidas de la ciudad

(Avellaneda - Buzón/Balbín - Del Valle - Rivadavia/Perón).

Fuentes fijas

Lago del Fuerte

La ciudad de Tandil cuenta en el sur con un embalse artificial denominado Lago del Fuerte inaugurado en 1962

como una obra cuya función es regular los caudales que bajan torrencialmente de las sierras, como consecuencia

de la crecida de dos arroyos que desagotan en el lago (San Gabriel y La Cascada). A lo largo de su recorrido estos

arroyos atraviesan usos del suelo destinados principalmente a actividades ganaderas, agrícolas, recreativas y

residenciales. Sus nacientes se encuentran en las sierras de Tandil y pertenecen a la cuenca del arroyo del Fuerte,

que presenta una superficie de 2200 hectáreas (Ruiz de Galarreta, et al., 2013).

Luego de que los arroyos desembocan en el embalse artificial y atraviesan la represa, al cuerpo de agua se lo

denomina Arroyo del Fuerte y su recorrido por debajo de la ciudad se realiza por un entubado que culmina en la

cercanía de la Ruta Nacional N°226. En este sitio, el arroyo pasa a denominarse Arroyo Langueyú (en la

confluencia entre el arroyo del Fuerte y el Arroyo Blanco que pasa por el lado oeste de la ciudad).

El Lago del Fuerte posee una superficie aproximada de 19 hectáreas y una profundidad media de 0,80 m (Ruiz de

Galarreta, et al., 2013). Además de actuar como disipador de energía del agua superficial y retardar su salida

natural, se lo utiliza con fines deportivos - recreativos. Ha sido clasificado en diferentes oportunidades como

eutrófico a hipertrófico debido al aporte de nutrientes y sedimentos producto de los diferentes usos del suelo de la

cuenca, así como también se ha detectado la presencia de cianobacterias (IHLLA, 1995; Cifuentes, 2012).

Debido a que los lagos urbanos poseen características que los hacen únicos (Novoa et al., 2006) demandan

estudios específicos con respecto de las emisiones de CH4, con el fin de estudiar el aporte de las emisiones de este

gas sobre el entorno urbano (Zhang et al., 2014) y determinar el grado de contribución respecto a las emisiones en

el sector no biogénico.

Plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas

Respecto al tratamiento de las aguas residuales, actualmente la ciudad cuenta con tres plantas de tratamiento de

efluentes cloacales. La planta depuradora de efluentes más antigua de la ciudad se encuentra ubicada entre las

Trabajo Final Lucas Chiavarino

24

calles Dinamarca y Bereterbide. A su vez ésta es la más grande y a la que ingresa el mayor caudal de aguas

residuales, recibiendo además, el contenido de los camiones atmosféricos.

En este lugar, durante el proceso de depuración, primero se realiza una separación de sólidos de mayor tamaño a

través de una cámara de rejas y luego se separa el efluente en tres líneas paralelas de tratamiento, en donde cada

una consta con las siguientes etapas:

● Sedimentador primario: este tratamiento cuenta con barredor de sólidos y un sistema de cascada en los

bordes, permitiendo la oxigenación de los efluentes tratados.

● Lecho percolador que opera bajo condiciones principalmente aeróbicas.

● Sedimentador secundario: este funciona en forma similar que el sedimentador primario, pero con la

excepción de que no cuenta con un barredor de sólidos y que opera de manera facultativa.

● Digestor de barros: la biomasa originada en los sedimentadores se somete a un proceso de digestión

estrictamente anaeróbico y se deposita luego, en una zona de secado en común para las tres líneas.

Posteriormente al último tratamiento y luego de la cloración de las aguas, éstas se vierten al curso del Arroyo

Langueyú.

Las otras dos plantas de tratamiento se encuentran ubicadas en zonas más aledañas de la ciudad recibiendo los

residuos cloacales de los barrios más periféricos. Una de ellas se encuentra ubicada en el sector noroeste de la

ciudad en cercanías al arroyo Langueyú, en el sector urbano de Villa Aguirre (Lavalle y Chapaleofú), mientras

que la otra planta se encuentra emplazada en el barrio Movediza (Chapeaurouge y Ruta Provincial N° 30). Estas

plantas aún no se encuentran funcionando en su máxima capacidad en la depuración de aguas residuales.

Relleno sanitario

La ciudad cuenta con un relleno sanitario que se sitúa en las inmediaciones del antiguo basural, en el área

industrial, emplazado en el sector noroeste a tan solo 15 Km del centro de la ciudad, siendo este predio el sitio de

disposición final de la mayoría de los residuos sólidos urbanos generados por el partido de Tandil. Actualmente,

este relleno sanitario cuenta con 3 celdas cerradas en las cuales fueron depositados 639.475 tn de residuos en un

periodo de 16 años, cubriendo en total una superficie de 9,46 Ha en el predio (información provista por la

empresa USICOM). Además este lugar cuenta con un sistema destinado al tratamiento de lixiviados.

Según el relevamiento realizado en el año 2011 por la Municipalidad de Tandil, el 56 % del flujo total de residuos

sólidos urbanos recibidos en el relleno sanitario es de carácter orgánico, mientras que el resto de los residuos son

inorgánicos y de muy lenta biodegradación.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

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Parque industrial

Tandil cuenta con un Parque Industrial constituido por 41 empresas, con una superficie comprendida por dos

zonas: un predio de 100 hectáreas ubicado en la Ruta Nacional N° 226 y otro de aproximadamente 80 hectáreas

que se encuentra en la intersección de la Ruta Nacional Nº 226 y la Ruta Provincial Nº 30. Se encuentra

conformado mayoritariamente por pequeñas y medianas empresas fundamentalmente vinculadas a las ramas de la

metalúrgica, la metalmecánica, la agroindustria (láctea, frutícola, apícola, entre otras) y la industria alimentaria.

2.1.1 Sitios de estudio

En el presente trabajo se determinará el grado de participación en la variación espacio - temporal de las

concentraciones de CH4 en el aire por los posibles aportes producidos por la planta de tratamiento de efluentes

cloacales (ubicada entre las calles Dinamarca y Bereterbide) y el Lago del Fuerte (siendo ambas fuentes fijas y

biogénicas). Estos se compararán con las posibles contribuciones de CH4 que se generan dentro del área urbana de

la ciudad por el aporte de fuentes dispersas atribuidas al parque automotor y a las pérdidas que se producen

durante la distribución y el consumo del gas natural en diferentes sectores de la ciudad (residencial, comercial,

industrial y GNC).

Para la elección de los sitios, se tuvieron en cuenta los análisis realizados por Fusé et al., 2014, los cuáles

mostraron que existieron diferencias estadísticamente significativas de las concentraciones atmosféricas de CH4

entre distintos sitios de muestreo dentro del casco urbano en la ciudad de Tandil. Estas diferencias fueron

atribuidas principalmente a defectos locales en los sistemas de distribución y de consumo residencial de gas

natural y a diferencias en la densidad de población (Gere et al., 2016; Fusé et al., 2019). Por lo tanto,

considerando las posibles emisiones de CH4 por el aporte de fuentes dispersas, se eligieron 7 sitios de muestreo

distribuidos dentro del área urbana de la ciudad de Tandil, los que se suman a los 2 sitios localizados en las

fuentes fijas biogénicas (planta de tratamiento y Lago del Fuerte). Finalmente, se eligió un sitio control alejado de

estas fuentes fijas y con baja densidad de fuentes dispersas ubicado en la periferia de la ciudad. La elección de

estos 10 sitios va a permitir analizar si existen diferencias en la magnitud y comportamiento temporal y espacial

de las concentraciones de CH4 registradas en la ciudad de Tandil.

La ubicación de los sitios de estudio, denominados S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9 y S10, se puede observar en

el siguiente mapa (Figura 4).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

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Figura 4: Localizaciones de los sitios de muestreo en la ciudad de Tandil durante el periodo 01/06/2017 - 31/05/2018.

El sitio control -S10- se ubicó dentro del Campus Universitario Tandil, en una zona con poca influencia

antropogénica (baja densidad de hogares) y alejada de posibles fuentes fijas de CH4. Este sitio se encuentra

localizado en una zona con una importante cobertura de vegetación (pastizales, diferentes tipos de plantas, árboles

implantados y raleados). Las características del suelo con dicha cobertura podrían influenciar en las variaciones de

la concentración atmosférica de CH4 registrada en este sitio dado que el suelo presenta óptimas condiciones para

registrar un secuestro significativo de CH4.

Se puede observar que los sitios de muestreo S1 y S8 se encuentran sobre la periferia del casco urbano, ubicados

cercanos al cordón serrano que rodea en forma semicircular en los sectores oeste-sur de la ciudad.

Los sitios S2, S6, y S9, que también se encuentran alejados de las zonas con mayores densidades constructivas, se

ubican en las áreas donde mayor crecimiento ha tenido la ciudad durante los últimos años (Picone, 2014). En

particular, el S6 se encuentra cerca de la ruta Nacional N°226 siendo ésta uno de los principales accesos a la

ciudad.

De acuerdo al Plan de Desarrollo Territorial(PDT, 2005) de Tandil, el sitio 2 se encuentra ubicado cerca de una

zona destinada a pequeñas industrias. En contraste con los restantes sitios, los S4 y S5 son puntos céntricos con

alta densidad de tráfico y de hogares.

La selección de todos estos sitios de estudio en la ciudad y su distribución, permite que sean representativos de los

distintos sectores de la ciudad, principalmente por las diferencias en la densidad de población y tráfico vehicular.

Se espera que la ubicación estratégica de estos sitios se vea reflejada entonces en diferencias de las

concentraciones atmosféricas de CH4 registradas por los muestreadores. Por cuestiones de seguridad, y para

proteger a los muestreadores de posibles vandalismos, todos éstos fueron instalados en patios internos (sitios

urbanos) o en los predios de la Isla del Lago o la planta de tratamiento de efluentes cloacales. En todos los casos

Trabajo Final

se instalaron en postes de alumbrado o árboles, de acuerdo a lo que permitía cada sit

balance entre la exposición del muestreador a las condiciones atmosféricas y a que éste no quede totalmente

visible por la circulación de personas para evitar su hurto o manipulación.

Los muestreadores (recipientes recolectores

de 1,7 m sobre el suelo. En todos los sitios urbanos, fueron ubicados en patios internos; en los sitios S1, S2, S5,

S8 y S9 fueron localizados en domicilios particulares, mientras que

de la Obra Social de la UNCPBA y en el comercio Alquilo Todo, respectivamente (ver Figura 5).

Figura 5: Muestreador de aire colocado en porta tubo plástico localizado en: (a) Sitio 4, ubicado en el patio in

la Obra Social de la UNCPBA. (b) Sitio 8, localizado sobre la pared en el patio del local Alquilo Todo.

Por otro lado, respecto a la posible contribución de CH

corresponde a la planta tratamiento. Teniendo en cuenta que

tratamiento de depuración de las aguas residuales, para la determinación de las concentraciones de CH

atmosféricas se instalaron 3 muestreadores de aire (Figura 6). El muestreador de aire P1 se encuentra ubicado al

inicio del proceso de tratamiento, entre dos piletas de sedimentación primaria y dos lechos percoladores. El

siguiente muestreador (P2) se ubicó entre los sedimentadores secundarios y los digestores de barro, mientras que

el tercer muestreador (P3) se localizó cercano a un digestor de barro y un sedimentador secundario. La

concentración atmosférica de este sitio será el resultado del promedio de

realizar un análisis de cada muestreador por separado y de las diferencias entre ellos.

Trabajo Final

27

se instalaron en postes de alumbrado o árboles, de acuerdo a lo que permitía cada sitio de estudio, buscando un

balance entre la exposición del muestreador a las condiciones atmosféricas y a que éste no quede totalmente

visible por la circulación de personas para evitar su hurto o manipulación.

Los muestreadores (recipientes recolectores con restrictores de ingreso de aire) de aire fueron colocados alrededor

de 1,7 m sobre el suelo. En todos los sitios urbanos, fueron ubicados en patios internos; en los sitios S1, S2, S5,

S8 y S9 fueron localizados en domicilios particulares, mientras que en los S4 y S6 fueron instalados en la oficina

de la Obra Social de la UNCPBA y en el comercio Alquilo Todo, respectivamente (ver Figura 5).

Figura 5: Muestreador de aire colocado en porta tubo plástico localizado en: (a) Sitio 4, ubicado en el patio in

la Obra Social de la UNCPBA. (b) Sitio 8, localizado sobre la pared en el patio del local Alquilo Todo.

Por otro lado, respecto a la posible contribución de CH4 desde fuentes fijas (y su vez, biogénicas), el S3

Teniendo en cuenta que, en este lugar existen, diferentes etapas en el

tratamiento de depuración de las aguas residuales, para la determinación de las concentraciones de CH

atmosféricas se instalaron 3 muestreadores de aire (Figura 6). El muestreador de aire P1 se encuentra ubicado al

inicio del proceso de tratamiento, entre dos piletas de sedimentación primaria y dos lechos percoladores. El

có entre los sedimentadores secundarios y los digestores de barro, mientras que

el tercer muestreador (P3) se localizó cercano a un digestor de barro y un sedimentador secundario. La

concentración atmosférica de este sitio será el resultado del promedio de estos tres puntos de muestreo luego de

realizar un análisis de cada muestreador por separado y de las diferencias entre ellos.

Lucas Chiavarino

io de estudio, buscando un

balance entre la exposición del muestreador a las condiciones atmosféricas y a que éste no quede totalmente

con restrictores de ingreso de aire) de aire fueron colocados alrededor

de 1,7 m sobre el suelo. En todos los sitios urbanos, fueron ubicados en patios internos; en los sitios S1, S2, S5,

en los S4 y S6 fueron instalados en la oficina

de la Obra Social de la UNCPBA y en el comercio Alquilo Todo, respectivamente (ver Figura 5).

Figura 5: Muestreador de aire colocado en porta tubo plástico localizado en: (a) Sitio 4, ubicado en el patio interno de

la Obra Social de la UNCPBA. (b) Sitio 8, localizado sobre la pared en el patio del local Alquilo Todo.

desde fuentes fijas (y su vez, biogénicas), el S3

diferentes etapas en el

tratamiento de depuración de las aguas residuales, para la determinación de las concentraciones de CH4

atmosféricas se instalaron 3 muestreadores de aire (Figura 6). El muestreador de aire P1 se encuentra ubicado al

inicio del proceso de tratamiento, entre dos piletas de sedimentación primaria y dos lechos percoladores. El

có entre los sedimentadores secundarios y los digestores de barro, mientras que

el tercer muestreador (P3) se localizó cercano a un digestor de barro y un sedimentador secundario. La

estos tres puntos de muestreo luego de

Trabajo Final

Figura 6: (a) Ubicación de los tres muestreadores de aire en el predio de la planta de tratamiento de efluentes

cloacales -S3-. (b) Muestr

El estudio de la contribución de CH4 a la atmósfera por parte del Lago del Fuerte

instalación de dos muestreadores de aire en la isla del Centro Náutico del

cercano a la orilla, con el fin de que el aire que recolectan ambos muestreadores contenga el CH

cuerpo de agua. Éstos se instalaron entonces

en la siguiente figura (Figura 7). Al muestreador que se encuentra en el sector norte de la isla se lo denominó D1,

mientras que el otro se ubicó al oeste de la orilla de la isla (D2). Al igual que se detalló en el sitio anterior, los

resultados que se reportan como S7 corresponden al promedio de las concentraciones de CH

muestreadores.

Para obtener un panorama más completo respecto a la dispersión del CH

lago, inicialmente se habían instalado otros dos muestreadores en el Club Náutico del Fuerte (lado oeste del lago).

Debido a que en este sitio uno de los muestreadores fue robado al inicio del año de estudio, se decidió dejar de

realizar mediciones en este lugar y estudiar el comportamiento

en la isla.

A su vez, se hicieron campañas de muestreo en el lago para estudiar los flujos de CH

desde el sedimento acuoso hacia la atmósfera en dos sitios (L1 y L2), y se registr

fisicoquímicos del agua a través de mediciones in situ y por medio de la toma de muestras de agua para su análisis

en laboratorio.

La isla presenta un espacio natural constituido por diferentes tipos de árboles, pastizales, planta

un lugar con condiciones propicias para que se desarrollen las bacterias metanotróficas que oxidan el CH

suelo proveniente de la atmósfera (Dutaur&Verchot, 2007). Debido a que estos sistemas se pueden comportar

como sumideros biológicos de CH4, influyendo así en los valores de CH

intercambio gaseoso de CH4 en la interfaz suelo (cubierta de pasto) y la atmósfera de la Isla del Lago (L3). En

Trabajo Final

28

Figura 6: (a) Ubicación de los tres muestreadores de aire en el predio de la planta de tratamiento de efluentes

. (b) Muestreador de aire -P3- colocado en un portatubode plástico

a la atmósfera por parte del Lago del Fuerte -S7-

instalación de dos muestreadores de aire en la isla del Centro Náutico del Fuerte. Estos fueron ubicados lo más

con el fin de que el aire que recolectan ambos muestreadores contenga el CH

ron entonces a unos pocos metros de la costa del lago, tal como se puede

en la siguiente figura (Figura 7). Al muestreador que se encuentra en el sector norte de la isla se lo denominó D1,

mientras que el otro se ubicó al oeste de la orilla de la isla (D2). Al igual que se detalló en el sitio anterior, los

ue se reportan como S7 corresponden al promedio de las concentraciones de CH

Para obtener un panorama más completo respecto a la dispersión del CH4 en la atmósfera en las inmediaciones del

ado otros dos muestreadores en el Club Náutico del Fuerte (lado oeste del lago).

Debido a que en este sitio uno de los muestreadores fue robado al inicio del año de estudio, se decidió dejar de

realizar mediciones en este lugar y estudiar el comportamiento del lago sólo con los dos muestreadores instalados

A su vez, se hicieron campañas de muestreo en el lago para estudiar los flujos de CH4 generados por difusión

desde el sedimento acuoso hacia la atmósfera en dos sitios (L1 y L2), y se registraron distintos parámetros

fisicoquímicos del agua a través de mediciones in situ y por medio de la toma de muestras de agua para su análisis

La isla presenta un espacio natural constituido por diferentes tipos de árboles, pastizales, planta

un lugar con condiciones propicias para que se desarrollen las bacterias metanotróficas que oxidan el CH

la atmósfera (Dutaur&Verchot, 2007). Debido a que estos sistemas se pueden comportar

, influyendo así en los valores de CH4 presente en la atmósfera,se analizó el

en la interfaz suelo (cubierta de pasto) y la atmósfera de la Isla del Lago (L3). En

Lucas Chiavarino

Figura 6: (a) Ubicación de los tres muestreadores de aire en el predio de la planta de tratamiento de efluentes

de plástico.

se realizó mediante la

Fuerte. Estos fueron ubicados lo más

con el fin de que el aire que recolectan ambos muestreadores contenga el CH4 emitido por el

a unos pocos metros de la costa del lago, tal como se puede apreciar

en la siguiente figura (Figura 7). Al muestreador que se encuentra en el sector norte de la isla se lo denominó D1,

mientras que el otro se ubicó al oeste de la orilla de la isla (D2). Al igual que se detalló en el sitio anterior, los

ue se reportan como S7 corresponden al promedio de las concentraciones de CH4 medida en ambos

en la atmósfera en las inmediaciones del

ado otros dos muestreadores en el Club Náutico del Fuerte (lado oeste del lago).

Debido a que en este sitio uno de los muestreadores fue robado al inicio del año de estudio, se decidió dejar de

del lago sólo con los dos muestreadores instalados

generados por difusión

aron distintos parámetros

fisicoquímicos del agua a través de mediciones in situ y por medio de la toma de muestras de agua para su análisis

La isla presenta un espacio natural constituido por diferentes tipos de árboles, pastizales, plantas y pastura, siendo

un lugar con condiciones propicias para que se desarrollen las bacterias metanotróficas que oxidan el CH4del

la atmósfera (Dutaur&Verchot, 2007). Debido a que estos sistemas se pueden comportar

presente en la atmósfera,se analizó el

en la interfaz suelo (cubierta de pasto) y la atmósfera de la Isla del Lago (L3). En

Trabajo Final Lucas Chiavarino

29

particular, se eligió esta superficie debido a que gran parte de la isla presenta este tipo de suelo. Así mismo, esto

permitirá obtener una descripción del comportamiento general del suelo como sumidero de CH4 y posteriormente,

este resultado puede ser representativo de lo que ocurre en el mismo tipo de suelo, tanto en la isla como en los

suelos aledaños a la isla.

En la siguiente figura se muestran los puntos de muestreo, tanto en el lago como en el suelo aledaño.

Figura 7: Ubicación de los sitios de muestreo en la Isla del Fuerte correspondientes al S7: muestreo de aire (D1 y D2);

flujos de CH4 en la interfaz agua – atmósfera (L1 y L2) y en la interfaz suelo - atmósfera (L3)

La realización de las cámaras estáticas tanto en el agua (interfaz agua - atmósfera) como en el suelo (interfaz

suelo - atmósfera) de la isla tiene como objetivo poder explicar si la concentración atmosférica de CH4 que

registramos en la muestra de aire es resultado del balance entre el CH4 que emite el cuerpo de agua, el CH4 que

secuestra el suelo o de la presencia de otras fuentes de este gas en los alrededores de la isla, como ser casas y

tráfico vehicular.

2.2 Medición de la concentración de metano atmosférico en la ciudad

Para la determinación de la concentración atmosférica de CH4 en la ciudad se utilizaron recipientes recolectores

(RR) para la obtención de muestras de aire acumuladas en períodos consecutivos de 15 días aproximadamente

cada uno, durante el año de muestreo. Un monitoreo continuo de este tipo en cada sitio de medición implicó un

total de 23 recambios de RR cada 15 días en los 10 sitios de muestreo detallados anteriormente.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

30

Los RR consisten en tubos de acero inoxidable de 500 ml de volumen (provistos por la empresa SOLYDES).

Previo a cada recambio de los RR, estos son sometidos a un proceso de doble limpieza con N2 de alta pureza

(99,9%) y vaciados hasta obtener una presión menor a 0,5 mb dentro de los mismos.

Durante el periodo de recolección, los recipientes se van llenando progresivamente, mediante el uso de un

restrictor de ingreso de aire (RI) que permite controlar el ingreso de aire exterior (Gere y Gratton, 2010) hasta

obtener una presión final interna de 400 a 600 mb, aproximadamente. Este rango de presión final es necesario

para poder realizar la extracción de muestras dentro de los recipientes. Una presión interna mayor a 400 mb

permite obtener un volumen de muestra suficiente para su posterior análisis. No obstante, si la cantidad de

muestra recolectada excede los 600 mb dentro de los recipientes, la recolección se aparta demasiado de la

linealidad. Esto último permite que las concentraciones del gas (en este caso CH4) en las muestras de aire en cada

periodo de recolección resulten aproximadamente igual a los promedios reales de los 15 días.

Los RI se conectan por medio de una manguera de poliamidaa la válvula que se encuentra en la parte superior del

recipiente (Figura 8.b). Esta válvula permite la apertura manual logrando el ingreso de aire en el recipiente

durante el período de recolección (o bien, para la extracción de la muestra de aire) y un cierre hermético, anulando

la salida de la muestra cuando culmina dicho período.

Para proteger los RI de las condiciones climáticas (lluvia, humedad, polvo) y evitar posibles obstrucciones en la

difusión del aire, éstos fueron cubiertos por una cinta hipoalergénica y una capa externa de tejido permeable

hidrofóbica. Además, para proteger todo el sistema RR y RI de dichos factores climáticos, éstos se colocaron en

tubos de plástico con una tapa en la parte superior. El tubo plástico y su tapa contaron con dos aberturas (inferior

y superior) permitiendo que los RI se encuentren permanentemente en contacto con la atmósfera. Todo el sistema

fue instalado a una altura de 1,7 m sobre el suelo.

En cada recambio de RR realizado en los 10 sitios de muestreo, el cierre de la válvula de los tubos permitió el

retiro de los restrictores de ingreso de aire (garantizando la conservación de las muestras) para colocarlo en otro

recipiente recolector (el cual fue previamente limpiado y vaciado).

Una vez que se finalizó el período de muestreo, se midió la presión final de los recipientes a través de un medidor

de presión manométrica. Si la presión de los gases recolectados estuvo dentro del rango aceptable (400 a 600 mb)

se toma como válida la muestra (lo cual implica un correcto funcionamiento de los RI, de la válvula de entrada y

la estanqueidad de los recipientes). En cambio, una presión final en el RR mucho menor a 400 mb o mucho mayor

a 600 mb, implica que existió alguna deficiencia en el sistema compuesto por RR y RI. En estos casos se

descartan las muestras, y se procede a reemplazar el recipiente, el restrictor o ambos.

Previamente al inicio de este trabajo se chequeó la estanqueidad de los recipientes de acero inoxidable y se

calibraron todos los RI a utilizar. En la sección de Anexos se detallan los criterios utilizados para su óptimo

funcionamiento y los resultados de las pruebas obtenidas.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

31

Figura 8: (a) Piezas de restrictor de ingreso de aire adoptadas por Gere&Gratton, 2010 (b) Tubo de acero inoxidable

y restrictor de ingreso de aire (recubierto con tejido permeable hidrofóbico y cinta hipoalergénica).

En la sección 2.5 se describe el procedimiento realizado durante cada recambio de los RR, la medición final de las

presiones internas luego del muestreo, y la extracción de las muestras de aire de los mismos para su posterior

análisis cromatográfico.

2.3 Medición de flujos de metano en el Lago del Fuerte

Para poder estimar el intercambio gaseoso de CH4 entre el agua del lago y la atmósfera (interfaz agua-atmósfera)

se utilizó la técnica de cámara estática. Para ello, se realizaron 8 campañas de muestreo distribuidas en diferentes

épocas del año (30/06/17, 17/08/17, 12/10/17, 13/11/17, 20/12/17, 07/02/18, 27/03/18, 22/05/18). Por cada

campaña, se obtuvo un promedio de los flujos de CH4 registrados en dos tandas de mediciones en dos sitios con

diferentes profundidades (L1 y L2). En la figura 7 se muestra el punto de referencia de cada uno de ellos, en

donde, alrededor de éstos, se colocaron las cámaras estáticas flotantes. En cada campaña, se realizaron 4 cámaras

estáticas (dos a partir de las 10:00 hs en el L1 y otras dos en el L2 a partir de las 11:00 hs), de acuerdo a las

recomendaciones horarias encontradas en la bibliografía (Schrier-Uijl et al., 2011, Duan et al., 2005).

Asimismo, en simultáneo con las mediciones realizadas en el lago, se utilizó la misma técnica de cámara estática

para determinar el intercambio gaseoso de CH4 producido en un suelo aledaño al lago (Isla del Lago). En este

caso se usaron dos cámaras en simultáneo en el sitio L3 (figura 7).

Las cámaras flotantes utilizadas consistieron en tubos de PVC de 60 cm de altura y de 16 cm de diámetro, abiertos

en ambos extremos, con una separación de 67 cm entre las dos cámaras. Como se muestra en la siguiente figura,

las cámaras fueron colocadas dentro de una tabla de madera (dos orificios de diámetro igual al de las cámaras)

cuya flotación sobre la superficie del agua se logró con la ayuda de cilindros de espuma de polietileno de baja

densidad.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

32

Figura 9: Cámaras estáticas flotando mediante una base de madera concilindros de espuma de polietileno de baja

densidad, durante la campaña 20/12/17 en el L1.

Para medir el intercambio gaseoso entre el agua y la atmósfera, se sumergen aproximadamente 40 cm del cilindro

de la cámara en el agua y se mide la altura del cilindro que sobresale de la superficie del agua. De esta manera se

calcula posteriormente el volumen interior de cada cámara. El cierre de la cámara se logra mediante el uso de una

tapa removible del mismo material (PVC) y diámetro, logrando así un cierre hermético. Previo a la primera

extracción de las muestras de aire (y cerrado de la cámara) y, luego de realizar la última, se registró la temperatura

del aire dentro de la cámara (esta información es necesaria para los cálculos de los flujos del gas en las ecuaciones

que se detallan en la siguiente sección).

En la parte central externa de la tapa se encuentra una válvula (que se abre durante la extracción de muestras y

luego permanece cerrada) conectada con una manguera de poliamida que permite, mediante el uso de una jeringa

de polipropileno de 25 ml con llave de tres vías, la extracción de las muestras de aire. Previamente, las jeringas

fueron sometidas a un proceso de doble limpieza con nitrógeno (N2) de alta pureza (99,9%), y se transportaron al

sitio con este gas vaciándose antes de realizarse el muestreo. La tapa contiene en su lado interior un ventilador que

se conecta externamente con una batería con el fin de homogeneizar el aire dentro de la cámara y evitar posibles

gradientes de concentraciones de los gases en el interior de la misma.

En cada sitio de medición (L1 y L2) las dos cámaras se tapan en forma simultánea, o bien con una diferencia de

algunos pocos minutos entre ellas, tomándose registro de la hora de comienzo e iniciando el tiempo en un

cronómetro, siendo el tiempo inicial cero (T0) correspondiente al momento de tomar la primer muestra de aire. Se

tomaron 4 o 5 muestras de aire sucesivas cada 10 o 20 minutos durante 1 hora (Smith et al., 2003).

Previo a la extracción de cada muestra de aire se realiza una doble limpieza de la jeringa con el aire del interior de

la cámara y en la tercera toma se conserva la muestra. Las muestras de aire son almacenadas a sobrepresión en las

mismas jeringas (no mayor a 3 días) hasta su posterior análisis en el laboratorio mediante cromatografía gaseosa

(CG).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

33

Mediciones de flujos de CH4 en la interfaz suelo-atmósfera en la Isla del Fuerte

Para determinar los flujos de CH4 entre el suelo (Isla del Fuerte) y la atmósfera (interfaz suelo-atmósfera) se

realizó el mismo procedimiento que se aplicó en el lago, aunque mediante dos cámaras compuestas de distinto

material, alrededor del sitio de referencia L3 (ver figura 7). Dichas cámaras estaban conformadas por tubos de

acero inoxidables de 18 cm de altura, 16 cm de diámetro y 3 cm de espesor. Por otro lado, las tapas constaron de

dos partes: un anillo de grilon de 2,2 cm de espesor con 6 tornillos pasantes y una tapa del mismo material de 1,2

cm de espesor. El cierre hermético de las cámaras se logró mediante un O-ring apretado entre el anillo y la tapa de

modo que cierra contra la pared externa del tubo. Las tapas cuentan con los mismos elementos descriptos

anteriormente para las cámaras flotantes para los mismos fines (válvula con una manguera, ventilador y batería).

Para la medición, los tubos de acero se clavaron en el suelo unos 5 cm (figura 10) y se midió su altura final para el

cálculo del volumen interno. En este caso, una vez cerrada la cámara, se extrajeron cuatro muestras sucesivas de

cada cámara cada 20 min durante 1 hora. Las mediciones se realizaron siempre entre las 10 y las 11 hs, intervalo

en el que se consideran representativas de los promedios diarios (Parkin&Venterea, 2010).

En ambas cámaras se midió la temperatura del aire interior mediante sensores de temperatura iButton con

datalogger (DS1921G).

Figura 10: Cámara estática colocada para su utilización en el sitio L3, durante la campaña 20/12/17. Se encuentra

cerrada con la jeringa en posición para la toma de muestra.

2.3.1 Cálculo del flujo de metano

Los flujos de CH4 generados son calculados a partir de la tasa de cambio de la concentración del gas dentro de la

cámara a lo largo del tiempo mediante un modelo lineal, que es uno de los más utilizados por facilidad en su

aplicación (Parkin y Venterea, 2010). Para ello, una vez obtenido los resultados de las concentraciones de CH4 (en

ppm) de las muestras de aire para los diferentes tiemposy de acuerdo a la metodología propuesta en la

Trabajo Final Lucas Chiavarino

34

bibliografía, se realizaron una serie de cálculos para la conversión a unidades másicas por unidad de área y de

tiempo (flujo másico).

Para iniciar los cálculos se utilizó la Ley de los gases ideales, la cual permite determinar el número de moles (n)

del gas de interés en un determinado volumen mediante la siguiente ecuación:

=

�.�� (5)

siendo P la presión y Tc la temperatura del aire (K) dentro de la cámara, V el volumen ocupado por el gas al cual

se lo reemplazó por la concentración en ppm de CH4 (1 ppm es equivalente a 1 cm3 de CH4 por cada 106 cm3 de

aire), R la constante universal de los gases (0,082 atm.l/mol.K).

Multiplicando la concentración de CH4 expresada en cm3 de CH4 en 106 cm3 de aire por n/V, logramos expresar

dicha concentración en moles de CH4/cm3 aire.

De acuerdo a la bibliografía consultada, los tiempos de desarrollo de la cámara no deben superar la hora (Parkin y

Venterea, 2010), permitiendo esto además, que no haya importantes variaciones de presión dentro de la misma.

En las condiciones de este trabajo, con tiempos de mediciones menores a 1 hora en las cámaras estáticas de ambos

sitios de muestreo (interfaz agua - atmósfera e interfaz suelo - atmósfera) y la magnitud de dichos flujos, las

variaciones de presión en el interior de la cámara no son significativas y por lo tanto, no afectarían fuertemente los

valores de los flujos de CH4 medidos. Una aproximación válida entonces es tomar la presión P como la presión

atmosférica al inicio de la medida (en el tiempo 0), y para los diferentes tiempos de extracción de muestras de

aire.

Hasta aquí, la concentración de CH4 queda expresada en moles de CH4/cm3 de aire. Para determinar la masa de

CH4 que fluye dentro de la cámara, deben multiplicarse el número de moles de CH4por el peso molecular de 1 mol

de CH4 (16,04 g/mol). Esto nos permite expresarla concentración del gas CH4 en unidades de masa contenida en

un volumen, por ejemplo en ng/cm3 (se deben tener en cuenta todos los factores de conversión para llegar a estas

unidades de -g a ng-).

Para determinar el flujo de emisión o secuestro producido en la superficie agua o suelo con la atmósfera dentro de

cada cámara, se grafican las concentraciones obtenidas anteriormente en función del tiempo de toma de cada

muestra y luego se aplica un modelo de regresión lineal. La pendiente obtenida (∆C/∆t) representa la tasa o flujo

del gas en un intervalo de tiempo característico. Se distinguieron comportamientos de fuente (emisión) o

sumidero (secuestro) dependiendo de si la pendiente presentó un valor positivo o negativo, respectivamente.

Cada ajuste lineal viene acompañado de un coeficiente de determinación (R2), como se muestra en la figura 11. Se

consideraron válidas aquellas regresiones que presentaron un valor de R2> 0,85 (Matthews et al., 2003),

descartando aquellos resultados que no logren superar este valor de ajuste estipulado.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

35

0 500 1000 1500 2000 2500

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

5,7E-4 ng/cm3/s

CH

4 [ng

/cm

3 ]

Tiempo [s]

R2=0,99y=1,4+5,7E-4x

Regresión lineal

Figura 11: Cálculo de flujo. Concentración medida de CH4 vs tiempo, con t=0 para la primera jeringa, con

su regresión lineal, perteneciente a una cámara del L1 durante la campaña 30/06/2017.

Una vez obtenidas las pendientes en [ng/cm3/s] (masa por unidad de volumen y unidad de tiempo), el cálculo del

flujo (en masa por unidad de área y por unidad de tiempo) de CH4 -�� !- se logra a partir de la siguiente

ecuación:

�� ! ="�

"� ∗ �$

%�$="�

"� ∗ ℎ�' (6)

Donde(� () ⁄ es la pendiente obtenida de la regresión lineal.Dado que +�' es el volumen de la cámara y ,�' la

superficie de la misma, se utiliza directamente la altura de la cámara ℎ�' que se encuentra encima de la superficie

(del agua o del suelo, según corresponda). Esto permite expresar las emisiones o secuestros de CH4 a través de la

superficie del agua o del suelo, mediante un flujo másico expresado en unidades de ng.cm-2.s-1.Finalmente, los

flujos se expresaron en mg.m-2.h-1, teniendo en cuenta todos los factores de conversión para llegar a estas

unidades - de cm2 a m2, de ng a mg y de s a h).

2.3.2 Parámetros fisicoquímicos y morfológicos del lago

En todas las campañas y en cada sitio de estudio del lago, se registraron diferentes parámetros fisicoquímicos del

agua, como la temperatura del agua superficial (Tw) y del aire (TaL), la conductividad eléctrica (CE), la turbidez,

el grado de acidez y el contenido de materia orgánica. Las mediciones de Tw, TaL y CE se realizaron in situ

mediante el uso de una sonda multiparamétrica (Hanna 9828), cuya calibración se realiza en campo previo a cada

muestreo.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

36

La turbidez (resultante de la materia insoluble, en suspensión, o en dispersión coloidal) se determinó con una

propiedad opuesta del agua que es la transparencia. Ésta se midió a partir de la profundidad a la que deja de

observarse un disco de Secchi (PDS) de 20 cm de diámetro.

La determinación de la demanda química de oxígeno (DQO) para estimar el contenido de materia orgánica se

realizó mediante el método titulométrico de reflujo cerrado, de acuerdo a metodología descripta en los métodos

normalizados por APHA (Clesceri et al., 1992). Estas muestras de agua fueron conservadas a pH 2 mediante el

agregado de ácido sulfúrico y refrigeradas a 4 °C, permitiendo su almacenamiento durante 28 días.

El grado de acidez del agua se determinó en laboratorio a través de la medida de pH mediante un peachímetro

(Transintruments HP 3040). Previo a cada medición de pH, el sensor del equipo se calibró utilizando soluciones

patrones de pH 4, 7 y 10.

La profundidad del lago en cada punto de muestreo se midió mediante una ecosonda portátil (Scubapro PDS-2)y

para georeferenciar los dos sitios de estudio en el mismo se utilizó un GPS (Garmin GPSMAP 60CSx).

2.4 Otros parámetros

Se obtuvieron registros diarios (desde el 01/06/2017 al 31/05/18) de datos meteorológicos de la ciudad de Tandil

como la temperatura del aire, presión atmosférica, humedad relativa, precipitaciones y días con niebla, provistos

por el Servicio Meteorológico Nacional - Estación Tandil (ubicada al noroeste de la ciudad en un área rural a 22

km desde el centro de la ciudad).

A su vez, se obtuvieron datos del viento (intensidad y dirección) de la misma estación, cada 3 horas (00, 03, 06,

09, 12, 15, 18 y 21 horas). Esto permitió realizar una rosa de los vientos logrando analizar la dirección de los

vientos predominantes. Esta es una gráfica que representa la frecuencia de ocurrencia de vientos en cada dirección

del viento especificado. Cuando la velocidad de viento es inferior a 1 m/s, el viento se considera como calma; en

este caso no se le asocia ninguna dirección.

Por otro lado, se obtuvo el consumo mensualizado de gas natural diferenciado por rubro (residencial, comercial,

industrial y GNC) durante el periodo de estudio en la ciudad, provisto por la empresa Camuzzi Gas Pampeana

encargada de la distribución de gas natural en Tandil.

Con esta información meteorológica y del consumo de gas natural se pretende realizar un análisis de su influencia

respecto del comportamiento temporal de los flujos por difusión de CH4 registrados en el Lago del Fuerte y de las

concentraciones de CH4 en aire registradas en la ciudad. Para la realización de este análisis es importante tener en

cuenta que algunos recipientes quedaron más al resguardo que otros. Aún así, el presente trabajo final pretende

analizar la influencia de las condiciones meteorológicas sobre las concentraciones atmosféricas de CH4

registradas en cada sitio. Si bien los recipientes no se encuentran en igual medida expuestos a las condiciones

meteorológicas, y en particular, a la dirección y velocidad del viento medida en la estación meteorológica porque

Trabajo Final Lucas Chiavarino

37

están en espacios más o menos reparados, se entiende que el análisis de correlación propuesto es posible con el fin

de contar con una aproximación de lo que está sucediendo con las concentraciones de CH4 atmosféricas en cada

sitio, al ser esta concentración resultado del intercambio y el mezclamiento de aire que ocurre en el sitio en dónde

se localiza el muestreador.

2.5 Tareas de laboratorio

Las tareas de laboratorio que se desarrollaron en el presente trabajo se realizaron en el laboratorio del grupo de

Fisicoquímica Ambiental (GFQA) del Instituto de Física Arroyo Seco (IFAS) perteneciente al Centro de

Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires (CIFICEN, CONICET-

UNCPBA-CICPBA).

El GFQA tiene experiencia en el uso de recipientes recolectores con restrictores de ingreso de aire para la

determinación de concentraciones de CH4 en ciudad (Fusé et al., 2019) y en el uso de cámaras estáticas para la

detección de flujos de CH4 desde cuerpos acuosos (De Bernardi, 2015; Fusé et al., 2016). Por otro lado, durante la

realización de la Práctica Profesional Supervisada, adquirí las habilidades necesarias para la determinación de

flujos gaseosos de CH4 mediante la técnica de cámara estática y el análisis de muestras de aire por cromatografía

gaseosa (CG) (Chiavarino, 2020).

Todas las tareas de limpieza de jeringas y de RR (además de su vaciado y su medición de presión final posterior a

cada periodo) se realizaron mediante un retículo de vacío constituido por una bomba de vacío mecánica (Leybold,

TIRVAC D4B) y dos vacuómetros capacitivos MKS Instruments 622B11TAE con distintos rango de medición de

presión. Este retículo de vacío presenta una conexión a un tubo de N2 utilizado para las tareas de limpieza. Estos

equipos se conectan entre sí mediante tubos de cobre de 6 mm de diámetro exterior, uniones T, uniones cruz,

válvulas de esfera SWAGELOCK, como se muestra en la siguiente figura.

Figura12: Retículo de vacío.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

38

Una vez válidas las muestras de los recipientes recolectores, se realiza la extracción de aire de los recipientes.

Para ello, se arma de una conexión compuesta por la unión de dos válvulas de tres vías, en donde una queda

conectada a la válvula del recipiente recolector y la otra está conectada a una jeringa de polietileno de 25 ml (que

previamente se limpió con N2 de alta pureza). Por medio de la abertura y cierre de las llaves de cada válvula se

logra hacer la extracción de aire del recipiente, logrando reducir la posibilidad de que se pierda parte del aire

muestreado y de que se contaminen las muestras.

Luego de que se extrae la muestra de aire del recipiente, se mide su concentración de CH4 por cromatografía

gaseosa (CG).

2.6 Análisis cromatográficos de las muestras de aire

Todas las muestras de aire obtenidas fueron analizadas en el laboratorio del GFQA (IFAS – CIFICEN) mediante

cromatografía gaseosa (CG). El CG utilizado es de marca Agilent Technologies, modelo 7890A, con inyección

manual. Posee una columna 1.8-m Poropak Q (80/100 mesh) y un detector FID (ionización de llama) para la

determinación de CH4. La temperatura del horno, del inyector y del detector FID fueron de 60 ˚C, 100 ˚C y 250

˚C, respectivamente. El tiempo de retención del gas en la columna es de 3,64 min para el CH4. El diseño de este

equipo permite detectar diferencias de concentraciones de CH4 de 0.02 ppm.

2.7 Análisis estadísticos y procesamiento de datos

Se realizaron análisis estadísticos descriptivos para todos los parámetros y flujos analizados (cálculos de

promedio, desvío estándar, mínimos, máximos). Estos resultados como los gráficos reportados en las siguientes

secciones, se obtuvieron mediante el uso del software OriginPro 8.

Para detectar diferencias, tanto espaciales como temporales, de las concentraciones atmosféricas de CH4 se

realizaron análisis de comparación de medias a través del Test ANOVA, LSD Fisher, a un nivel de significancia

de p<0,05. A su vez, se utilizó el coeficiente de correlación de Pearson (R) para determinar relaciones

significativas (p<0,05) entre los valores de CH4 atmosférico y los parámetros meteorológicos y el consumo de gas

natural y entre los flujos de CH4 y los parámetros fisicoquímicos medidos en el lago. Para estos análisis se utilizó

el software InfoStat.

A través del uso del programa WR-PLOT (2015) se creó la rosa de los vientos marcando la dirección hacia dónde

se dirige el viento (Blowingto) y se realizó toda la estadística básica de distribución de velocidades de los vientos.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

39

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1 Características meteorológicas de la ciudad de Tandil

En las siguientes figuras se pueden observar las variaciones temporales de los valores medios o totales (según

corresponda) de los parámetros meteorológicos registrados en la ciudad de Tandil, durante el periodo completo de

estudio comprendido entre el 01/06/2017 al 31/05/2018. A partir de registros diarios se calcularon los valores

medios de la temperatura del aire (Ta), humedad relativa (H) y presión atmosférica (P) para cada periodo de 15

días. Además, para cada periodo de estudio se reportan la precipitación acumulada (Pr) y el total de días con

presencia de niebla (DN).

8

12

16

20

24 (a)

Jun/

18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/18

Ene/18

Dic/17

Nov/17

Oct/17

Sep/17

Ago/17

Jul/1

7

Jun/1

71010

1015

1020

1025 (b)

Ta

[°C

]

Pre

sión

[hP

a]

Jun/1

8

May

/18

Abr/18

Mar

/18

Feb/18

Ene/18

Dic/17

Nov/17

Oct/17

Sep/17

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/

17

40

50

60

70

80

90 (c)

Hum

edad

[%

]

Jun/

18

May

/18

Abr/18

Mar

/18

Feb/18

Ene/18

Dic/17

Nov/1

7

Oct/17

Sep/1

7

Ago/17

Jul/1

7

Jun/1

7

0

2

4

6

8(d)

Día

s co

n ni

ebla

Jun/1

8

May

/18

Abr/18

Mar

/18

Feb/18

Ene/18

Dic/17

Nov/17

Oct/17

Sep/17

Ago/17

Jul/1

7

Jun/1

7

0

25

50

75

100

Fecha

Fecha

Fecha

FechaFecha

(e)

Pre

cipi

taci

ón [

mm

]

Jun/1

8

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/18

Ene/1

8

Dic/17

Nov/17

Oct/17

Sep/17

Ago/17

Jul/1

7

Jun/1

7

Figura 13: Variación temporal de parámetros meteorológicos en el periodo de estudio para la ciudad de Tandil: (a)

Temperatura del aire; (b) Presión atmosférica; (c) Humedad relativa;

(d) Cantidad de días con niebla; (e) Precipitación acumulada

Durante el período completo de estudio, la temperatura promedio del aire fue de 15,4°C con un rango

comprendido entre 7,2 y 22,5 °C, la presión atmosférica media fue de 1009,5 hPa y la humedad relativa media fue

del 47,8%.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

40

Con respecto a los días con presencia de niebla, en las estaciones de invierno y otoño se registraron las mayores

frecuencias con un total de 34 y 29 días, respectivamente.

La precipitación total media, obtenida a partir de los 24 periodos de 15 días analizados fue de 39,34 mm/período.

Entre los meses julio y agosto se registraron las mayores precipitaciones acumuladas, con tres periodos en los que

se superaron los 89 mm de agua. En los períodos restantes en el año de estudio, las precipitaciones totales por

período no superaron los 77 mm.

En la siguiente figura se puede observar la rosa de los vientos para el período completo de estudio, la cual permite

analizar cómo se comportó el viento en todas las direcciones con sus respectivos rangos de velocidades. En este

histograma de frecuencia podemos visualizar que la dirección norte (N) representa la dirección predominante de

los vientos, seguido por la dirección sur (S), mientras que las menores frecuencias se registraron en el sector

sureste (SE). La velocidad del viento (Vi) presentó una media de 3,90 m/s, registrándose la mayor frecuencia para

la intensidad del viento comprendida en el rango de 2,10 a 3,60 m/s. Los vientos del sector suroeste (SW) fueron

los más intensos (mayores a 11,1 m/s). La frecuencia de calma fue del 4,49 %

Figura 14: Rosa de los vientos para Tandil.

Fuente: Servicio Meteorológico Nacional - estación Tandil

Para detectar diferencias temporales de los parámetros meteorológicos, se realizaron análisis de comparación de

los promedios y sus varianzas (Análisis de varianza) entre cada estación mediante ANOVA y el test LSD Fisher

(Tabla 2).

Valores medios (de cada periodo) de los parámetros meteorológicos con diferentes letras indican que existen

diferencias estadísticamente significativas entre ellas (p<0,05), mientras que si en la clasificación tienen las

mismas letras, las diferencias entre los valores reportados no son estadísticamente significativas (p>0,05).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

41

El análisis mostró que existen diferencias estadísticamente significativas bien marcadas de la temperatura del aire

entre todas las estaciones con excepción del otoño que presentó una temperatura intermedia entre el invierno y la

primavera. Para la presión atmosférica y los días con niebla se registraron diferencias estadísticamente

significativas entre la época más fría del año (otoño e invierno) y los meses más cálidos (primavera y verano).

Respecto a la intensidad del viento se puede observar que existen diferencias estadísticamente significativas entre

las estaciones invierno y primavera con el otoño, mientras que el verano presentó una velocidad intermedia. La

humedad mostró diferencias estadísticamente significativas entre las estaciones primavera y verano, y a su vez,

ambas estaciones respecto al otoño y al invierno.

Ta[°C] P [hPa] H [%] Pr [mm] Vi [m/s] DN

Otoño 12,5BC 1016,6A 80,1A 51,6A 3,2B 4,8A

Invierno 9,9C 1019,0A 79,6A 42,7A 4,1A 5,7A

Primavera 15,0B 1013,5B 66,5B 33,4A 4,2A 1,2B

Verano 20,0A 1012,3B 58,1C 29,8A 3,7AB 1,0B Tabla 2: Valores medios de los parámetros meteorológicos por estación: Ta = Temperatura del aire; P = Presión

atmosférica; H= humedad, Pr = Precipitación acumulada; Vi = Intensidad del viento; DN = Días con niebla. Las letras

en superíndice determinan los resultados del test LSD Fisher a nivel de significancia p<0,05

El análisis estadístico de comparación de medias de los parámetros meteorológicos entre estaciones mostró que

existen notables variaciones temporales de una estación a otra durante el año de estudio. Se espera que estas

variaciones en el tiempo cumplan un papel fundamental respecto al comportamiento tanto temporal como espacial

en las concentraciones de CH4 en la ciudad. El gas CH4 emitido a la atmósfera por las distintas posibles fuentes

analizadas puede ser transportado, dispersado o concentrado según las distintas condiciones meteorológicas

(Barrú, 1991).

En la siguiente tabla se presentan los resultados de correlación de Pearson entre los parámetros meteorológicos

promediados en cada periodo (Tabla 3). Para la temperatura del aire se midió una correlación negativa moderada

respecto a la presión atmosférica y a los días con niebla, mientras que para la humedad la relación fue negativa

alta. Para la presión se obtuvo una relación lineal alta con la humedad y los días con niebla, mientras que para la

humedad se registró una correlación baja con la precipitación y alta con los días con niebla. Para la intensidad del

viento no se encontró ninguna relación lineal con las demás variables.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

42

Coeficiente de Pearson

Ta P H Pr Vi DN

Ta 1,00 -0,64 (<0,05)

-0,79 (<0,05)

-0,12 (0,57)

-0,10 (0,63)

-0,61 (<0,05)

P -0,64 (<0,05)

1,00 0,72 (<0,05)

0,09 (0,68)

-0,27 (0,19)

0,70 (<0,05)

H -0,79 (<0,05)

0,72 (<0,05)

1,00 0,42 (<0,05)

-0,18 (0,38)

0,83 (<0,05)

Pr -0,12 (0,57)

0,09 (0,68)

0,42 (<0,05)

1,00 0,20

(0,35) 0,38

(0,07)

Vi -0,10

(0,63) -0,27

(0,19) -0,18 (0,38)

0,20 (0,35)

1,00 -0,17

(0,42)

DN -0,61 (<0,05)

0,70 (<0,05)

0,83 (<0,05)

0,38 (0,07)

-0,17 (0,42)

1,00

Tabla 3: Coeficiente de correlación de Pearson (R) con su nivel de significancia -p- (valor entre paréntesis) entre los

parámetros meteorológicos. Ta = Temperatura del aire; P = Presión atmosférica; H= humedad, Pr = Precipitación

acumulada; Vi = Intensidad del viento; DN = Días con niebla.

3.2 Concentraciones atmosféricas de CH4

En la siguiente figura se muestran los resultados de las concentraciones atmosféricas de CH4 para cada sitio de

muestreo (S1 al S10) registradas durante 24 períodos en un año completo de estudio.

En algunos sitios se obtuvieron menos muestras que las esperadas, debido a que algunos restrictores de ingreso se

tapaban, disminuyendo o anulando la entrada de aire del exterior hacia los recipientes e imposibilitando la

extracción de muestra. A su vez, hubo recipientes recolectores que fueron hurtados, y en algunos casos, se

perdieron las muestras durante su manipulación en laboratorio y su extracción del recipiente para su posterior

análisis cromatográfico.

Debe tenerse en cuenta que en la gráfica correspondiente al S3 (planta de tratamiento de efluentes cloacales) se

realizó un cambio en la escala, debido a que en algunos meses los rango de valores de las concentraciones

atmosféricas de CH4 registradas fueron ampliamente superiores a las registradas en los restantes sitios de estudio.

Es necesario resaltar que los valores de las concentraciones atmosféricas de CH4 en S3 y S7 corresponden a la

media obtenida en cada periodo de las concentraciones registradas en tres y dos recipientes recolectores utilizados

en cada sitio, respectivamente (las concentraciones de CH4 atmosféricas registradas en cada uno de ellos se

muestran en la sección 3.2.3).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

43

1,82,02,22,42,62,83,0 S1

CH

4 [p

pm]

FechaJu

n/18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/18

Dic

/17

Nov/1

7

Oct

/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

7

Jun/1

8

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/18

Dic

/17

Nov/1

7

Oct

/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

7

1,82,02,22,42,62,83,0

CH

4 [p

pm]

S2

CH

4 [p

pm]

FechaJu

n/18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/18

Dic

/17

Nov/1

7

Oct

/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

7

234567

9,09,1

Fecha

S3

CH

4 [p

pm]

Jun/1

8

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/18

Dic

/17

Nov/1

7

Oct/

17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

71,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0 S4

FechaJu

n/18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/18

Dic/

17

Nov/1

7

Oct

/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

7

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0 S5

CH

4 [p

pm]

FechaJu

n/18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/18

Dic

/17

Nov/1

7

Oct

/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

71,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

Fecha

S6C

H4

[ppm

]

FechaJu

n/18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/18

Dic

/17

Nov/1

7

Oct

/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

7

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0 S7

CH

4 [p

pm]

FechaJu

n/18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/18

Dic

/17

Nov/1

7

Oct/

17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

71,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0 S8

CH

4 [p

pm]

Jun/1

8

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/18

Dic

/17

Nov/1

7

Oct

/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

7

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0 S9

CH

4 [p

pm]

Fecha

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0 S10

CH

4 [p

pm]

FechaJu

n/18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/18

Dic/

17

Nov/1

7

Oct

/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

7

Figura 15: Variación temporal de la concentración de CH4 [ppm] en aire en la ciudad de Tandil para 10 sitios,

durante el periodo de muestreo comprendido entre 01/06/2017 al 31/05/2018.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

44

Según la naturaleza de las fuentes de CH4 (biogénicas y no biogénicas), el tipo de fuente (fija o dispersa), la

predominancia o abundancia relativa de cada una de ellas en cada sitio en estudio, y sus comportamientos

temporales característicos, es de esperar que existan importantes diferencias de las concentraciones del gas CH4

en la atmósfera entre los sitios y en los comportamientos temporales registrados.

En la figura 15 se pudieron observar notables diferencias de las concentraciones de CH4 en la atmósfera entre los

sitios, e importantes variaciones temporales de estas concentraciones en cada uno de ellos. Para analizar con

mayor claridad las diferencias entre sitios, y comprobar si éstas son estadísticamente significativas, se calcularon

los estadísticos descriptivos básicos y se realizaron análisis de comparación de medias. Un estudio estadístico de

análisis de varianza de las concentraciones atmosféricas de CH4 media entre sitios (sección 3.2.1) así como un

análisis de varianza de las concentraciones de CH4 estacionales para cada sitio (sección 3.2.2), nos permitirá

inferir acerca de las fuentes predominantes en cada caso y la importancia relativa de cada una de las fuentes.

3.2.1 Análisis espacial de las concentraciones de CH4 en la ciudad.

En la siguiente tabla se presentan las concentraciones atmosféricas media de CH4 para cada sitio en el año de

estudio junto al desvío estándar (DS), los valores mínimo y máximo registrados y el coeficiente de variación –

CV-(permitiendo relacionar el desvío estándar y la media aritmética). A su vez, en esta tabla se reportan los

resultados del Test ANOVA LSD Fisher, cuyos resultados se analizarán más adelante.

[CH4] (ppm)

Sitio Media anual DS Mínima Máxima CV (%)

1 2,22 BC (BC) 0,23 2,03 3,04 10,33

2 2,25 BC (BC) 0,14 2,04 2,52 6,26

3 5,51 A (-) 1,42 2,97 9,13 25,85

4 2,19 BC (C) 0,14 2,00 2,54 6,35

5 2,21 BC (BC) 0,11 2,07 2,40 4,91

6 2,30 BC (AB) 0,24 2,05 3,06 10,66

7 2,10 BC (-) 0,14 1,91 2,67 6,90

8 2,37 B (A) 0,14 2,15 2,69 6,10

9 2,19 BC (C) 0,13 1,99 2,59 5,95

10 2,02 C (D) 0,05 1,91 2,10 2,39

Media total 2,55 0,20 2,25 3,07 7,90 Tabla 4: Concentraciones medias de metano (CH4)y parámetros estadísticos para los 10 sitios de estudio, durante el

año de muestreo. Las letras en superíndices muestran los resultados del test de LSD Fisher para las concentraciones

medias de CH4 (la primera letra es considerando todos los sitios y la letra entre paréntesis es sin considerar a las

fuentes fijas -S3 y S7- en el análisis).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

45

La concentración de CH4 atmosférico durante el periodo de estudio en la ciudad presentó un valor medio de 2,55

± 0,20 ppm y un rango de variación con valores comprendidos entre 1,91 y 9,13 ppm.

En el sitio control (10), como era de esperar, se registró el menor valor medio de la concentración de CH4 (2,02

ppm) y a su vez, presentó el menor desvío estándar con un valor igual a 0,05 ppm. La concentración atmosférica

media de CH4 registrada en este sitio, el cual presenta una baja predominancia de fuentes (baja densidad de

construcción y alejado de posibles fuentes fijas), podría tomarse como un valor de referencia. Esto se debe a que

dicho sitio se encuentra a una distancia considerable del área urbana, por lo que la influencia de las emisiones de

CH4 que se generan en el casco urbano es baja. Por otro lado, el comportamiento en las concentraciones de CH4

registradas en este sitio también pudo haber sido influenciado por los posiblessecuestros del CH4 presente en la

atmósfera por parte de determinados microorganismos que existen en el suelo. Este sitio se encuentra localizado

en una zona con una importante cobertura de vegetación (pastizales, árboles), siendo un lugar con condiciones

propicias para que se desarrollen las bacterias metanotróficas que oxidan el CH4 que difunde en el suelo

(Dutaur&Verchot, 2007).

Por otro lado, y en cuanto a las fuentes fijas, el S3 presentó el mayor valor medio de CH4 atmosférico igual a 5,51

ppm mientras que para el Lago del Fuerte (S7) los valores de las concentraciones de CH4 fueron similares a los

restantes sitios de estudio dentro del casco urbano.

Esa característica que presenta el S10 de ser un ambiente que tiene la capacidad de comportarse como un

sumidero de CH4, también puede presentarse en el S7. En este sitio, las concentraciones de CH4 registradas

pueden ser el resultado del balance entre la captura del CH4 atmosférico, la emisión de CH4 por el Lago del

Fuerte, la contribución de las emisiones por fuentes dispersas como los hogares presentes alrededor del sitio y el

tránsito automotor. Aún así, el S7 presentó el segundo mínimo valor de concentración atmosférica de CH4 media

anual (igual a 2,19 ppm).

En el S3 eran esperables que se registraran altas concentraciones de CH4 al ubicarse dentro de la planta de

tratamiento de efluentes cloacales y siendo ésta una fuente importante de emisión de este gas. En dicho sitio se

localizan diversas lagunas de tratamiento de aguas residuales con alto contenido de materia orgánica,

produciéndose en parte del tratamiento importantes digestiones anaeróbicas por parte de las bacterias productoras

de CH4 (metanogénicas).

En el estudio del CH4 atmosférico resultado del aporte de fuentes no biogénicas, tal como las pérdidas en la

distribución y consumo residencial del gas natural, la baja eficiencia en la combustión por parte del parque

automotor, en las emisiones fugitivas en las estaciones de recarga de GNC, es de esperar estas variaciones, en los

registros de los 7 sitios distribuidos por el casco urbano de la ciudad, los que presentaron un rango comprendido

entre 1,99 ppm hasta 3,06 ppm (Tabla 4). Las concentraciones de CH4 atmosféricas (promedio anual) en estos

sitios oscilaron entre 2,19 y 2,37 ppm, siendo los menores valores registrados para los S4 y S9, y el mayor valor

Trabajo Final Lucas Chiavarino

46

medido en el S8. Se puede observar que los S1 y S6 (sitios que se ubican sobre la periferia del casco urbano de la

ciudad) presentaron el mismo desvío estándar -0,24 ppm- siendo éste valor aproximadamente el doble de los

valores registrados en los restantes sitios (sin considerar al S3). Este DS puede ser consecuencia de picos en la

concentración de CH4 atmosférico, tal como se puede observar en la figura 15, asociados a posibles fugas de gas

natural de la red. En lo que se refiere a esto último, y según las estimaciones realizadas por Álvarez (2017) en

Argentina, las pérdidas de gas natural (GN) asociadas a la distribución, estimadas a partir de las diferencias entre

el volumen de gas ofrecido y la demanda de los consumos, presentaron en los últimos años un valor promedio del

5,5%, con un pico máximo en el año 2014 de cerca del 10%.

A partir de las diferencias observadas de las concentraciones atmosféricas de CH4 entre los sitios, se analiza a

continuación si éstas son estadísticamente significativas y las posibles fuentes predominantes en cada caso.

Para detectar diferencias espaciales en la distribución de las concentraciones atmosféricas de CH4 en la ciudad de

Tandil, se realizaron análisis de comparación de los promedios y sus varianzas entre cada sitio mediante el test

ANOVA LSD Fisher, a un nivel de significancia de p<0,05, se realizaron dos test ANOVA LSD Fisher diferentes

considerando por un lado todos los sitios de estudio (letra en superíndice), y por otro lado, todos los sitios con

excepción del aporte de las dos fuentes fijas (clasificación sin S3 - planta de tratamiento de efluentes cloacales - y

S7 - Lago del Fuerte -, letra entre paréntesis en superíndice). Estos resultados se pueden observar en la tabla 4

En el estudio estadístico considerando todos los sitios, se muestra que en el S3 se registraron diferencias

estadísticamente significativas de las concentraciones atmosféricas de CH4 medidas respecto de todos los sitios y

en particular, con una diferencia más marcada (letras A y C en los resultados del Test LSD Fisher) entre este

sitio(S3) y el sitio control -S10-. Ambos sitios fueron donde se registraron los máximos y mínimos de

concentración atmosférica media de CH4, respectivamente. Además, estos sitios también mostraron diferencias

estadísticamente significativas con el sitio S8.

Las concentraciones atmosféricas de CH4 registradas en los restantes sitios, con valores intermedios entre los S8 y

S10, no presentaron diferencias estadísticamente significativas entre sí (p > 0,05), a pesar de que se encuentran

ubicados en puntos de la ciudad con diferentes densidades urbanas (Picone, 2014). Esto indica también que el

aporte a las concentraciones de CH4 medias registradas en las orillas del Lago del Fuerte (S7), no presentó

diferencias estadísticamente significativas con los demás sitios que se encuentran en el casco urbano, aun

tratándose el lago de una fuente fija y biogénica de CH4.

Por otro lado, sin tener en cuenta la contribución al incremento del CH4 atmosférico desde las dos fuentes fijas

estudiadas (S3 y S7), las diferencias entre los sitios localizados en el casco urbano se hacen más notables. Con

este análisis se compararía sólo si existen diferencias entre los sitios atribuidas principalmente a fuentes dispersas,

aunque aún no podemos descartar la influencia de alguna fuente fija sobre las concentraciones atmosféricas de

CH4 medidas. El test de LSD Fisher mostró que existen diferencias estadísticamente significativas entre el S8 que

Trabajo Final Lucas Chiavarino

47

presentó la mayor concentración atmosférica media de CH4 en el periodo de estudio (sin considerar al S3)

respecto a todos los sitios (excepto al S6). A su vez, se encontraron diferencias estadísticamente significativas

entre los S4 y S9 con respecto al S10 (sitio control).

Estos resultados muestran que, como consecuencia de las altas concentraciones de CH4 en la atmósfera que se

midieron en la planta de tratamiento de residuo cloacal (S3), las diferencias entre los demás sitios localizados en

el centro y sobre la periferia del casco urbano, se vieron atenuadas.

Si bien las concentraciones en la planta de tratamiento de efluente cloacal (S3) fueron las más altas, debe tenerse

en cuenta que éste es un sitio de una fuente importante de CH4 puntual y localizada. Mientras que en los demás

sitios urbanos, cuyos valores registrados fueron menores al S3, las posibles fuentes se caracterizan por su carácter

disperso o difuso en una zona de estudio que abarcó gran parte del casco urbano de la ciudad.

3.2.2 Análisis temporal de las concentraciones de CH4 en la ciudad

Si bien en el análisis espacial de las concentraciones atmosféricas de CH4 registradas se pudo inferir acerca de la

predominancia de una fuente u otra en cada sitio, un análisis de la variación temporal de estas concentraciones nos

va a permitir descartar (o no) la influencia de fuentes biogénicas y no biogénicas sobre las concentraciones

atmosféricas de CH4 medidas en cada sitio. En particular, los S3 y S7 se ubican en fuentes fijas de CH4, mientras

que los S2 y S8 se localizan en cercanía a estas fuentes (cercano al S3 y al S7, respectivamente).

En la figura 15 se pudo observar que cada sitio mostró un cierto comportamiento temporal de las concentraciones

atmosféricas de CH4 registradas. Sabiendo que cada tipo de fuente (biogénica o no biogénica) presenta un

comportamiento temporal característico se podrá determinar cuál predomina en cada sitio analizando la variación

temporal del CH4 atmosférico reportado en cada uno. Las variaciones entre las estaciones pueden estar atribuidas

al comportamiento temporal de las fuentes dominantes en cada sitio o a la dispersión o acumulación de los gases

emitidos desde las fuentes cercanas.

A continuación se muestran en la tabla 5 las concentraciones atmosféricas medias de CH4 para cada estación y

sitio con su desvío estándar. Nuevamente, se realizó un análisis estadístico (ANOVA LSD Fisher, p < 0,05) para

comprobar la existencia de diferencias estacionales, estadísticamente significativas, de las concentraciones

atmosféricas de CH4 (los resultados se muestran con letras en superíndices).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

48

[CH4] (ppm)

Sitio Primavera Verano Otoño Invierno

1 2,14±0,05 B 2,08±0,04 B 2,26±0,06 AB 2,45±0,41 A

2 2,16±0,04 B 2,12±0,07 B 2,36±0,12 A 2,38±0,07 A

3 4,24±1,03 B 5,78±1,07 A 6,44±1,96 A 5,58±0,48 AB

4 2,09±0,07 B 2,08±0,04 B 2,30±0,17 A 2,27±0,04 A

5 2,16±0,04 B 2,09±0,02 B 2,30±0,09 A 2,30±0,08 A

6 2,19±0,11 B 2,12±0,04 B 2,31±0,14 B 2,57±0,32 A

7 2,05±0,05 B 2,01±0,05 B 2,22±0,24 A 2,12±0,08 AB

8 2,32±0,09 AB 2,22±0,07 B 2,46±0,17 A 2,45±0,10 A

9 2,11±0,02 B 2,09±0,05 B 2,26±0,10 A 2,31±0,17 A

10 2,04±0,04 A 1,97±0,03 B 2,03±0,04 A 2,05±0,04 A

Media total 2,36±0,13 2,46±0,13 2,71±0,24 2,66±0,08

Tabla 5: Test ANOVA LSD Fisher para las concentraciones de metano en el aire [ppm] por estación medidas en cada

sitio durante el período 1/06/2017 a 31/03/2018.

En general, se puede observar que los mayores valores promedios del CH4 atmosférico estacional ocurrieron en la

época más fría del año (otoño e invierno).

En el sitio control -S10- en el cual hay poca influencia antropogénica, los mayores valores corresponden al

invierno, aunque la tabla 5 dejó en evidencia que, con excepción del verano, en primavera, otoño e invierno los

valores registrados son muy próximos entre sí (entre 2,03 y 2,05 ppm). El análisis temporal correspondiente a este

sitio, determinó que existen diferencias estadísticamente significativas de las concentraciones atmosféricas de

CH4 entre verano (menores concentraciones de CH4) con respecto a las demás estaciones. Aun así, y tal como se

mostró en la sección anterior, este sitio fue el que presentó menor variabilidad interanual de sus concentraciones

de CH4 (menores valores de DS y CV) (Tabla 4).

En la planta de tratamiento de aguas residuales -S3-, donde se registraron las mayores contribuciones de CH4, se

encontraron diferencias estadísticamente significativas entre primavera respecto a las estaciones de verano y

otoño, mientras que en invierno se registraron concentraciones de CH4 intermedias a las registradas en dichas

estaciones. Como resultado de esto, el S3 fue el que presentó la mayor variabilidad de las concentraciones

atmosféricas de CH4 en el año, con un desvío estándar igual a 1,42 ppm y un CV de 25,85 % (ver tabla 4).

Para el S7, existieron diferencias estadísticamente significativas del CH4 atmosférico entre las estaciones

primavera y verano respecto al otoño, aunque el desvío estándar de estas concentraciones fue similar a los

restantes sitios de estudio dentro del casco urbano.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

49

Estos resultados dejan en evidencia que existe una diferencia notable en el comportamiento en las emisiones de

CH4 por el aporte de las dos fuentes biogénicas (planta de tratamiento de efluentes cloacales y lago urbano). Los

mayores desvíos estándar que se registraron para el S3, en comparación con el S7, pueden deberse a que este sitio

es más susceptible a los cambios meteorológicos, lo cual podrá verificarse a continuación, a partir de los análisis

de influencia de los parámetros meteorológicos sobre las concentraciones de CH4 en estos sitios.

Para los demás sitios, en general, se pueden observar diferencias estadísticamente significativas de los promedios

de concentración de CH4 atmosférico entre invierno y verano o entre otoño-invierno y primavera-verano (p <

0,05).

Viendo que existe un notable comportamiento temporal del CH4 en cada sitio, y con el fin de analizar si éste se

debe a la influencia de los parámetros meteorológicos (si predomina una fuente biogénica o no), se realizaron

correlaciones de Pearson entre las concentraciones de CH4 atmosférico registradas en cada periodo por sitio y los

valores de los diferentes parámetros meteorológicos (promedio de los 15 días correspondientes). Los resultados

obtenidos se muestran en la tabla 6.

Sitio Ta P H Vi DN Pr

1 -0,47 0,63 0,45 -0,12 0,57 -0,04

(0,04) (<0,05) (<0,05) (0,62) (<0,05) (0,87)

2 -0,86 0,65 0,76 -0,17 0,70 0,17

(<0,05) (<0,05) (<0,05) (0,41) (<0,05) (0,43)

3 -0,16 0,19 0,03 -0,44 0,09 -0,23

(0,45) (0,38) (0,90) (<0,05) (0,67) (0,29)

4 -0,77 0,47 0,67 -0,08 0,67 0,11

(<0,05) (<0,05) (<0,05) (0,71) (<0,05) (0,61)

5 -0,82 0,64 0,78 -0,14 0,72 0,17

(<0,05) (<0,05) (<0,05) (0,53) (<0,05) (0,41)

6 -0,74 0,59 0,62 0,04 0,63 0,10

(<0,05) (<0,05) (<0,05) (0,84) (<0,05) (0,63)

7 -0,58 0,29 0,39 -0,24 0,41 -0,09

(<0,05) 0,16 0,06 (0,26) (<0,05) (0,69)

8 -0,54 0,52 0,56 -0,27 0,62 0,10

(<0,05) (<0,05) (<0,05) (0,21) (<0,05) (0,64)

9 -0,71 0,57 0,64 0,01 0,67 0,36

(<0,05) (<0,05) (<0,05) (0,99) (<0,05) (0,09)

10 -0,59 0,48 0,50 0,10 0,54 0,15

(<0,05) (<0,05) (<0,05) (0,67) (<0,05) (0,50)

Tabla 6: Coeficiente de correlación de Pearson (R) con su nivel de significancia -p- (entre paréntesis) entre los

parámetros meteorológicos (Ta = Temperatura del aire; P = Presión atmosférica; H= humedad, Pr = Precipitación

acumulada; Vi = Intensidad del viento; DN = Días con niebla) y las concentraciones atmosféricas de CH4 de los sitios

de estudio.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

50

Entre la temperatura del aire (Ta) y la concentración atmosférica de CH4 se obtuvieron correlaciones negativas

moderadas (S1, S8 y S10) y altas (S2, S4, S5, S6, S9) para todos los sitios urbanos (alejados de fuentes fijas).

En particular, para los S3 y S7, en donde la emisión del CH4 es consecuencia de procesos biológicos, se esperaba

una buena correlación entre las concentraciones atmosféricas de CH4 y la temperatura ambiente. Para estos dos

sitios, se esperaría que en los días más cálidos comprendidos entre los meses de diciembre a marzo, se generen las

mayores contribuciones de CH4 a la atmósfera desde las fuentes biogénicas (piletas de tratamiento y digestores de

barro, y lago) como consecuencia de una mayor actividad de las bacterias metanogénicas productoras de CH4

(Reay et al., 2010). Sin embargo, no se registró una buena correlación para el sitio de la planta de tratamiento

cloacal (p>>0,05), mientras que hubo una correlación negativa moderada para el S7.

Las máximas concentraciones atmosféricas de CH4 registradas en ambos sitios (S3 y S7) que ocurrieron en otoño,

podrían atribuirse a la presencia de inversiones térmicas que promueven la acumulación del CH4 en la baja

atmósfera (Verhulst et al., 2017). La mayor frecuencia de días con niebla en esta época es un indicador que

permite estimar la presencia de una inversión térmica.

En particular, el comportamiento registrado en el S3 con dos máximos estacionales (en otoño, seguido con un

valor de menor magnitud en verano), podría explicarse entonces por un lado, con la temperatura del aire (mayor

emisión de CH4 en verano) y por otro lado, con los días de niebla (mayor acumulación en la atmósfera del gas

emitido por la fuente en otoño cuando se registraron los mayores días con niebla), aunque fue el único sitio en el

cual no se encontró ninguna correlación significativa con los DN. En el caso del S7, y a diferencia del S3, el

segundo pico estacional ocurrió en invierno (2,12 ppm). Sin embargo, según los resultados del Test de Fisher, las

diferencias entre los valores reportados para ambas estaciones no son estadísticamente significativas (p>0,05). Por

lo tanto, esto deja en evidencia que según los registros de CH4 atmosférico, estos sitios tienen comportamientos

con características diferentes.

En general, si una fuente puntual de emisión de un contaminante (gaseoso) se encuentra ubicada en superficie (sin

impulso vertical ni empuje térmico), las mayores concentraciones de los mismos en aire a nivel del suelo se

presentan cuando las velocidades del viento son bajas y la atmósfera es estable (Turner y Schulze, 2007). Esta

relación entre las concentraciones medias de CH4 respecto a la intensidad del viento, se vió reflejado en el S3 en

el cual se registró una buena relación lineal (negativa) entre ambos parámetros.

Como bien se aclaró en la descripción de cada sitio de estudio, la localización de algunos de recipientes

recolectores, al encontrarse con algún tipo de resguardo o reparo a las condiciones meteorológicas podría

explicarque no se haya registrado una buena correlación de la concentración atmosférica de CH4 con la intensidad

del viento.

Siguiendo con este análisis en el S3, una correlación lineal múltiple entre la concentración de CH4 registrada en

este sitio y la intensidad del viento junto con la temperatura del aire (variables independientes), determinó que

Trabajo Final Lucas Chiavarino

51

existe una correlación moderada (R=0,48), aunque con una baja significancia estadística para T (p = 0,293). Aún

así, ésto nos permite explicar, de una mejor manera, ambos máximos estacionales demostrando la complejidad del

sistema y que no es posible tratar a la fuente de una manera aislada. Para ambos casos debe tenerse en cuenta

también la posible influencia de fuentes no biogénicas (hogares, tráfico vehicular) dispersas en sus alrededores,

que pueden contribuir en los valores registrados en el periodo de estudio.

Para los parámetros presión atmosférica y humedad relativa en el ambiente, se observaron relaciones moderadas y

buenas con las concentraciones registradas de CH4 para todos los sitios urbanos, lo cual es esperable dada la buena

correlación registrada entre estos dos parámetros respecto a la temperatura ambiente (tabla 3). Esto no ocurrió en

el sitio 3 en donde no hubo una buena correlación con la temperatura ambiente y por lo tanto, la correlación con la

presión y la humedad no fue estadísticamente significativa (p<0,05). Diferente fue el comportamiento del S7,

cuyas concentraciones registradas de CH4 presentaron una relación moderada con la temperatura, pero aún así no

se obtuvo una buena relación con la presión y la humedad.

Con respecto a los DN, todos los sitios (a excepción del S3) presentaron buenas correlaciones (en los sitios 2 y 5

se midió una correlación alta, mientras que en los otros sitios la correlación obtenida fue moderada). Esto se

atribuye también a la buena correlación negativa registrada entre DN y T (tabla 3); la mayor cantidad de días con

niebla se registraron durante los días más fríos. Aun así, salvo para los sitios 1 y 8, los demás sitios presentaron

una mejor correlación de sus concentraciones atmosféricas de CH4 respecto a T en comparación a la correlación

encontrada con los DN. Esto es importante tener en cuenta al momento de evaluar si los máximos estacionales de

CH4 son resultado de una fuente con mayor emisión de este gas en una estación respecto a otra, o si éstos son

producto de una emisión de este gas constante durante el año, pero con una mayor o menor acumulación por las

distintas estabilidades atmosféricas (volveremos sobre este tema en las siguientes secciones).

En general se pueden observar los mismos grados de correlación lineal entre los sitios urbanos (alejados de

fuentes fijas) con los parámetros meteorológicos. En comparación con las correlaciones encontradas en el sitio

control, los sitios 1 y 8 fueron los que tuvieron el mismo comportamiento (las correlaciones más débiles).

Además, se pueden apreciar diferencias entre los comportamientos temporales, reportados para estos sitios con los

sitios S3 y S7 en los que se esperaban altas contribuciones de CH4 por procesos biológicos. Si en el sitio existiera

una alta predominancia de fuentes biogénicas, se esperaría que las máximas concentraciones de CH4 se hubieran

registrado en verano, con una correlación positiva con este parámetro. Como eso no ocurrió, se puede asumir que

existe una influencia relativamente baja de estas fuentes en los sitios urbanos. Entonces, la predominancia en

estos sitios es de fuentes no biogénicas, asociadas al uso de combustibles fósiles (un mayor detalle se presenta en

la sección 3.2.4).

3.2.3 Concentraciones atmosféricas de CH4 por fuentes biogénicas

Planta de tratamiento de efluentes cloacales

Trabajo Final Lucas Chiavarino

52

En la figura 16 izquierda se muestran los resultados de las concentraciones atmosféricas de CH4 registradas en los

tres puntos de muestreo dentro de la planta de depuración de aguas residuales, cuyos valores variaron entre 2,57 y

18,52 ppm, mientras que en la fig. 16 derecha se presentan las variaciones de las concentraciones atmosféricas

solamente para los muestreadores P1 y P2.

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20 P1 P2 P3

CH

4 [p

pm]

FechaJu

n/18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/1

8

Dic/17

Nov/1

7

Oct/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/

17

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

FechaJu

n/18

P1 P3

CH

4 [p

pm]

May

/18

Abr/18

Mar

/18

Feb/18

Ene/1

8

Dic/17

Nov/17

Oct/17

Sep/17

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

7

Jun/1

7

Figura 16: Variación temporal de la concentración de CH4 en aire dentro del Sitio 3 durante el periodo de muestreo

registrados por; Izquierda: Muestreadores P1, P2 y P3. Derecha: Muestreadores P1 y P3

La mayor concentración de este gas en todos los periodos de estudio se registró con el recipiente recolector P2.

Para éste se obtuvo una media anual de CH4 atmosférico igual a 8,9 ppm, con un valor máximo al inicio del

periodo (igual a 18 ppm), seguido de importantes variaciones a lo largo del año. El test de análisis de varianza

mostró que las concentraciones de CH4 en el aire registradas por el muestreador 2 presentaron diferencias

estadísticamente significativas respecto de los otros dos muestreadores (tabla 7).

El muestreador P2 se encontraba ubicado entre una laguna de tratamiento secundaria y cercano a los digestores de

barro (en ambos existen procesos anaeróbicos de degradación de materia orgánica).

Las concentraciones de CH4 atmosférico (tanto su valor medio como su comportamiento a lo largo del año)

registradas por el P3 se asemejan a las registradas por el recipiente recolector P1, con valores medios de 3,4 y 3,7

ppm para P3 y P1, respectivamente. Tal como se puede observar en la fig. 16 derecha las concentraciones

atmosféricas de estos recipientes siguen siendo superior a los restantes sitios de estudio distribuidos por la ciudad.

Se esperaba que en el recipiente recolector P3 se registren mayores concentraciones atmosféricas de CH4 respecto

a P1, ya que P3 se ubica cercano a los digestores de barros (aunque más apartado del centro de la planta, y con un

menor número de piletas de tratamiento a su alrededor) y P1, se localizaba entre los primeros sistema de

tratamiento que presentan entornos aeróbicos (a diferencia de P2 y P3).

Recordemos que en este sitio, se midieron concentraciones atmosféricas de CH4 con valores ampliamente

superiores en comparación con los demás sitios que se estudiaron en la ciudad. Aún, sin considerar las

Trabajo Final Lucas Chiavarino

53

concentraciones de CH4 medidas en el muestreador 2, las diferencias de las concentraciones atmosféricas medias

de CH4 delos otros dos muestreadores siguen siendo importantes (estadísticamente significativas) respecto a los

otros sitios en estudio.

En la tabla 7, se muestran los valores promedios de las concentraciones atmosféricas de CH4 para las 4 estaciones

del año para cada uno de los sitios de muestreo en la planta de tratamiento. A su vez, se remarcan los resultados

del Test ANOVA de análisis de varianza LSD Fisher, con un nivel de significancia p < 0,05.

[CH4] (ppm)

Sitio Primavera Verano Otoño Invierno Media total

P1 3,11±0,56 A 3,58±0,44 A 3,66±0,57 A 3,36±0,16 A 3,43±0,49 B

P2 5,86±1,74 B 10,32±2,31 A 10,76±4,91 A 8,67±1,31 AB 8,90±3,35 A

P3 3,27±0,41 C 3,45±0,58 BC 4,13±0,73 AB 4,23±0,38 A 3,77±0,66 B

Tabla7: Test ANOVA LSD Fisher para las concentraciones de CH4 en el aire [ppm] por estación y por los

muestreadores dentro de la planta de tratamiento de aguas residuales (S3).

Las máximas concentraciones de CH4 en la atmósfera se registraron en otoño en los muestreadores 1 y 2, mientras

que para el muestreador 3 los máximos valores se registraron en invierno. Al igual que ocurrió con la media

registrada por los tres tubos analizados anteriormente, se observó que para los muestreadores 1 y 2 también se

registró un alto valor para el verano.

Siguiendo con el mismo análisis estadístico LSD Fisher, se pudo observar que entre las 4 estaciones para el

muestreador 1, las concentraciones atmosféricas de CH4no mostraron diferencias estadísticamente significativas.

En cambio, para P2, si hubo diferencias estadísticamente significativas de las concentraciones de CH4 entre

verano y otoño respecto de la primavera y para el muestreador 3 entre invierno y primavera. Tal como se

mencionó anteriormente, los diferentes comportamientos registrados para el CH4 atmosférico de los tres

muestreadores, se relacionan con las distintas fases de tratamiento del efluente cloacal y con la influencia de las

condiciones meteorológicas, principalmente, intensidad y dirección del viento.

Lago del Fuerte

Las variaciones de las concentraciones de CH4 para ambos muestreadores pueden estar fuertemente influenciadas

por las variaciones en la dirección del viento que harían que el CH4 emitido por el cuerpo de agua no sea

colectado, de manera equitativa, por los muestreadores. Aún así, las mediciones registradas de CH4 atmosférico

en el periodo de estudio para los dos sitios en la Isla del Lago cercano al cuerpo acuoso, presentaron valores muy

similares entre sí con un valor medio igual a 2,13 ppm para el muestreador 1 y 2,09 ppm para el muestreador 2

(figura 17).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

54

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0 D1 D2

CH

4 [p

pm]

Fecha

Jun/

18

May

/18

Abr/18

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/1

8

Dic/17

Nov/17

Oct/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/

17

Figura 17: Variación temporal de la concentración de CH4 [ppm] en aire registrados por dos muestreadores dentro el

Sitio 7, durante el periodo de muestreo comprendido entre 01/06/2017 al 31/05/2018.

Tal como se describió en la figura 13 del comportamiento en las concentraciones promediadas de ambos

muestreadores, los mayores valores se registraron en los primeros 3 periodos al inicio del muestreo (en los meses

de junio y julio). Luego, con excepción de dos concentraciones puntuales, con un mínimo en enero y un pico en

septiembre, los valores de la concentración de CH4 se mantuvieron en un rango comprendido entre 2,0 y 2,2 ppm.

Estos valores se mantienen en el mismo rango que las concentraciones de CH4 registradas en el sitio control.

Las concentraciones de CH4 en el aire registradas en los dos muestreadores no mostraron diferencias

estadísticamente significativas entre sí (LSD Fisher, p < 0,05).

Tal como se muestra en la tabla 8,para ambos muestreadores las máximas concentraciones de CH4 en aire se

registraron en otoño, seguidos por un segundo pico estacional en invierno. Sin embargo, sólo para el muestreador

2 se detectaron diferencias estadísticamente significativas, entre las estaciones primavera y verano respecto al

otoño.

[CH4] (ppm)

Sitio Primavera Verano Otoño Invierno Media total

D1 2,05±0,07 A 2,04±0,03 A 2,27±0,33 A 2,12±0,11 A 2,13±0,19 A

D2 2,05±0,06 B 2,01±0,05 B 2,19±0,19 A 2,10±0,07 AB 2,09±0,12 A

Tabla8: Test ANOVA LSD Fisher para las concentraciones de CH4 en el aire [ppm] por estación para los dos

muestreadores en la Isla del Lago (Sitio 7).

3.2.4 Concentraciones de CH4 por fuentes no biogénicas

Tal como se mencionó anteriormente, los sitios urbanos (sin considerar S3 y S7), presentaron en general mejores

correlaciones con T, respecto a DN. Para confirmar si los aumentos de CH4 atmosférico durante los períodos más

fríos se deben a mayores emisiones o pérdidas de este gas desde fuentes no biogénicas que utilizan gas natural

Trabajo Final Lucas Chiavarino

55

como combustible, se analizará el consumo de gas natural en la ciudad y su correlación con las concentraciones

atmosféricas de CH4.

Los aumentos de la concentración de CH4 que se presentaron especialmente dentro del casco urbano en los

primeros meses de muestreo (otoño – invierno), podrían relacionarse con el consumo de gas natural. Es de esperar

mayores emisiones en las épocas más frías del año (de junio a agosto), asociadas a una mayor emisión desde

fuentes que utilizan gas natural, principalmente para calefacción domiciliaria (Sánchez et al., 2018).

En la figura 18 se presenta la variación temporal del consumo mensualizado de gas natural diferenciado por rubro

(residencial, comercial, industrial y gas natural comprimido -GNC-) durante el periodo de estudio en la ciudad de

Tandil.

0

1x106

2x106

3x106

4x106

5x106

6x106

7x106

8x106

Fecha

Gas

nat

ural

[m

3 ]

Residencial Comercial Industrial GNC

Jun/

18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/1

8

Dic/17

Nov/1

7

Oct/17

Sep/1

7

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/

17

Figura 18: Consumo de gas natural (m3) de acuerdo a los diferentes rubros durante el periodo de estudio.

Se puede apreciar un aumento en el consumo de gas natural en la época más fría del año (con mayores

incrementos a partir de julio hasta el mes de septiembre), en especial en el rubro residencial, y en menor medida

en el sector comercial. Luego los valores mínimos se registraron en el verano. Estos cambios estacionales se

vieron reflejados en diferencias estadísticamente significativas entre las estaciones de verano e invierno, mientras

que para primavera y otoño los consumos de gas natural presentaron valores intermedios (LSD Fisher, p > 0,05).

En el caso de los sectores industrial y GNC, los consumos de gas natural presentaron menor variación estacional,

aunque con diferencias estadísticamente significativas entre otoño y primavera y entre invierno y verano,

respectivamente (LSD Fisher, p<0,05).

Según el trabajo reportado por Gere et al., (2016), la pérdida estimada de CH4 para un año de estudio en la ciudad

de Tandil fue del 6 %, como consecuencia de las emisiones fugitivas originadas por el transporte, almacenamiento

y distribución de gas natural. Como el gas natural está compuesto en un 94% por CH4, estas pérdidas podrían

contribuir de una manera directa al incremento de la concentración atmosférica de CH4 en la ciudad de Tandil.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

56

De la figura 18, se desprende también que las pérdidas de gas natural no serían constantes durante todo el año, por

lo que, en este caso, las fuentes de CH4 no biogénicas tendrían una emisión variable en el año, con máximos en la

época más fría, lo que nos ayudaría a explicar la variación temporal del CH4 en la ciudad.

En la siguiente tabla se presentan los resultados de correlación de Pearson entre los consumos de gas natural y las

concentraciones de CH4 registradas en todo el periodo por sitio. Si bien, se encontraron buenas correlaciones, y

estadísticamente significativas, del CH4 atmosférico de cada sitio respecto a uno o varios sectores (Residencial,

Comercial, Industrial y GNC), sólo se van a explicar aquellos que presentan sentido de acuerdo a sus

características (densidad de construcción, área comercial, área industrial, cercanía a fuentes no biogénicas

localizadas, etc.), y permiten explicar realmente lo que sucede en el sitio de estudio.

Coeficiente de Pearson

Sitio Residencial Comercial Industrial GNC

1 0,57 0,54 0,25 0,33

(<0,05) (<0,05) 0,29 0,16

2 0,56 0,87 0,77 0,57

(<0,05) (<0,05) (<0,05) (<0,05)

3 -0,09 0,20 0,34 -0,01

0,67 0,36 0,10 0,95

4 0,50 0,76 0,82 0,30

(<0,05) (<0,05) (<0,05) 0,18

5 0,56 0,83 0,75 0,54

(<0,05) (<0,05) (<0,05) (<0,05)

6 0,73 0,75 0,44 0,54

(<0,05) (<0,05) (<0,05) (<0,05)

7 0,28 0,51 0,70 0,13

0,18 (<0,05) (<0,05) 0,53

8 0,37 0,47 0,35 0,37

0,09 (<0,05) 0,09 0,08

9 0,56 0,69 0,50 0,33

(<0,05) (<0,05) (<0,05) 0,11

10 0,47 0,48 0,35 0,44

(<0,05) (<0,05) 0,11 (<0,05)

Tabla 9: Coeficiente de correlación de Pearson (R) con su nivel de significancia -p- (marcada entre paréntesis) entre

las concentraciones atmosféricas de CH4 de los sitios de estudio y el consumo de gas natural (m3) en cada rubro.

En general, todos los sitios urbanos (sin considerar las fuentes biogénicas: S3 y S7) presentaron correlaciones

moderadas y buenas con el consumo del gas natural demandado por el sector residencial y comercial, el cual varía

notablemente de una estación a otra. Los sitios 2, 4 y 5, cercanos a zonas comerciales, presentaron mejores

correlaciones respecto a la demanda de gas natural del sector comercial. Estas correlaciones pueden explicarse al

Trabajo Final Lucas Chiavarino

57

considerar que los calefactores de tiro balanceado que mayoritariamente se utilizan a nivel domiciliario en

Argentina presentan eficiencias de combustión entre el 60 y 70% (Mariani et al., 2013). Esta baja eficiencia de

quema del gas en la calefacción asociado a posibles pérdidas de los sistemas de distribución de gas natural en la

ciudad (Gere et al., 2016) podrían explicar el aumento de las concentraciones de CH4 en la ciudad (Fusé et al.,

2019). Luego del periodo más frío del año, por un menor consumo de gas natural en los hogares, se puede

apreciar una tendencia con una disminución en las concentraciones de CH4 para los meses más cálidos (ver fig.

15), para luego volver a aumentar lentamente obteniendo valores similares que en el inicio del año de estudio.

Una particularidad se presenta con el sitio 8, siendo que en este sitio se registró la mayor media anual de CH4 en

todo el periodo de estudio (sin considerar el S3); aun así, no presentó una buena correlación con el consumo

residencial de GN (el sector con mayor demanda). Esto puede atribuirse a las concentraciones de CH4

relativamente altas que se midieron en verano (Figura 15), tal como ocurrió en los sitios 1 y 6, en los que se

pueden apreciar dos picos superando levemente los 3 ppm de CH4 en invierno. Tal como se mencionó

anteriormente, estas anomalías de la concentración de CH4 atmosférico pueden asociarse a fugas puntuales en la

distribución y conexión del gas natural en los hogares ocasionando una pérdida y acumulación de CH4 en la

atmósfera en dichos lugares.

Respecto a la demanda de gas natural por los rubros industria y por las estaciones de recarga de GNC, se encontró

una buena y moderada correlación, respectivamente, con las concentraciones de CH4 del S2. Este sitio se

encuentra en una zona urbana destinada a asentamientos de pequeñas industrias (Tandil, 2005; Ibarlucía, 2017) y

cerca de una zona con tres importantes estaciones de recarga de GNC (Av. Del Valle y Rodríguez). Asimismo

estas correlaciones también se obtuvieron en los sitios 5 (ubicado en el centro urbano de la ciudad y en una de las

principales avenidas de la ciudad) y 6 (cercano a la Ruta 226, y a dos estaciones de servicio de expendio de

GNC).

3.3 Estudio de una fuente fija: Lago del Fuerte

Se esperaba que las concentraciones de CH4 atmosférico en la costa isla del Lago del Fuerte fueran mucho

mayores a las registradas en el S10, tanto su concentración media anual (2,10 ppm en S7 vs. 2,02 ppm en S10)

como los valores registrados en las épocas del año de mayor temperatura del aire (2,05 ppm y2,01ppm para

primavera y verano, respectivamente en S7 y con valores de 2,04 ppm y 1.97 ppmpara primavera y verano,

respectivamente en S10).

Los resultados que se reportaron de las concentraciones atmosféricas de CH4 en este sitio, mostraron que existen

diferencias estadísticamente significativas de éstas entre el sitio 7 y el sitio 10 (LSD Fisher, p < 0,05). El análisis

de comparación de los promedios y sus varianzas mostró que las diferencias más marcadas ocurrieron durante el

verano.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

58

De acuerdo a estos resultados podemos pensar que el Lago del Fuerte puede no ser una fuente importante de CH4

en la ciudad de Tandil. Sin embargo, diferentes artículos encontrados en la bibliografía muestran que cuerpos de

agua como el Lago del Fuerte son importantes fuentes de CH4 (Casper et al., 2000; Dzyuban, 2002; Kankaala et

al., 2004; Bergström et al., 2007).

A continuación, luego de una caracterización fisicoquímica del agua del embalse, se describen los resultados

obtenidos del estudio de los flujos de CH4 mediante el uso de cámaras estáticas en el agua del dique y en el suelo

en el cual se encontraban los muestreadores de aire (Isla del Lago).

La metodología utilizada permitió cuantificar el intercambio gaseoso de CH4 en cada interfase (suelo - atmósfera

y agua - atmósfera), para complementar los resultados obtenidos con los recipientes recolectores localizados en el

sitio 7. Para ello, se midieron las emisiones de CH4 desde el agua y se analizó la incidencia de los posibles

secuestros de este gas por parte del suelo.

3.3.1 Parámetros fisicoquímicos del agua del lago

En la siguiente figura se muestra la variación temporal de los parámetros fisicoquímicos medidos en el lago

durante el periodo completo de estudio, junto a la profundidad de cada sitio de muestreo en el mismo. Los valores

registrados en los dos puntos de muestreo (L1 y L2, ver fig. 7) no mostraron diferencias estadísticamente

significativas entre sí (LSD Fisher, p > 0,05). Esto es esperable, puesto que en lagos pequeños como el Lago del

Fuerte, los parámetros fisicoquímicos del agua son prácticamente uniformes en todo el cuerpo del agua

(Bocanegra et al., 2013). Por lo tanto, los valores que se presentan a continuación corresponden a los valores

medios de ambos sitios (los registros correspondientes para cada sitio se detallan en la sección Anexo).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

59

1,4

2,1

2,8

3,5 L1 L2Pr

ofun

dida

d [c

m]

(a)

Jun/1

8

May

/18

Abr/18

Mar/

18

Feb/1

8

Ene/18

Dic/17

Nov/1

7

Oct/17

Sep/17

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

78

16

24

32

(b)

Tw

[°C

]

Jun/1

8

May

/18

Abr/18

Mar/

18

Feb/18

Ene/1

8

Dic/17

Nov/1

7

Oct/17

Sep/1

7

Ago/17

Jul/1

7

Jun/1

7

14

21

28

(c)

Ta L

[°C

]

20

40

60

80

(d)

PD

S [

cm]

Jun/1

8

May

/18

Abr/18

Mar/

18

Feb/18

Ene/18

Dic/17

Nov/1

7

Oct/17

Sep/17

Ago/1

7

Jul/1

7

Jun/1

7

Jun/1

8

May

/18

Abr/18

Mar

/18

Feb/18

Ene/1

8

Dic/17

Nov/17

Oct/17

Sep/1

7

Ago/17

Jul/1

7

Jun/

17

200

400

600

(e)

CE

S/cm

]

Jun/1

8

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/18

Ene/1

8

Dic/17

Nov/1

7

Oct/17

Sep/1

7

Ago/17

Jul/1

7

Jun/

17

7,2

8,0

8,8 (f)

pH

Jun/

18

May

/18

Abr/18

Mar/

18

Feb/18

Ene/18

Dic/17

Nov/17

Oct/17

Sep/17

Ago/17

Jul/1

7

Jun/1

7

20

40

60

80

(g)

DQ

O [

mg/

l]

Jun/

18

May

/18

Abr/18

Mar/

18

Feb/18

Ene/18

Dic/17

Nov/17

Oct/17

Sep/17

Ago/17

Jul/1

7

Jun/1

7

Figura 19: Variación temporal de los parámetros fisicoquímicos del agua del Lago del Fuerte durante el periodo de

muestreo: (a) Profundidad de sitios L1 y L2; (b) Temperatura del agua superficial; (c)Temperatura del aire; (d)

Profundidad del Disco de Secchi; (e) Conductividad eléctrica; (f) pH; (g) Demanda química de oxígeno.

Los dos sitios de muestreo de las 8 campañas presentaron una profundidad media de 2,62 m para L1 y 1,06 m en

el L2, durante el período completo de estudio, sin importantes variaciones de una campaña a otra.

Los registros de las temperaturas del agua superficial y del aire medidas in situ presentaron notables variaciones a

lo largo del periodo de estudio, esperables de acuerdo a las variaciones estacionales, con máximas durante el

verano (febrero) y mínimas en la época invernal. El análisis de correlación de Pearson entre los parámetros

fisicoquímicos mostró una muy buena relación lineal entre la temperatura del lago con la temperatura del aire,

elresultado obtenido fue de R = 0,93 (p <0,05).

Respecto a los valores de la profundidad del Disco de Secchi (PDS), cuyo valor nos da una noción del grado de

turbidez del agua, los dos valores más bajos (implicando una mayor cantidad de sólidos suspendidos o en

dispersión coloidal) se registraron en las dos primeras campañas con valores iguales a 19,5 y 24,5 cm,

Trabajo Final Lucas Chiavarino

60

respectivamente. Luego, los valores de la profundidad del DS presentaron una tendencia creciente hacia el final

del periodo con importantes oscilaciones. Estas fluctuaciones pueden estar relacionadas con la dinámica que

presenta el lago como consecuencia de los diferentes caudales de los arroyos que desembocan en el mismo y a las

descargas que se realizan a través de la represa. Éstas varían a lo largo del año siendo los volúmenes de agua muy

dependiente de las lluvias.

La conductividad eléctrica varió entre 158 y 492 µS/cm, registrándose el menor valor al inicio del periodo de

estudio y el mayor en la última campaña. Los valores más altos de la salinidad del agua (medida indirecta de la

CE) coinciden con el periodo de menor precipitación (fig. 19.e), lo cual es esperable por la baja tasa de

renovación de las aguas del embalse (Cifuentes, 2017). Además, se debe tener en cuenta que los dos arroyos que

alimentan al lago, a lo largo de su recorrido, atraviesan usos del suelo destinados principalmente a actividades

ganaderas, agrícolas y domésticas, lo que puede contribuir al aumento en la salinidad en el lago del Fuerte. En las

últimas campañas, los valores de CE fueron mayores en comparación con los valores (200 y 380 µS/cm)

reportados por Cifuentes et al., 2017 durante el período de estudio 01/01/2015 a 01/01/2016.

En los valores de pH registrados se observó también una variación temporal importante. En las dos primeras

campañas el pH fue casi neutro con valores iguales a 7,0 y 6,9 respectivamente, mientras que a partir de la tercera

campaña (en el inicio de la primavera) pasó a medio básico con valores que oscilaron entre 8,0 y 8,6.

La DQO, que se refiere a la materia orgánica disponible para oxidación química, tanto degradable como no

degradable biológicamente, presentó el mayor valor (65 mg O2/l) durante la tercera campaña.

En general, las emisiones de CH4 de los embalses y humedales dependen de muchos factores ambientales, ya sean

morfológicos, fisicoquímicos, biológicos, meteorológicos, entre otros (Herrera et al., 2013). Como consecuencia

de la variación temporal de los parámetros fisicoquímicos registrados en el lago, es de esperar que ocurran

también notables variaciones de los flujos de CH4 desde el cuerpo de agua (Rudd y Hamilton, 1978; Bastviken et

al., 2004). Debido a estas variaciones y al efecto de cada uno de los diferentes factores involucrados sobre el

comportamiento emisor del cuerpo de agua, hace que a estos ecosistemas se los trate como sistemas complejos.

3.3.2 Flujos de CH4

Tal como se mencionó en la introducción, existen tres mecanismos de emisión de CH4 en cuerpos de agua. La

técnica de cámara estática permite cuantificar sólo los flujos de gases por difusión. Sin embargo, la variación de la

concentración del gas dentro de la cámara puede darnos indicios de si hay emisión de CH4 por burbujas.

En algunas cámaras se registraron saltos de concentración de CH4 de una muestra a otra con órdenes de magnitud

superiores a las concentraciones esperables si el CH4 se emitiera sólo por difusión. Estos gradientes de

concentración son indicativos de la aparición de burbujas de CH4, y por lo tanto no fueron consideradas en los

cálculos de flujos de CH4. En algunos casos, aún con la aparición de burbujas, se pudocalcular la pendiente en el

Trabajo Final Lucas Chiavarino

61

cálculo del flujo por difusión (esto se pudo hacer solo en los casos en que la burbuja se presente al inicio o al final

del tiempo de desarrollo de la cámara).

3.3.2.1. Emisión de CH4 por ebullición

Las emisiones de CH4 por burbujas se observaron en 4 campañas realizadas entre los meses de noviembre a

marzo, coincidiendo con los meses más cálidos (tanto la temperatura del aire como la del agua presentaron valores

más altos).

En la siguiente figura se muestra la variación de la concentración de CH4 (en ppm) dentro de las cámaras en las

que se observaron burbujas. En estas cámaras se registraron diferentes tasas de aumento de la concentración de

CH4 de un intervalo de tiempo a otro durante su desarrollo.

.

0 500 1000 1500 2000 2500

0

20

40

CH

4 (pp

m)

Tiempo (s)

0 500 1000 1500 2000 2500

3

6

9

(b)

CH

4 (pp

m)

Tiempo (s)

0 500 1000 1500 2000 25000

100

200

300 (c)

CH

4 (pp

m)

Tiempo (s)

0 500 1000 1500 2000 25000

60

120(d)

CH

4 (pp

m)

Tiempo (s)

0 500 1000 1500 2000 2500

0

300

600 (e)

CH

4 (pp

m)

Tiempo (s)0 500 1000 1500 2000 2500

5

10

15 (f)

CH

4 (pp

m)

Tiempo (s)

0 500 1000 1500 2000 2500

0

70

140(g)

CH

4 (pp

m)

Tiempo (s)

(a)

Figura 20: Aparición de burbujas durante el desarrollo de cámaras estáticas: (a) Campaña 13/11/17, Sitio L2; (b)

Campaña 20/12/2017, Sitio L1; (c) Campaña 07/02/2018, Sitio L1; (d) Campaña 07/02/2018, Sitio L1; (e) Campaña

07/02/2018, Sitio L2; (f) Campaña 27/03/2018, Sitio L1; (g) Campaña 27/03/2018, Sitio L2.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

62

En el caso de la campaña realizada en febrero del año 2018, se hallaron burbujas en 3 de las 4 cámaras realizadas.

Esto parece indicar que en esta época, en este lago en particular, aumenta la probabilidad de ocurrencia de

emisión de CH4 por ebullición.

En el caso de una de las cámaras de esta campaña en el Sitio L2 (fig. 20.e) cuando se realizó el ajuste lineal de la

variación de la concentración de CH4 dentro de la cámara en función del tiempo, si bien el R2 presentó un valor

que superó el mínimo establecido, cuando se comparan las concentraciones medidas con la otra cámara realizada

en el mismo sitio, se observa que sus concentraciones son relativamente grandes ya que en ésta última cámara se

obtuvieron valores de concentración de CH4 con diferencias sucesivas de entre 3 a 4 ppm. Es por esto que se

asume que en la primera cámara aparecieron burbujas en todos los tiempos dada la magnitud de los valores

reportados.

Los flujos de CH4 por burbujeo son característicos de embalses con bajas profundidades de agua, debido a que

disminuye la probabilidad de que el CH4 producido en los sedimentos sea oxidado antes de llegar a la interfaz

agua-atmósfera (Keller&Stallard, 1994; Joyce &Jewell, 2003). Sin embargo, prácticamente esto no se vio

reflejado en la cantidad de cámaras con presencia de burbujas en los dos sitios de estudio con distintas

profundidades (con 4 cámaras en L1 y 3 cámaras en L2). Esto puede deberse que las diferencias de profundidad

no fueron tan grandes como para promover cambios significativos en los mecanismos de emisión del gas en

estudio.

3.3.2.2. Flujos de CH4 por difusión medido por la técnica cámaras estáticas en el agua

Una vez suprimidas aquellas cámaras en las que aparecieron burbujas (en las que no pudieron considerarse las

concentraciones de CH4 dentro de la cámara posterior o anterior a la aparición de las mismas) se pudieron calcular

los flujos difusivos de CH4 desde la interfaz agua - atmósfera

En algunas cámaras, el ajuste lineal para el cálculo de los flujos no superó el valor mínimo estipulado del R2 para

flujos difusivos, por lo que no se pudieron determinar los flujos, y tuvieron que descartarse las cámaras por

posibles errores técnicos o humanos. Un mal ajuste lineal podría indicar que la cámara haya estado mal instalada

o bien algún defecto de los materiales utilizados, lo que provocó una escasa o nula variación de la concentración

de CH4 en el tiempo analizado (tapas de PVC, válvulas, jeringas, etc.). Esto solo sucedió en el desarrollo de la

primera campaña en una cámara de ambos sitios.

Por lo tanto, de las 32 cámaras que se realizaron en el desarrollo de todas las campañas, sólo fueron consideradas

23 cámaras en la estimación de los flujos de CH4. Los gráficos realizados para el cálculo del flujo de CH4 de cada

cámara se pueden observar detalladamente en la sección Anexo.

En la siguiente figura se muestra la variación temporal de los flujos de CH4 generados por difusión obtenidos en

cada cámara, en sus respectivas campañas para los sitios L1 y L2.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

63

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Flu

jo d

e C

H4 e

n el

agu

a [m

g.m

-2.h

-1]

Sitio 1: Cámara 1Sitio 1: Cámara 2Sitio 2: Cámara 1Sitio 2: Cámara 2

Fecha

Jun/

18

May

/18

Abr/1

8

Mar

/18

Feb/1

8

Ene/1

8

Dic/17

Nov/1

7

Oct/17

Sep/1

7

Ago/1

7Ju

l/17

Jun/

17

Figura 21:Variación de los flujos de CH4medios en cada cámara en cada sitio (L1 y L2) durante las campañas

desarrolladas en el año de estudio

Durante todo el periodo de muestreo, el lago se comportó como una fuente de CH4 con una emisión media para

todo el período igual a 0,60 ± 0,20 mg.m-2.h-1 y un CV igual a 19 % resultante de la variación temporal de los

flujos reportados. Estos valores de flujos son comparables a los reportados por Tremblay et al., 2005 para

pequeños lagos naturales con sedimentos cuyo componente principal es la materia orgánica (dichos flujos

variaron entre 0 y 100 mg.m-2.h-1 para diferentes latitudes y en diferentes épocas del año).

Se destaca en la figura 21 que los valores de las emisiones media de CH4 de ambos sitios detectadas en las cuatro

primeras campañas no difieren demasiado entre sí. Las diferencias aparecen en las campañas de períodos más

cálidos. Los flujos de CH4 mostraron valores promedios de 0,168 ±0,146 mg.m-2.h-1 para L1 y con una mayor tasa

neta de emisión en L2 igual a 0,602 ±0,682 mg.m-2.h-1 (aunquees importante tener en cuenta que por la aparición

de burbujas, no se contó con cámaras válidas para el cálculo de los flujos difusivos de CH4 en el sitio L1, en la

campaña desarrollada en el mes de febrero).

Cuanto mayor es la longitud de la columna de agua (mayor profundidad), mayor es la probabilidad de que el CH4

que atraviesa la columna sea oxidado, disminuyendo así los flujos difusivos de este gas (Keller&Stallard, 1994;

Joyce &Jewell, 2003). Según las mediciones realizadas en el mismo lago por De Bernardi (2015), las

concentraciones de oxígeno disuelto no mostraron diferencias significativas entre la superficie y el fondo del lago.

En particular, en dos de los sitios de medición de DeBernardi (similares a los puntos en el lago L1 y L2) se

midieron valores de oxígeno disuelto que oscilaron entre 7,51 y 7,53 ppm y 9,72 y 9,07 ppm, respectivamente

Trabajo Final Lucas Chiavarino

64

(superficie y fondo del lago). Sólo se observó una diferencia estadísticamente significativa del oxígeno disuelto

entre la superficie y el fondo en la zona de mayor profundidad del lago (cercana a la barrera de contención de la

represa). Es posible suponer que una columna de agua con estos valores de concentraciones de oxígeno disuelto

pueda generar un impacto significativo en la oxidación del CH4, minimizando así los flujos difusivos de este gas

(Borrel et al., 2011).

Aún presentando diferencias en las profundidades, es de esperar que ambos sitios presenten oxígeno disuelto en

toda la columna de agua, lo cual podría explicar que no se hayan encontrado diferencias estadísticamente

significativas entre ambos sitios respecto a las emisiones media de CH4 (Test LSD Fisher, p>0,05).

Durante las campañas de muestreo realizadas, se observaron variaciones temporales de los flujos de CH4. Los

mayores flujos de CH4 se registraron en la época más calurosa del año, con un flujo de 1,26 mg.m-2.h-1 en el

verano, siendo éste valor aproximadamente el doble en comparación con la media anual (0,60 mg.m-2.h-1).

La temperatura del agua y de los sedimentos son uno de los principales parámetros que condicionan el desarrollo

y la actividad de los microorganismos metanogénicos y, por lo tanto, los flujos de CH4 desde el cuerpo de agua.

Es de esperar entonces que exista una buena correlación entre los flujos de CH4 y la temperatura del agua. Esto

sólo sucedió para el L2 (sitio de menor profundidad) con una buena relación positiva (R=0,74, p<0,03), y no en

L1 en donde la variación temporal del flujo de CH4 fue mucho menor.

El análisis de correlación lineal de los flujos de CH4 con los demás parámetros fisicoquímicos medidos en el agua

no mostró ninguna relación significativa entre ellos. Esto parece indicar que la temperatura del agua fue el

parámetro fisicoquímico que mayor influencia presentó sobre los flujos de CH4 desde el cuerpo de agua. Es de

esperar que el rango de variación de los demás parámetros fisicoquímicos fuese pequeño durante el período de

estudio como para promover cambios importantes de los flujos del gas en estudio.

3.3.4 Flujo de CH4 a través de Cámaras Estáticas en el suelo del dique

En la tabla 10 se muestran los flujos de CH4 estudiados en el suelo de la Isla del Lago, en la cual se puede

observar, los valores de cada cámara y su valor medio durante el desarrollo de las diferentes campañas.En este

caso, en las campañas 30/06/2017 y 07/02/2018 se descartó una cámara en cada una por presentar un R2<0.85 en

el ajuste lineal de la variación de la concentración de CH4 en el interior de la cámara en función del tiempo.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

65

Flujo CH4 (mg.m-2.h-1)

Campaña Cámara 1 Cámara 2 Media

30/06/2017 -0,003 - -0,003

17/08/2017 -0,014 -0,014 -0,014

12/10/2017 -0,027 -0,053 -0,040

13/11/2017 -0,059 -0,015 -0,037

20/12/2017 -0,029 -0,037 -0,033

07/02/2018 -0,031 - -0,031

27/03/2018 -0,021 -0,023 -0,022

22/05/2018 -0,014 -0,030 -0,022 Tabla 10: Valores de flujos de metano (CH4) para las Cámaras 1 y Cámaras 2 el suelo de la Isla del Lago en todas las

campañas.

Se observa que el suelo en el sitio estudiado presentó, en todas las campañas de muestreo, flujos de CH4 negativos

con un valor medio durante el período completo igual a -0,025 ± 0,011 mg.m-2.h-1. Estos resultados indican que

este suelo se comporta como un sumidero del CH4 atmosférico.

Existen diversos factores que afectan el comportamiento del suelo como sumidero de CH4: los que intervienen en

la difusión de CH4 hacia el suelo y los que afectan la actividad de los microorganismos. Esto se vió reflejado con

importantes diferencias en los secuestros en las dos cámaras observadas en las campañas 12/10/2017, 13/11/2017

y 22/05/2018. El mayor secuestro medio de CH4 (mayor flujo negativo en valor absoluto) ocurrió durante la

tercera campaña (12/10/2017)con un flujo igual a -0,040 mg.m-2.h-1.

En la correlación de Pearson para los flujos de CH4 desde el suelo con la temperatura del aire, se encontró una

correlación negativa alta (R=-0,71, p=0.004), lo que indica que a medida que la temperatura del aire aumenta, el

secuestro de CH4 en el suelo aumenta (flujo de CH4 más negativos) (Smith et al., 2003; Le Mer et al., 2001).

3.4 Contribución de los flujos de CH4 del lago del fuerte al CH4 atmosférico

Según lo visto en las secciones anteriores, en este sitio de estudio (S7) el pico estacional de las concentraciones de

CH4 se dió en otoño, y además, la correlación de Pearson determinó que existe una relación negativa moderada,

entre la concentración atmosférica de CH4 medida en la periferia del lago y la temperatura del aire (R=-0,54,

p=0,003).

Estas concentraciones de CH4 atmosférico más altas durante el otoño no se vieron reflejadas con los máximos

flujos de CH4 que se emitieron desde el lago y que se registraron en la época más cálida del año. No se obtuvo una

buena correlación, estadísticamente significativa (Correlación de Pearson) entre los flujos de CH4 y las

concentraciones correspondientes de CH4 en el S7 (para ello, se utilizaron los valores de CH4 atmosférico del

periodo que coincidió con la fecha de la campaña).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

66

Se deben tener en cuenta los secuestros de CH4 por parte del suelo obtenidos en el presente trabajo, aunque su

magnitud en comparación con los flujos de CH4 en el lago fue mucho menor. A su vez, no debemos olvidar que se

esperarían flujos de CH4 muchos más altos resultado de la emisión de este gas por ebullición desde el lago.

Es posible, que el CH4 emitido desde el lago no haya sido colectado por los recipientes recolectores localizados en

su orilla, debido a que ambos muestreados se encontraron en un solo borde del lago. En este sentido, los vientos

(su intensidad y dirección) cumplen un papel fundamental en la distribución de los gases emitidos por el cuerpo

de agua. Vemos en la rosa de los vientos presentada en la figura 14 que los vientos que favorecerían una mayor

recolección en los muestreadores del CH4 emitido desde el lago (NE, E, SE) presentaron bajas frecuencias de

ocurrencia, en comparación con los vientos N y S.

Sin embargo, no fue posible agregar otros sitios de estudio en los alrededores del lago, lo cual permitiría obtener

un panorama más completo respecto a la dispersión de este gas que se emite desde el lago. Es de esperar entonces,

y tal como se comentó en las secciones anteriores, que el CH4 colectado en los muestreadores de aire sea un

resultado del balance de fuentes y sumideros de CH4, sumado a la emisión de fuentes dispersas (hogares y tráfico)

en los alrededores de la Isla.

3.5 Contribución de los flujos de CH4de fuentes biogénicas al CH4 atmosférico

Sabiendo que el contenido orgánico de los sedimentos y del agua es considerado una de los factores limitantes en

la producción de CH4 (Le Mer & Roger, 2001), si la principal atención se centra en los valores de demanda

química de oxígeno medidos, se podría evaluar cómo sería la contribución de otras fuentes.

Según las estimaciones realizadas por Banda Noriega et al., en el año 2008, las aguas residuales de ingreso a la

planta de tratamiento de efluentes cloacales presentaron una DQO con un valor promedio de 500 mg/l (para un

ingreso de carga de 11,500 kg/día). Si se utiliza este valor como referencia para la DQO en dicha planta durante el

tiempo transcurrido en el presente trabajo, y se compara su magnitud con la DQO medida en el Lago del Fuerte

(máximo valor reportado igual a 65 mg/l), es posible caracterizar a la planta de tratamiento con una alta tasa de

emisión de CH4. Esto se vió claramente reflejado con los valores en las concentraciones de CH4 atmosférico

registradas en este sitio (con una media de 5,51 ppm y una máxima de 18 ppm).

Trabajo Final Lucas Chiavarino

67

4. CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos en este trabajo no solo permitieron determinar la predominancia de distintos tipos de

fuentes de CH4 (tanto fijas como dispersas) en la ciudad, sino obtener un conocimiento general respecto a su

distribución en el espacio y a la contribución de los flujos de CH4 desde un lago urbano.

Las diferentes metodologías utilizadas en el estudio del CH4 atmosférico en la ciudad de Tandil, tanto en la

obtención de muestras de aire integradas en el tiempo para la medición de concentraciones de CH4, como el uso

de cámaras estáticas en la determinación de flujos (en la interfaz de suelo - atmósfera y agua - atmósfera),

resultaron adecuadas para los fines propuestos en este trabajo.

El estudio de la variabilidad temporal y espacial de las concentraciones atmosféricas de CH4 en cada sitio en

estudio determinó que existen distintos grados de relación con parámetros meteorológicos, según la naturaleza de

cada fuente. Las concentraciones atmosféricas de CH4 asociadas a las mediciones de las fuentes dispersas

presentaron en general, la misma relación con los parámetros meteorológicos. En cambio, el estudio de las fuentes

fijas y biogénicas (planta de tratamiento de efluentes cloacales y lago urbano), reveló que éstas fuentes no

respondieron de igual forma a las distintas influencias de las condiciones meteorológicas sobre el aporte a las

concentraciones atmosféricas de CH4.

En la planta de tratamiento cloacal, los valores máximos de CH4 en el aire se registraron en otoño (seguido con un

valor de menor magnitud en verano). Estas concentraciones máximas en otoño se pudieron relacionar a una baja

dispersión de los gases como consecuencia de inversiones térmicas que promueven que el gas emitido por la

fuente se concentre más, aunque la emisión de la fuente sea menor. Sin embargo, no se encontró una correlación

significativa con el principal parámetro relacionado a este fenómeno meteorológico (días con niebla). Dado que el

segundo máximo estacional de CH4 atmosférico en este sitio se registró en verano (mayor actividad de los

microorganismos metanogénicos), se evaluó la correlación entre el CH4 atmosférico respecto a la velocidad del

viento (mayor acumulación de CH4 cuando la velocidad del viento es baja y la atmósfera es estable) y la

temperatura ambiente. Se obtuvo una buena correlación entre estos parámetros, aunque con baja significancia

respecto a la temperatura del aire. Este sitio presentó diferencias, estadísticamente significativas, de las

concentraciones atmosféricas de CH4 medidas respecto a los restantes sitios la ciudad (incluso respecto al Lago

del Fuerte siendo también éste una fuente fija y biogénica de CH4). Se puede concluir que el grado de

participación de esta fuente biogénica fue importante respecto a las fuentes no biogénicas y al Lago del Fuerte,

aunque se trata de una fuente puntual y bien localizada en el espacio.

En el estudio por el aporte de fuentes no biogénicas, las mayores concentraciones de CH4 atmosférico se

registraron durante el período más frío del año. Esto se puede asociar principalmente con pérdidas en los sistemas

de distribución de gas natural y un mayor uso residencial para la calefacción. Los resultados obtenidos también

mostraron que las pérdidas de gas en los sectores industriales y en las estaciones de recarga de GNC y el uso de

Trabajo Final Lucas Chiavarino

68

este combustible son importantes. Las concentraciones atmosféricas de CH4 presentaron variaciones esperables

entre los sitios distribuidos en el casco urbano de la ciudad. Sus concentraciones medias no mostraron diferencias

estadísticamente significativas entre ellos, cuando se consideraron todos los sitios en estudio (contribución de

tanto fuentes fijas como dispersas). Sin embargo, el mismo análisis, sin considerar la planta de tratamiento de

efluentes cloacales, determinó que existen diferencias importantes entre ellos.

Las concentraciones de CH4 en aire en la cercanía del Lago del Fuerte fueron ligeramente mayores en

comparación con el sitio de control, debido a que este sitio (lago) se comporta como una fuente puntual de CH4.

Su comportamiento fue similar a los demás sitios que se encuentran en el casco urbano, aun tratándose el lago de

una fuente fija y biogénica de CH4.

Los flujos de CH4 registrados por difusión en el lago presentaron importantes variaciones estacionales, con los

mayores valores en la época más cálida del periodo de estudio. Además, en esta época fue donde mayor diferencia

de emisión se registró entre ambos sitios de estudio en el lago, los que presentan diferentes profundidades. Aun

así, no se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre ambos sitios respecto a las emisiones

media de CH4, lo cual se puede atribuir a que hay oxígeno disuelto presente en toda la columna de agua en

ambos puntos de muestreo en el lago.Es esperable que aun tratándose de un cuerpo de agua eutrófico, los bajos

tiempos de residencia del agua en el lago promueva que haya oxígeno disuelto en el agua.

El tiempo de muestreo en el estudio del lago, no fue lo suficientemente largo como para promover cambios

significativos de los parámetros fisicoquímicos medidos en el agua que expliquen la variabilidad temporal de los

flujos de CH4. En uno de los sitios de estudio en el lago, se obtuvo una buena correlación del flujo de CH4 con la

temperatura del agua, siendo ésta uno de los principales parámetros que regulan la actividad de los

microorganismos. Esto no ocurrió para el sitio de mayor profundidad, debido a que presentó una menor

variabilidad temporal en los flujos de CH4.

Si bien los valores de los secuestros de CH4 atmosférico en el suelo fueron mucho menores, en comparación con

los flujos de este gas medidos en el lago, se puede concluir que la presencia de cobertura de diferentes tipos de

vegetación en las inmediaciones del lago, pudo haber sido importante en el balance del CH4 presente en la

atmósfera, influyendo en las concentraciones de CH4 medidas en las inmediaciones del Lago mediante el

muestreo con los recipientes recolectores. A su vez, también debe tenerse en cuenta que la concentración de CH4

en este sitio puede haber sido tanto de la emisión de CH4 desde el cuerpo de agua y su dispersión por la influencia

de los parámetros meteorológicos, como también de posibles emisiones de CH4 desde fuentes dispersas no

biogénicas presente en sus inmediaciones.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

69

5. TRABAJO FUTURO

La presencia de burbujas en el Lago del Fuerte, que revelaron importantes aumentos en los valores de la

concentración de CH4 en el interior de las cámaras estáticas realizadas, deja en evidencia que los flujos de CH4

por ebullición pueden ser muy significativos respecto a la emisión total del lago. Por esto, es necesario aplicar una

metodología complementaria que permita cuantificar los flujos de CH4 generados con este mecanismo de emisión.

A su vez, se propone realizar un periodo de estudio más largo en el tiempo permitiendo analizar si existe una

variabilidad temporal importante de los parámetros fisicoquímicos medidos en el cuerpo de agua. A fin de

complementar y profundizar la caracterización del cuerpo acuoso, se propone incorporar otros parámetros que

influyen directamente sobre la actividad metanogénica, como la disponibilidad de materia orgánica en los

sedimento, la clorofila a y el oxígeno disuelto.

Para poder lograr mejores conclusiones respecto de la influencia de los distintos parámetros meteorológicos sobre

la acumulación y distribución de CH4 en la atmósfera en la ciudad de Tandil, se debería tener una mejora en la

aproximación al clima urbano. La misma podría obtenerse mediante al menos, una estación meteorológica

ubicada en el centro de la ciudad, aunque lo ideal sería contar con estaciones meteorológicas en cada sitio de

muestreo.

Debido a los altos valores en las concentraciones de CH4 registradas en la planta de tratamiento de efluentes

cloacales, resulta interesante realizar un análisis en sus efluentes, que permitan estimar las emisiones que se

generan especialmente en la cámara de tratamiento biológico. Si bien pueden existir dificultades técnicas en la

aplicación de la metodología de cámaras estáticas flotantes, una alternativa a ella, sería determinar la

concentración de CH4 disuelto en los efluentes, mediante la extracción de muestras de agua y calcular el flujo de

CH4 según el gradiente de concentración que se genera en la interfaz (entre el efluente y la atmósfera)

Finalmente, se aconseja ampliar la red de muestreo y realizar el estudio de CH4 en otros sitios de la ciudad para

lograr obtener un mayor panorama respecto a la contribución de las fuentes y la distribución del CH4 atmosférico.

Las metodologías aplicadas en este trabajo pueden ser aplicadas en el relleno sanitario, siendo éste una fuente

importante de emisión de CH4. Otro sitio que despierta también gran interés es el Arroyo Langueyú, puesto a que

en este arroyo es donde se realiza el vertido de efluentes generados en las distintas ramas alimenticias cercanas.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

70

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Trabajo Final Lucas Chiavarino

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Trabajo Final Lucas Chiavarino

77

7. ANEXOS

7.1 Recipientes recolectores y restrictores de ingreso de aire

Prueba de estanqueneidad y de válvula

Esta prueba consiste en verificar la estanqueidad del recipiente y el correcto el funcionamiento de la válvula, en

conjunto. Para ello se evacuan los recipientes mediante el retículo de vació hasta llegar a una presión final de 0,5

mb y luego se conectan a un tapón (restrictor de ingreso de aire completamente cerrado). Luego, con la apertura

de la válvula del recipiente y evitando, mediante el uso del tapón, el ingreso de aire desde el exterior por la vía

principal, un eventual ingreso de aire, ocurriría por la válvula.

La válvula del recipiente permanece abierta (con el tapón) durante 6 a 13 días. Luego, se realiza una medición de

la presión interna de los mismos. Los recipientes que registraron una presión significativa fueron descartados. Se

han considerado válidos aquellos recipientes donde la presión en su interior aumentó como máximo 5 mb/día (lo

que significa, 75 mb en 15 días – entre 18,75 % y 12,5 % de la presión final en el tubo de 400 a 600 mb,

respectivamente). En la siguiente tabla se presentan los resultados de las pruebas de todos los recipientes que

fueron utilizados en los muestreos.

Recipiente Días

a prueba Aumento de presión

por día (mb/día) Recipiente Días

a prueba Aumento de presión

por día (mb/día)

1 13 1,61 14 7 1,79

2 13 0,94 15 7 1,90

3 13 2,03 16 7 2,47

4 18 1,01 17 7 3,13

5 18 1,17 18 6 2,32

6 13 1,35 19 7 1,81

7 13 2,88 20 7 1,66

8 13 0,89 21 7 1,74

9 13 1,78 22 11 2,05

10 13 2,65 23 11 3,05

11 7 1,64 24 11 1,21

12 7 1,87 25 11 2,93

13 7 2,57 26 11 2,06

Tabla 11: Variación de la presión por día de los recipientes recolectores de la prueba de tapón.

Armado de restrictores de ingreso de aire

Inicialmente se calcula la conductancia necesaria para llenar los recipientes de 0,5 l desde una presión inicial de

0,5 mb hasta 500 mb en 15 días que es el periodo de muestreo elegido. Se despeja C de la ecuación (4),

asumiendo p0=1000 mb, una presión final de 500mb, y que el tiempo previsto para alcanzar dicha presión sea

igual a 15 días. Se obtiene un valor de referencia para la conductancia C = 0,022 l/día.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

78

Una forma rápida para determinar esta conductancia, es analizando el incremento de presión que se genera en el

retículo de vacío. En el retículo, de volumen 16 veces menor que el recipiente, se analiza el tiempo necesario para

que la presión se incremente a una presión equivalente que se tendría dentro del tubo a los 15 días. Debido a que

la presión final de llenado del tubo transcurrido los 15 días tiene que tener un valor próximo a 500 mb (con un

rango de aceptación entre 400 y 600 mb), se calcula el tiempo necesario para simular esta subida de presión. Una

subida de 500 mb en el retículo demoraría 22,5 horas, por lo que consideramos que en el retículo de vacío se

genere una subida de presión de sólo 0,1 mb lo que debería tardar entre 9 y 16 s (presión final de 600 y 400 mb,

respectivamente).

Una vez que se armaron los restrictores, se conectaron mediante una manguera al retículo y ajustando las piezas

se fue midiendo el tiempo que demora en subir 0,1mb hasta lograr el tiempo estipulado.

Luego se procedió a probarlos en los recipientes. Una vez vaciados los recipientes, se colocaron los restrictores y

se abrió la válvula de los mismos. Posterior a varios días, se midió la presión de cada recipiente y se verificó si la

conductancia de cada restrictor de ingreso de aire era la estipulada (entre 0,017 mb/día y 0,031 mb/día).

RI Días transcurridos Presión final C

(mb) (l/día)

1 21,0 679,3 0,026

2 21,0 528,5 0,017

3 21,0 484,2 0,015

4 21,0 489,3 0,015

5 12,0 330,8 0,016

6 12,0 446,3 0,024

7 16,0 551,8 0,024

8 21,0 699,4 0,027

9 21,0 563,3 0,019

10 25,0 707 0,023

11 5,7 192,1 0,018

12 5,7 232,3 0,022

13 5,7 170,3 0,016

14 5,7 204,4 0,019

15 5,7 270,8 0,027

Tabla 12: Valores de presión final de los recipientes de los recipientes y conductancia de los restrictores de

ingreso en la prueba.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

79

Concentración de CH4 medida en cada periodo.

En la siguiente tabla se muestran los valores de la concentración de CH4 (ppm) obtenidos en cada periodo de

muestreo en los 10 sitios a partir del análisis cromatográfico correspondiente. Los valores faltantes corresponden

a muestras que no pudieron ser tenidas en cuenta, ya sea porque la presión final en el recipiente se encontraba

fuera del rango de validación, o por pérdidas en el muestreo o durante su manipulación en el laboratorio.

Sitio

Periodo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 2,33 2,52 9,13 2,49 2,33 2,40 2,67 2,38 2,42 2,03

2 - 2,38 3,82 2,54 2,40 2,45 2,31 2,37 2,25 2,10

3 2,25 2,35 5,30 2,24 2,29 2,84 2,12 2,48 2,25 2,00

4 2,20 2,39 4,94 2,26 2,36 3,06 2,15 2,59 2,35 2,07

5 2,58 2,49 6,11 - 2,36 2,52 2,09 2,48 2,31 2,10

6 - 2,34 5,39 2,25 2,30 2,28 2,08 2,32 2,16 2,04

7 2,16 2,31 5,98 2,27 2,16 2,44 2,05 2,41 2,59 2,01

8 3,04 2,40 5,77 2,34 2,32 2,28 2,24 2,43 2,18 2,09

9 2,17 2,20 4,72 2,15 2,15 2,39 2,01 2,25 2,12 1,99

10 2,20 2,18 5,78 - 2,20 2,20 2,13 2,39 2,14 2,07

11 2,12 2,18 2,97 2,16 2,21 2,20 2,07 2,43 2,11 -

12 2,10 2,13 3,61 2,08 2,14 2,16 2,05 2,26 2,09 -

13 2,15 2,11 3,58 2,03 2,13 2,05 2,03 2,21 2,12 2,08

14 2,08 2,13 4,78 2,00 2,13 2,14 2,01 2,39 2,07 2,01

15 2,11 2,08 6,09 2,07 2,08 2,17 1,91 2,30 1,99 1,91

16 2,06 2,12 6,39 2,03 2,08 2,14 2,03 2,22 2,14 1,96

17 2,03 2,04 4,28 2,06 2,07 2,08 2,01 2,16 2,12 2,00

18 2,08 2,09 4,70 2,09 2,08 2,06 2,05 2,15 2,12 1,98

19 2,13 2,17 7,10 2,13 2,11 2,12 2,07 2,28 2,10 2,01

20 2,07 2,23 6,12 2,13 2,12 2,12 2,00 - 2,11 1,99

21 2,21 2,24 6,65 2,19 2,21 2,18 2,11 2,59 2,18 2,03

22 - 2,28 6,65 2,19 2,28 2,17 2,08 2,49 2,18 2,01

23 - 2,26 4,64 2,16 2,18 2,18 2,03 2,21 2,20 1,99

24 2,24 2,51 7,77 2,25 2,38 2,46 2,09 2,69 2,34 2,03

Tabla 13: Concentración de CH4 en ppm en cada sitio de estudio para el periodo comprendido entre 01/06/2017 y

31/05/2018.

Trabajo Final

7.2 Cámaras estáticas

A continuación se muestran las concentraciones de CH

(30/06/17, 17/08/17, 12/10/17, 13/11/17, 20/12/17, 07/02/18, 27/03/18, 22/05/18) desarrolladas en el lago (Lago

del Fuerte) y en el suelo (Isla del Fuerte). Además, se detallan las

de los flujos de CH4 con el R2 resultante de la regresión lineal.

Las figuras 22 al 29 representan los gráficos con las regresiones realizadas en todas las cámaras en los dos sitios

(L1 y L2) realizadas en la interfaz del agua del lago y la atmósfera.

Figura 22: Variación de la concentración de CH

30/06/2017. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para

correspondiente ajuste (R2). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

80

concentraciones de CH4 obtenidas en cada cámara durante todas las campañas

(30/06/17, 17/08/17, 12/10/17, 13/11/17, 20/12/17, 07/02/18, 27/03/18, 22/05/18) desarrolladas en el lago (Lago

del Fuerte) y en el suelo (Isla del Fuerte). Además, se detallan las regresiones que fueron utilizados para el cálculo

resultante de la regresión lineal.

Las figuras 22 al 29 representan los gráficos con las regresiones realizadas en todas las cámaras en los dos sitios

la interfaz del agua del lago y la atmósfera.

Figura 22: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

30/06/2017. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Sitio L2.

Lucas Chiavarino

obtenidas en cada cámara durante todas las campañas

(30/06/17, 17/08/17, 12/10/17, 13/11/17, 20/12/17, 07/02/18, 27/03/18, 22/05/18) desarrolladas en el lago (Lago

regresiones que fueron utilizados para el cálculo

Las figuras 22 al 29 representan los gráficos con las regresiones realizadas en todas las cámaras en los dos sitios

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

30/06/2017. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

Figura 23: Variación de la concentración de CH

17/08/17. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

correspondiente ajuste (R2). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

81

Figura 23: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campa

17/08/17. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Sitio L2.

Lucas Chiavarino

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

17/08/17. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

Figura 24: Variación de la concentración de CH

12/10/17. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

correspondiente ajuste (R2). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

82

Figura 24: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

12/10/17. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

ámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Sitio L2.

Lucas Chiavarino

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

12/10/17. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

ámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

Figura 25: Variación de la concentración de CH

13/11/17. Se muestra la regresión lineal de la que se

correspondiente ajuste (R2). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

83

Figura 25: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

13/11/17. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Sitio L2.

Lucas Chiavarino

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

Figura 26: Variación de la concentración de CH

20/12/17. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

correspondiente ajuste (R2). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (

Trabajo Final

84

Figura 26: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

20/12/17. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (

Sitio L2.

Lucas Chiavarino

iempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

20/12/17. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

Figura 27: Variación de la concentración de CH

07/02/18. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

correspondiente ajuste (R2). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

85

Figura 27: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

07/02/18. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Sitio L2.

Lucas Chiavarino

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

07/02/18. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

Figura 28: Variación de la concentración de CH

27/03/18. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

correspondiente ajuste (R2). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c)

Trabajo Final

86

Figura 28: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

27/03/18. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Sitio L2.

Lucas Chiavarino

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

27/03/18. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Trabajo Final

Figura 29: Variación de la concentración de CH

22/05/18. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada

correspondiente ajuste (R2). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Las figuras 30 al 38 representan los gráficos con las regresiones realizadas en todas las cámaras los dos sitios (D1

y D2) realizadas en la interfaz del suelo (Isla del Lago) y la atmósfera.

Figura 30: Variación de la concentración de CH

30/06/2017. (a) Cámara 1; (b) Cámara 2.

Trabajo Final

87

Figura 29: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

22/05/18. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Sitio L2.

Las figuras 30 al 38 representan los gráficos con las regresiones realizadas en todas las cámaras los dos sitios (D1

en la interfaz del suelo (Isla del Lago) y la atmósfera.

Figura 30: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

30/06/2017. (a) Cámara 1; (b) Cámara 2.

Lucas Chiavarino

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 4 cámaras en la campaña

22/05/18. Se muestra la regresión lineal de la que se obtienen los valores de la pendiente para cada cámara y su

). (a) Cámara 1, Sitio L1; (b) Cámara 2, Sitio L1; (c) Cámara 1, Sitio L2; (d) Cámara 2,

Las figuras 30 al 38 representan los gráficos con las regresiones realizadas en todas las cámaras los dos sitios (D1

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

Trabajo Final

Figura 31: Variación de la concentración de CH

17/08/17

Figura 32: Variación de la concentración de CH

12/10/17

Trabajo Final

88

ncentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

17/08/17. (a) Cámara 1; (b) Cámara 2.

Figura 32: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

12/10/17. (a) Cámara 1; (b) Cámara 2.

Lucas Chiavarino

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

Trabajo Final

Figura 33: Variación de la concentración de CH

13/11/17

Figura 34: Variación de la concentración de CH

20/12/17

Trabajo Final

89

Figura 33: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

13/11/17. (a) Cámara 1; (b) Cámara 2.

Figura 34: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

20/12/17. (a) Cámara 1; (b) Cámara 2.

Lucas Chiavarino

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

Trabajo Final

Figura 35: Variación de la concentración de CH

07/02/18

Figura 36: Variación de la concentración de CH

27/03/18

Trabajo Final

90

Figura 35: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

07/02/18. (a) Cámara 1; (b) Cámara 2.

Figura 36: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

27/03/18. (a) Cámara 1; (b) Cámara 2.

Lucas Chiavarino

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

Trabajo Final

Figura 37: Variación de la concentración de CH

22/05/18

7.3 Parámetros fisicoquímicos del agua del lago.

En las siguientes tablas se detallan los valores de los parámetros fisicoquímicos medidos en el lago durante el periodo completo de estudio.

Campaña Flujo CH4

(mg.h-2.m-1)

30/06/2017 0,35 ± -

17/08/2017 0,11 ± 0,015

12/10/2017 0,21 ± 0,013

13/11/2017 0,04 ± 0,003

20/12/2017 0,35 ± -

07/02/2018 -

27/03/2018 0,47 ± -

22/05/2018 0,08 ± 0,005Tabla 14: Valores de flujos de CH4 (mg.h

del Fuerte. TaL = Temperatura del aire; Tw = Temperatura del agua; Prof. = Profundidad de lago; PDS =

Profundidad de Disco de Secchi; CE = Conductividad Eléctrica; DQO = Demanda química de

Trabajo Final

91

Figura 37: Variación de la concentración de CH4 (ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la c

22/05/18. (a) Cámara 1; (b) Cámara 2.

7.3 Parámetros fisicoquímicos del agua del lago.

En las siguientes tablas se detallan los valores de los parámetros fisicoquímicos medidos en el lago durante el

TaL Tw Prof. PDS CE pH

) (°C) (°C) (m) (cm) (µS/cm)

9,94 10,31 2,4 19,5 157 6,77

0,11 ± 0,015 12,07 10,51 2,12 24,5 152 6,93

0,21 ± 0,013 11,81 16,23 2,9 56,8 285 8,83

0,04 ± 0,003 22,37 20,42 2,71 45,5 265 8,68

25,36 21,38 2,56 30,5 398 8,02

29,14 27,16 2,56 72 419,2 8,1

18,81 15,8 2,68 36 445 8,51

0,08 ± 0,005 12,89 11,48 2,83 48,5 493 8,29 mg.h-2.m-1) y de distintos parámetros físico químicos medidos en el sitio L1, Lago

= Temperatura del aire; Tw = Temperatura del agua; Prof. = Profundidad de lago; PDS =

Profundidad de Disco de Secchi; CE = Conductividad Eléctrica; DQO = Demanda química de

Lucas Chiavarino

(ppm) respecto del tiempo (s) de las 2 cámaras en la campaña

En las siguientes tablas se detallan los valores de los parámetros fisicoquímicos medidos en el lago durante el

DQO

(mg/l)

35,46

65,38

23,78

28,96

43,48

38

39,41

31,78 ) y de distintos parámetros físico químicos medidos en el sitio L1, Lago

= Temperatura del aire; Tw = Temperatura del agua; Prof. = Profundidad de lago; PDS =

Profundidad de Disco de Secchi; CE = Conductividad Eléctrica; DQO = Demanda química de oxígeno.

Trabajo Final Lucas Chiavarino

92

Campaña Flujo CH4 TaL Tw Prof. PDS CE

pH DQO

(mg.h-2.m-1) (°C) (°C) (m) (cm) (µS/cm) (mg/l)

30/06/2017 0,20 ± - 9,99 10,55 1,27 20 160,9 6,77 35,46

17/08/2017 0,21 ± 0,019 13,99 10,84 1,26 - 161 6,93 65,38

12/10/2017 0,19 ± 0,010 13,45 16,88 1,19 60,5 278 8,83 23,78

13/11/2017 0,21 ± - 26,11 21,29 1,04 47 262,7 8,68 28,96

20/12/2017 1,20 ± 0,113 25,38 22,13 1,04 29 391,4 8,02 43,48

07/02/2018 2,12 ± - - 27,79 1,05 68 423 8,1 38

27/03/2018 1,36 ± - 21,23 16,41 1,04 38 429 8,51 39,41

22/05/2018 0,07 ± 0,032 14,18 11,8 0,9 53 492 8,29 31,78 Tabla 15: Valores de flujos de CH4 (mg.h-2.m-1) y de distintos parámetros físico químicos medidos en el sitio L2, Lago

del Fuerte. TaL = Temperatura del aire; Tw = Temperatura del agua; Prof. = Profundidad de lago; PDS =

Profundidad de Disco de Secchi; CE = Conductividad Eléctrica; DQO = Demanda química de oxígeno.