El muestreo de suelos1.0 INTRODUCCION El objetivo del muestreo de suelos es obtener informacin confiable sobre un suelo especfico. Aunque las muestras se colectan para obtener informacin respecto al cuerpo de suelo ms grande denominado "poblacin", tales muestras podrn ser o no representativas de la misma, dependiendo de cmo hayan sido seleccionadas y colectadas. Todos los suelos son naturalmente variables: sus propiedades cambian, horizontalmente, de manera transversal al paisaje y, verticalmente, ms abajo del perfil del suelo. El suelo deber subdividirse en clases lo ms homogneas posible. Para las subdivisiones horizontales se podr utilizar unidades de mapeo de suelos derivadas de cambios en la topografa, geologa subyacente y tipo predominante de vegetacin. Los horizontes del suelo son excelentes subdivisiones del cambio vertical. Las perturbaciones ambientales, tales como la mezcla mecnica, la deposicin de los contaminantes del aire, los derrames lquidos y la aplicacin de desperdicios slidos, introducen una variacin adicional a los paisajes naturales. Para una ms amplia subdivisin de la poblacin del suelo en clases ms pequeas, se podr emplear datos histricos sobre tipos de perturbacin, mtodos de cultivo, uso de qumicos y fertilizantes y evaluacin de vas de migracin. El muestreo y trabajo analtico resultante pueden parecer onerosos; sin embargo, ms costosa an puede resultar la restauracin de suelos con dao ambiental o su eliminacin cuando el dao excede a las concentraciones aceptables. El muestreo podra ahorrar mucho trabajo en la restauracin de tierra o eliminacin del suelo si se establecen fronteras y lmites precisos de las reas contaminadas.

La presente pauta describe una serie de mtodos de campo y procedimientos analticos que pueden emplearse, desde el reconocimiento inicial del sitio hasta su limpieza minuciosa y remediacin. Todos los mtodos y procedimientos son simples y de costo razonable. Etapa de reconocimiento Es la etapa inicial al comenzar los estudios y nos permite recolectar toda la informacin bsica de inters para llevar a cabo las investigaciones. Primero toda la informacin bsica socioeconmica y medioambiental (ver tabla 1), debe recogerse para permitirles a los investigadores, entre otros aspectos, establecer el plan de muestreo. Despus se debe reunir informacin sobre las condiciones ambientales y las prcticas culturales que controlan los procesos de erosin/sedimentacin en el rea. Finalmente se debe hacer al menos una visita de campo y un muestreo preliminar. Plan de muestreo El plan de muestreo abarca la forma en la cul dentro de un rea de estudio y sitio de referencia los puntos a ser muestreados son seleccionados y su relacin con los otros puntos a muestrear. Entre otros aspectos dentro del plan de muestreo se definen el nmero de muestras a tomar, su posicin, profundidad, se establecen criterios para la toma de muestras, etc. Tipos de muestreo Los tipos de muestreo abarcan entre otros, el muestreo por juicio, el muestreo aleatorio (simple o sistemtico), el muestreo estratificado y el muestreo sistemtico. Muestreo a juicio de experto El muestreo a juicio de experto es la seleccin de forma subjetiva de muestras en un sitio basados en la experiencia del investigador y su conocimiento del rea de estudio para elegir una muestra. Las muestras seleccionadas por este tipo de muestreo no pueden usarse para obtener estadsticas de inventarios o pruebas de hiptesis, aunque puede ser til para la fase inicial de reconocimiento del proyecto. Muestreo aleatorio

Es el plan de muestreo ms simple y fundamental basado en la probabilidad. Se usa un procedimiento de seleccin aleatorio (una tabla de nmeros aleatorios) para localizar las muestras, ver figura 1. El muestreo simple aleatorio de n muestras se define como un grupo de muestras seleccionadas al azar de una poblacin de muestras, de manera que otras n muestras de la misma poblacin de muestras tienen la misma oportunidad de ser elegidas. Es apropiado para poblaciones relativamente pequeas y homogneas y el anlisis estadstico de los datos es sencillo debido a la caracterstica de aleatoriedad en la localizacin de las muestras. Entre sus ventajas tiene que protege contra la seleccin sesgada de la localizacin de las muestras, garantizando la representatividad de las mismas, es fcil de implementar. Entre sus desventajas estn que debido a la localizacin aleatoria de las muestras, stas por azar se pueden agrupar geogrficamente; el aumento del nmero de muestras disminuye esta posibilidad, adems este tipo de muestreo no toma en cuenta la informacin propia del sitio, ni tampoco el conocimiento del profesional. Una variante de este tipo de muestreo es el muestreo sistemtico aleatorio, donde el rea de estudio se divide en una red triangular o cuadrada y las muestras son recogidas siguiendo los procedimientos aleatorios. Este muestreo asume que la variable a evaluar tiene poca o ninguna variabilidad espacial. El mismo puede emplearse en pequeas reas donde se estime que el parmetro a muestrear se comporta homogneamente. Muestreo estratificado o zonificado. En un mtodo en el que se utiliza la informacin previa de la poblacin de muestras para determinar grupos (denominados estratos) que son muestreados independientemente. Lo ms comn es la determinacin de estratos geogrficos, ver figura 2. Los estratos se deben definir con la ayuda de los datos confiables de otra variable (variable auxiliar) que sea altamente correlacionable con la variable principal. Los resultados tendrn mayor precisin que si no se usan estratos. Los estratos deben de ser lo ms homogneos posibles y pueden asociarse a la morfologa del terreno, relieve, uso de tierra, textura del suelo, etc. Para los fenmenos erosivos en identificar estratos vinculados a la presencia en el rea de estudio de; pendientes, elevaciones, cuencas, etc. Sus principales ventajas son que se optimizan los recursos para obtener una mayor precisin, reduciendo el nmero de muestras, o con las mismas muestras aumentando la precisin. Se pueden utilizar diferentes mtodos de muestreo (aleatorio, sistemtico, etc) en cada estrato. Sus desventajas son que requiere conocimiento previo de la poblacin de muestras para

definir en forma apropiada y efectiva los estratos y la localizacin de las muestras. Se requiere de una variable auxiliar altamente correlacionable con la de inters y necesita que los estratos tengan similitud fsica para la facilidad del muestreo. Muestreo en transectos El muestreo en transectos, ver figura 2 y 3, abarca el establecimiento de uno o ms transectos a travs de la superficie del rea de estudio. Las muestras son tomadas a intervalos regulares o segn las unidades topogrficas a lo largo de los transectos. La longitud del transecto y el nmero de muestras a tomar determinan el espaciamiento entre los puntos de muestreo a lo largo del mismo. Los transectos mltiples pueden ser paralelos o no, si las lneas son paralelas sus objetivos son similares a la red de muestreo sistemtico. En estudios realizados el espaciamiento de los transectos ha variado de 5 a 20 m, mientras que otros las dimensiones han estado acorde a las caractersticas topogrficas del rea de estudio. Muestreo sistemtico Tambin llamado muestreo regular, ver figura 4, se basa en el seguimiento de un patrn geomtrico especfico donde las muestras son tomadas a intervalos regulares a lo largo de ese patrn. til para cubrir en forma fcil y uniforme un sitio, de forma que toda la poblacin de muestras est representada en la muestra segn patrn asignado. Es til para estimar con precisin zonas crticas, caractersticas estadsticas del sitio, patrones espaciales en dos o tres dimensiones y tendencias. Se adapta fcilmente a estudios estadsticos. La primera muestra se escoge aleatoriamente, y el resto de acuerdo al patrn asignado. La red puede tener diferentes formas geomtricas, cuadrada, rectangular, etc. Sus principales ventajas son que asegura que la poblacin de muestras est representada en forma total y uniforme, no requiere de conocimiento previo del sitio o poblacin de muestras. Es fcil de interpolar y configurar entre muestras. Sus desventajas son que asume que hay correlacin entre las muestras cercanas y hay que asegurar que el patrn de la red no coincida con el del fenmeno estudiado. El muestreo sistemtico no estratificado es el ms utilizado en estudios de radionucleidos empleando para esto tanto transectos como redes. El muestreo en redes es el ms apropiado para la creacin de superficies o mapas en el muestreo para desarrollo de patrones. Se han empleado en estudios las redes con espaciamiento de:

a)10x10 m b)15x20 m c)20x25 m

d)50x50 m e)100x100 m f)140x140 m. Figura 1. Ejemplo de plantilla de muestreo aleatorio utilizada para el muestreo de suelo.

Figura 2. Muestreo mediante transectos en zigzag empleado en agronoma

Figura 3. Muestreo en transectos con puntos de muestreo asociados a cambios en la topografa

Figura 4. Muestreo sistemtico en red, este es el diseo ptimo para muestrear el sitio de referencia

Tabla 2. Resumen de los tipos de plan del muestreoMtodo Muestreo simple aleatorio Condiciones para su uso apropiado Para poblaciones relativamente pequeas y homogneas El anlisis estadstico de Ventajas Protege contra la seleccin sesgada de la localizacin de las Desventajas Una desventaja es que debido a la localizacin aleatoria de las muestras, stas por azar se pueden

los datos es sencillo debido a la caracterstica de aleatoriedad en la localizacin de las muestras

muestras, garantizando la representatividad de las mismas Fcil de implementar

agrupar geogrficamente; el aumento del nmero de muestras disminuye esta posibilidad No toma en cuenta la informacin propia del sitio, ni el conocimiento del especialista Se asume distribucin homognea del parmetro Puede ser ineficiente comparado con el sistemtico No puede usarse para obtener estadsticas de inventarios o pruebas de hiptesis Es fundamental tener un profundo conocimiento de la regin de estudio

Muestreo a juicio de experto

Muestreo estratificado o zonificado

Muestreo sistemtico

Reduce el nmero de muestras a seleccionar. til para la fase de reconocimiento del proyecto. Se optimizan los Los estratos se deben recursos para definir obtener una con la ayuda de los datos mayor precisin, confiables de otra variable reduciendo el (variable auxiliar) que sea nmero de altamente correlacionable muestras, o con las con la mismas variable principal muestras Los resultados tendrn aumentando la mayor precisin precisin que si no se usan Se pueden utilizar estratos diferentes mtodos Los estratos deben de de ser lo muestreo en cada ms homogneos posibles estrato (aleatorio, sistemtico) Asegura que la Se usa para estimar con poblacin de precisin zonas crticas, muestras est caractersticas estadsticas representada en del forma total sitio, patrones espaciales en y uniforme dos No requiere de o tres dimensiones y conocimiento previo tendencias del Se adapta fcilmente a sitio o poblacin de estudios estadsticos muestras La primera muestra se Ideal para obtener escoge volmenes de aleatoriamente, y el resto de material acuerdo al patrn asignado contaminado La retcula puede tener Fcil de interpolar diferentes formas y configurar entre geomtricas muestras Seleccin subjetiva apoyada en la informacin histrica, visual, experiencia del investigador.

Requiere conocimiento previo de la poblacin de muestras para definir en forma apropiada y efectiva los estratos y la localizacin de las muestras Requiere de una variable auxiliar altamente correlacionable con la de inters Requiere de estratos que tengan similitud fsica para la facilidad del muestreo

Asume que hay correlacin entre las muestras cercanas Hay que asegurar que el patrn de retcula no coincida con el del parmetro a medir Recomendado para el sitio de referencia

Recomendaciones generales para el plan de muestreo Se debe tener en cuenta

Los sitios de referencia se deben muestrear usando una red sistemtica. Pendientes simples sin curvaturas significativas pueden ser muestreadas empleando un simple transecto. Este debe extenderse desde la cumbre de la pendiente hasta la base de la misma. Para pendientes con curvatura significativa una red sistemtica no estratificada debe ser empleada para muestreo descriptivo o de patrones. La red debe extenderse desde el tope a la base de la pendiente a lo largo del eje de la pendiente y a travs de al menos una secuencia de convexidad/concavidad en la pendiente. Para pendientes complejas con mltiples y pequeas cuencas o reas de captacin, se debe emplear una red sistemtica. La distancia entre puntos debe ser de 10 a 25 m. Para anlisis geoestadsticos se requieren el empleo de redes con 2 o ms escalas en un diseo anidado para una evaluacin adecuada del variograma. Para muestreo analtico (pruebas de diferencias entre grupos) deber emplearse una red de muestreo estratificado. El sitio deber ser estratificado antes del muestreo y al menos 10 muestras de cada grupo se seleccionaran aleatoriamente.

3.4 SELECCIONANDO LAS UBICACIONES PARA EL MUESTREO Una vez determinado el enfoque para el muestreo, el siguiente paso consiste en seleccionar las ubicaciones para el muestreo (ver Seccin 2.2). La seleccin de la exacta ubicacin de cada punto de muestreo es crucial para la obtencin de datos representativos. Por ejemplo, factores tales como la dificultad para colectar una muestra en un punto dado, la presencia de vegetacin o la decoloracion del suelo, podran influir (desviar) un plan de muestreo. Para ubicar con precisin los puntos de muestreo se puede emplear una diversidad de mtodos. Un mtodo relativamente simple que podra utilizarse para ubicar tales puntos consiste en el empleo, ya sea de una brjula y una cinta de medir, o en fijar distancias espaciadas con respecto a una marca relativamente permanente del suelo, como por ejemplo una esquina de edificacin, una interseccin de carretera, un cerco, una pared, etc., para referencia futura.

3.5 SELECCIONANDO EL EQUIPO DE MUESTREO

Los mtodos seleccionados para el muestreo de suelos emplean una de las siguientes cuatro herramientas bsicas: la cuchara o cucharn de draga, el extractor de ncleos, los dispositivos de barreno o sonda, o las zanjas. Listado de herramientas y tcnicas comnmente utilizadas para colectar muestras de suelo. Cuchara de dragado o desplantador Suelo de superficie suave, 0-100 cm Barato; fcil para usar y descontaminar; se debe evitar los desplantadores de superficie pintada. Dispositivo para extraer ncleos del suelo Suelo suave, 0-60 cm Relativamente fcil de usar; preserva el ncleo del suelo adecuado para parmetros voltiles y para una colecta de muestra sin perturbacin); capacidad de profundidad limitada; puede ser difcil para descontaminar. Barreno manual o elctrico Suelo, 15 cm 5 m Buen rango de profundidad; generalmente se emplea en asociacin con el barreno de balde para colectar muestras; destruye el ncleo del suelo (no apropiada para parmetros voltiles o para colectar muestras sin perturbacin); puede requerir de dos a ms operadores; puede ser difcil para descontaminar; el barreno elctrico requiere de motor activado a gasolina (potencial de contaminacin cruzada). Zanjas Todo tipo de suelo, 0 lecho rocoso Buen rango de profundidad, generalmente empleado para ganar acceso a horizontes de suelo ms profundos; destruye el ncleo del suelo; puede requerir retroexcavadora o intensa mano de obra, difcil para descontaminar; costo ms elevado. Los dispositivos de muestreo de suelo deben escogerse luego de considerar la profundidad de la muestra a tomarse, las caractersticas del suelo, el contenido de humedad, la textura, etc., y la naturaleza del anlisis de inters (por ejemplo, orgnico o inorgnico, voltil o no voltil).

El muestreo de superficie se podr escoger para derrames o contaminacin recientes y para tasas reducidas de migracin de contaminantes. Si los contaminantes han estado en contacto con el suelo por un perodo prolongado de tiempo, podr ser necesario el muestreo a mayores profundidades. Cuando se muestree suelo en la superficie o a poca profundidad (menos de 50-100 cm), se podr usar cucharas de dragado o lampas. Al igual que con todos los dispositivos de muestreo, es necesaria una atencin cuidadosa al material de construccin. Para suelos contaminados con especies orgnicas, las cucharas de dragado y desplantadoras deberan estar hechas, generalmente, de acero inoxidable, y para suelos contaminados con especies inorgnicas, deberan estar hechas de polietileno de alta densidad. Los dispositivos de muestreo deben ser descontaminados entre muestras sucesivas para evitar la contaminacin cruzada. A veces, cuando se emplea cucharas de dragado o desplantadoras, puede ser ms fcil emplear dispositivos separados para cada muestra y luego hacerlos descontaminar en un laboratorio. Un sacancleos de suelo u otro dispositivo de tubo de acero de pared delgada, es ms apropiado para obtener muestras reproducibles en la superficie del suelo o a poca profundidad. Tales dispositivos se hunden en el suelo a la profundidad deseada y retienen una muestra sin perturbacin. Los barrenos, tanto elctricos como manuales, son tambin tiles para obtener muestras de slidos a profundidades mayores que aproximadamente 15 cm. Dichos barrenos vienen en diferente tamao y las muestras pueden obtenerse directamente de los cortes que ellos producen. Esta tcnica, sin embargo, puede introducir contaminacin cruzada entre las capas de suelo, contaminacin desde el material de perforacin, ninguna productividad en el tamao de la muestra o prdida de componentes voltiles. Los cortes de suelo deben ser cuidadosamente removidos luego de la perforacin para evitar contaminacin cruzada entre las capas de suelo. Una tcnica ms conveniente consiste en alcanzar la profundidad de muestreo deseada con un barreno y luego obtener la muestra con un dispositivo para extraer ncleos del suelo.

El zanjado es un mtodo til; sin embargo, su costo es generalmente mayor que el de las otras tcnicas. Las zanjas deben excavarse a una profundidad mayor en aproximadamente 30 cm. que la profundidad de muestreo deseada. Luego se podr emplear una desplantadora para cavar lateralmente dentro del suelo expuesto para obtener las muestras.

Determinacin manual de la clase textural Esta aproximacin al tacto de la clase textural se basa en la respuesta que puede manifestar el suelo frente a un manejo determinado, tal como la labranza o su comportamiento frente al agua. Esta respuesta est estrechamente relacionada a las propiedades cualitativas de los separados del suelo.