El CETAM cuenta con dos Laboratorios de Refugio en la Cordillera de los Andes Centrales de Chile (CCA), el NUNATAK-1 a 3.000 msnm (-32.844, -70.129) y NUNATAK-2 a 2.500 msnm (-33.665, -70.086), en los cuales se estudia el impacto de la contaminación ambiental a través de la interacción atmósfera-criosfera en esta montaña. Para ello, hemos instalado estos NUNATAKS que son móviles, autónomos y colaborativos para el estudio de la contaminación en los glaciares del CCA.
El Centro de Tecnologías Ambientales (CETAM), perteneciente a la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM) en Valparaíso, Chile, ha promovido durante los últimos 17 años una línea de investigación pionera, en la que se estudian las relaciones entre los problemas de contaminación química atmosférica y el cambio climático. Uno de sus objetivos es evaluar el transporte de contaminantes desde zonas urbanas e industriales hacia los glaciares de la cordillera de los Andes. Para ello, se analiza la huella química de muestras de nieve, hielo y aerosoles presentes en glaciares de montaña, desarrollando campañas de monitoreo en terreno junto a otros centros de investigación nacionales, como la Dirección de Programas Antárticos y Subantárticos de la Universidad de Magallanes (UMAG); y también con la participación de instituciones internacionales, como el Instituto Paul Scherrer (PSI), Suiza; el Desert Research Institute (DRI), EE.UU.; y más recientemente con el Climate Change Institute de la Universidad de Maine y la Universidad de Alaska Fairbanks, ambas de EE.UU.
Esta investigación ya incluye muestreo en los Andes Centrales de Chile (CCA), específicamente en los glaciares La Parva, El Colorado, Echaurren, Juncal, Altos del Plomo, Bello y Olivares Alfa; además de los glaciares ubicados en volcanes como Nevados de Chillán (Región del Biobío), Villarrica (Región de La Araucanía) y Mocho Choshuenco (Región de Los Ríos), el glaciar Grey y los Campos de Hielo Sur en los Andes Patagónicos; y últimamente en la Base Yelcho, plataforma de hielo Larsen C, glaciar La Paloma y glaciar Laclavère, ubicados cerca de la Base O’Higgins, todos en la Península Antártica.
Esta es una investigación pionera en Sudamérica, ya que no existen datos ni estudios realizados o publicados sobre esta temática, especialmente sobre la química del hielo, la nieve y los aerosoles recolectados en glaciares de los Andes y su impacto en el derretimiento de los glaciares y el cambio climático global. El proyecto, denominado «NUNATAK-CHILE: Primer Laboratorio Natural sobre Contaminación Glacial y Cambio Climático: Estudio de Línea Base para el Cambio Climático», ha sido desarrollado y cofinanciado por el Fondo de Protección Ambiental del Ministerio del Medio Ambiente, el Proyecto Fondef de ANID y recursos propios del CETAM.
Actualmente, CETAM cuenta con dos Laboratorios Refugio en la Cordillera de los Andes Centrales de Chile (CCA): NUNATAK-1 (NNTK-1) a 3.000 msnm (coordenadas: -32,844, -70,129) y NUNATAK-2 (NNTK-2) a 2.500 msnm (coordenadas: -33,665, -70,086), en los cuales se estudia el impacto de la contaminación ambiental a través de la interacción atmósfera-criósfera en la cordillera de los Andes. Para este propósito, se han instalado estos NUNATAK, laboratorios móviles, autónomos, flexibles y colaborativos para el estudio de la interacción entre la atmósfera y la criósfera, evaluando el impacto de la contaminación ambiental sobre los glaciares de los CCA y sus efectos en el cambio climático.
El NUNATAK-1 está ubicado desde 2015 en la zona de Portillo, en la Cordillera de los Andes de la Región de Valparaíso, punto fronterizo entre Chile y Argentina a 3.000 metros de altitud (ver artículo adjunto con los primeros resultados), situado en la cuenca del Aconcagua, principal cuenca hidrográfica de la Región de Valparaíso. El laboratorio está instalado en el lugar donde se encuentra la Escuela de Montaña del Ejército de Chile, con la cual se ha establecido un convenio de colaboración para el desarrollo de esta investigación, y posteriormente será trasladado a otro glaciar de interés dentro del proyecto.
Por su parte, el laboratorio-refugio NUNATAK-2 (NNTK-2) se encuentra desde 2001 en la Cordillera de los Andes (sector El Yeso), a 2.500 msnm, en la cuenca del río Maipo, principal cuenca hidrográfica de la Región Metropolitana (RM), en las instalaciones de la empresa sanitaria Aguas Andinas, el principal reservorio de agua potable para la RM y Chile, incluyendo la ciudad de Santiago, capital del país.
INFRAESTRUCTURA
El laboratorio-refugio NUNATAK consiste en un contenedor metálico panelizado, fabricado especialmente para emplazamientos extremos, construido con materiales resistentes a las inclemencias del clima de montaña, ya que cuenta con aislamiento térmico y ventanas de termopanel, que aseguran el bienestar y confort de sus ocupantes. El laboratorio-refugio está totalmente equipado con cajones y mesas de trabajo, 3 tipos de enchufes diferentes, un rectificador y estabilizador de tensión, así como un SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida), para permitir una mayor autonomía y el funcionamiento y seguridad de los equipos de monitoreo durante el tiempo en que estén operando en condiciones de terreno.
El laboratorio-refugio cuenta además con una infraestructura para la habitabilidad de 3 personas, con literas para dormir, cocina y baño. El laboratorio-refugio NUNATAK es energéticamente autónomo, ya que cuenta con un moderno sistema de energía fotovoltaica capaz de generar la energía suficiente para alimentar los equipos de monitoreo y los sistemas de soporte vital en su interior y, adicionalmente, está conectado a la red eléctrica normal para una mayor seguridad operativa. Desde hace 5 años, el laboratorio-refugio NUNATAK se encuentra en la Cordillera de los Andes (Portillo), en la Escuela de Alta Montaña del Ejército de Chile, quienes colaboran en este proyecto desde entonces.
NUNATAK es una plataforma de monitoreo científico de larga duración, flexible y transportable, equipada para el monitoreo de la concentración y distribución de tamaño de material particulado mediante un espectrómetro láser de aerosoles (EDM 107, Grimm, Alemania), concentración de BC/BrC mediante un fotómetro de absorción multiángulo (MAAP 5012, Thermo, EE. UU.), radiación solar neta mediante un radiómetro neto (CNR4, Kipp & Zonen, Países Bajos) y parámetros meteorológicos mediante una estación meteorológica portátil (HOBO, Onset, EE. UU.). Además, mediante un espectrómetro de masas de aerosoles (ACSM, Aerodyne, EE. UU.) se miden los hidrocarburos primarios y secundarios, además de nitrato, sulfato, amonio, cloruro y potasio. Una estación portátil de monitoreo de contaminantes del aire ETL-ONE (UNITEC, Italia), permite medir en tiempo real gases contaminantes (NOx, O3, H2S, SO2, CH4, COVs, Benceno) y material particulado (PM10, PM4.0 y PM2,5). Complementariamente, se recoge la deposición seca y húmeda mediante colectores pasivos de deposiciones, así como sistemas automáticos como el colector solo para humedad y el colector húmedo/seco. Además, se realizan campañas de recolección de muestras de nieve fresca superficial y en pozos de nieve profundos, con una caracterización de las propiedades físicas y químicas de la nieve medidas in situ como: tamaño del cristal, rugosidad, pendiente, densidad, temperatura, equivalente de agua en nieve, pH y conductividad eléctrica, y posteriormente se realizan especiaciones químicas inorgánicas y orgánicas en el laboratorio. La altitud de la capa límite se mide indirectamente de forma regular utilizando isótopos naturales estables mediante un equipo de medición de radón. Todos los sensores están ubicados en el techo del laboratorio-refugio portátil.
Sistema autónomo de energía fotovoltaica:
•Varios paneles solares (250 watts)
•Banco de baterías (12 V), como sistema de energía de respaldo.
•Controladores de carga e inversor de 3000 W
•NUNATAK-1 tiene Corriente Alterna (AC) y usa energía fotovoltaica para casos de emergencia, garantiza un funcionamiento seguro de todos los equipos instalados.NUNATAK-2 pronto tendrá AC
EQUIPAMIENTO DE MONITOREO INSTALADO
Espectrómetro Laser de Aerosoles
•Medición en tiempo real de concentración y distribución por tamaños de material particulado en suspensión (0,26-34 mm, 31 canales
MAAP (BC)
Monitoreo en tiempo real de BC en el aire realizado por un Fotómetro de Absorción Multiángulo (Multi Angle Absorption Photometer), para la recolección continua de depósitos de aerosol en un filtro, 5012, Thermo, EE. UU.
Estación de Meteorología
•Medición de T°, %HR, P°, dirección y velocidad de viento
Radiómetro Neto
La medición del albedo se realiza con un radiómetro neto modelo CNR4 con Datalogger LOGBOX SD 1012 (Kipp & Zonen, Países Bajos).
CPDT
Toma de muestras de deposición total: material particulado sedimentable + nieve fresca
Estación portátil de monitoreo de contaminantes del aire ETL-ONE
Monitoreo en tiempo real de gases (NOx, O3, H2S, SO2, CH4, COVs, Benceno) y material particulado (PM10, PM4.0 y PM2,5) en el aire ambiente con una resolución máxima de 1 minuto, UNITEC, Italia. Instrumento móvil utilizado en diferentes campañas tanto en los NNTKs como en la estación de monitoreo de calidad del aire del CETAM en la UTFSM, Valparaíso.
Medidor de Altura de Nieve
Distanciómetro de ultrasonido para medición en tiempo real de altura de nieve
Medidor de Radón
Medición en tiempo real de la concentración atmosférica de Radón, como trazador de altura de capa límite y tasas de emisión de GEI
Estación de monitoreo Atmosférico Portátil
Medición en tiempo real de : gases: SO2, NOx, O3, HCT, CH4, HCNM, COVs, CO, H2S.
Material particulado: PM10, PM2,5
Wet Only Collector
Toma de muestras de Deposición Húmeda Atmosférica (nieve)
Monitores pasivos de Hg
Sistemas de monitoreo pasivo Mer PAS de la firma Radiello para análisis de Hg en aire ambiente.
Convenio de MINAMATA
Membranas para Hg
Membranas de preconcentración de Hg en agua, puestas en lagos y ríos de la cordillera de Los Andes
Electrodos impresos para Hg
Sistema de toma de muestras de Hg, mediante microelectrodos impresos para muestras atmosférica de Hg
Wet/Dry Collector
Sistema de toma de muestras de Deposición Húmeda/Seca Atmosférica. Toma muestras separadas de cada tipo
Embudo recolector de nieve fresca
Toma de muestras de Deposición Húmeda Atmosférica (nieve) en grandes volúmenes
Sistema de XRF Portátil
Espectrómetro de fluorescencia de rayos X (XRF) portátil con la capacidad de cuantificar o calificar casi cualquier elemento desde el Magnesio hasta el Uranio, S1 Titan, Bruker, Alemania.
Micro Aetalómetro (BC)
Medición en tiempo real de Carbono Negro (Black Carbon) en el aire (880 nm) para la recolección continua de depósitos de aerosol en un filtro, microAeth® Modelo AE51, AethLabs, EE. UU.
Aethalometer AE-33 (BC)
Monitoreo en tiempo real de BC en el aire con tecnología «Dual Spot», en 7 longitudes de onda (UV-IR), Serie AE-33, Magee Scientific, EE. UU
Espectrómetro de Masas para la Especiación Química de Aerosoles (ACSM)
Monitoreo en tiempo real de precursores de aerosoles secundarios: Aerosoles Orgánicos Similares a Hidrocarburos (HOA), Aerosoles Orgánicos Oxigenados (OOA) e iones, Aerodyne, EE. UU.
Analizador de Ozono
Medición en tiempo real de O3 en el aire ambiente utilizando fotometría UV de doble haz (ppb hasta 200 ppm), Serie 49iQ, Thermo Scientific, EE. UU
Analizador de NOx
Medición en tiempo real de NO-NO2-NOx en el aire ambiente utilizando quimioluminiscencia (sub-ppb a 100 ppm), Serie 42iQ de Thermo Scientific, EE. UU.
Analizador de CO
Medición en tiempo real de CO en el aire ambiente utilizando IR (4.6 um) y Correlación de Filtro de Gas (GFC), Serie 48i, Thermo Scientific, EE. UU.
Monitor de Ozono Portátil
Medición en tiempo real de O3 en el aire utilizando absorción UV de doble haz a 254 nm con dos celdas de detección (0-250 ppm), Modelo 205, 2BTech, EE. UU.
Centro de Tecnologías Ambientales 