Metales, Arsénico y Flúor: Niveles Detectados en el Acuífero

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1 Metales, Arsénico y Flúor: Niveles Detectados en el Acuífero del Dpto. F.. M. Esquiú, Catamarca. Saracho, Marta; Flores, Mercedes; Moyano, Patricia; Ubaldini Martha. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Facultad de Tecnología y Ciencias Aplicadas. Universidad Nacional de Catamarca. Monseñor D Amico 413 (4700) San Fernando del Valle de Catamarca. cdrodriguez@infovia.com.ar Resumen. Algunos metales, debido a su toxicidad y tendencia a acumularse en los sistemas biológicos, constituyen un riesgo para los ecosistemas y para la salud humana. El objetivo de este trabajo es determinar niveles de plomo, cobre, cinc, manganeso, arsénico y flúor en la capa freática de la zona central del Dpto. F. M. Esquiú y generar información de base que permita definir las acciones a seguir para la preservación de los recursos hídricos de la misma. El área de estudio abarca una superficie aproximada de 12 Km 2 incluyendo parte de las localidades de La Carrera, La Tercena, San José y El Hueco, donde los niveles freáticos son elevados, variando espacial y estacionalmente entre 0,50 m y 2,62 m. Se realizaron monitoreos en quince freatímetros durante un período de dos años, con una frecuencia semestral. Los metales se analizaron por espectrofotometría de absorción atómica y los restantes elementos por espectrofotometría visible, según las técnicas del Standard Methods for Examination of Waters and Wastewater. Las concentraciones medias de arsénico, flúor, hierro y manganeso encontradas en algunos freatímetros superan los niveles guías de la OMS para agua potable. No ocurre lo mismo con las concentraciones detectadas de plomo y cobre. Palabras claves: Metales. Arsénico. Flúor. Agua subterránea. Abstract. Some metals, due to their toxicity and tendency to be accumulated in the biological systems, constitute a risk for the ecosystems and the human health. The objective of this work is to determine lead levels, copper, zinc, manganese, arsenic and fluorine in the water table of the central zone of the Dpto. F. M. Esquiú and to generate base information that allows to define the actions to follow for the preservation of the hydric resources of the same one. The study area includes an approximated surface of 12 Km 2 including part of the localities of San José, El Hueco, La Tercena and La Carrera, where the phreatic levels are elevated, varying space and seasonally between 0.50 ms and 2.62 ms. Monitoreos were made in fifteen freatímetros during a period of two years, with a semester frequency. The metals were analyzed by atomic absorption spectrometric and the remaining elements by visible spectrofotometry, according to the techniques of the Standard for Methods Examination of Waters and Waste. The average concentrations of arsenic, fluorine, iron and manganese found in some freatímetros surpass the levels guides of the WHO for potable water. It does not happen the same with the detected lead concentrations and copper. Keys words: Metals. Arsenic. Fluorine. Underground water. Ciencia, Vol. 1, Nº 1, Diciembre Página 261

2 Introducción: El presente trabajo tiene como objetivo determinar los niveles de plomo, cobre, cinc, manganeso, arsénico y flúor en la capa freática de la zona central del Dpto. F. M. Esquiú y generar información de base que permita definir las acciones a seguir para la preservación de los recursos hídricos de la zona. El área de estudio (figura Nº 1), abarca una superficie de aproximadamente 12 Km 2 e incluye parte de las localidades de La Carrera, La Tercena, San José y El Hueco (zona urbana). Recibe una recarga local directa y drena sus aguas subterráneas al sur y sur-oeste hacia la angostura tectónica del Río del Valle. Los suelos que constituyen el relleno sedimentario son en general limo-arenosos finos y arenas finas a mediana limosas, de transporte fluvial. Existe una marcada diferencia en los tenores de arcilla en dos franjas longitudinales del valle, una al este y la otra al oeste: en la primera los contenidos arcillosos registrados son bajos, menores al 6 % del total en peso de las muestras, y en la segunda son más altos, entre el 10 % y 16 %. (Ubaldini, M. et al, 2000). Los niveles freáticos de la cuenca son elevados, variando espacial y estacionalmente entre 0,50 m y 2,62 m de profundidad. Las fuentes de origen de los metales analizados pueden ser geológicas o consecuencia de la actividad antrópica. Debido a la elevada toxicidad de algunos elementos analizados, el conocimiento de su concentración en el agua es importante para el desarrollo de estrategias sustentables efectivas en el control de la polución por los mismos. La evaluación de la concentración de estos iones in situ y su influencia sobre la calidad del Río del Valle cobra fundamental importancia, debido a que el área de estudio drena sus aguas hacia el mismo que es fuente de recarga del acuífero que abastece de agua potable a la Capital provincial. Se tendrá presente las cargas contaminantes puntuales y multipuntuales existentes en el área seleccionada (Ubaldini, M et al, 2000) para estudiar su impacto sobre el acuífero en estudio. La Organización Mundial de la Salud (OMS, 1995), para establecer los actuales valores guías para la calidad del agua potable, tuvo en cuenta la clasificación que sobre los compuestos carcinogénicos realizó el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (CHC). Según el riesgo potencial de carcinogenicidad para los seres humanos, el CHC clasifica las sustancias químicas en cuatro grupos. En el grupo I, sustancias carcinogénicas, se encuentra el arsénico ya que está demostrado que el arsénico inorgánico es carcinógeno para los seres humanos. En poblaciones que consumen agua con altas concentraciones de arsénico, se ha observado una incidencia relativamente elevada de cáncer de piel y posiblemente de otros tipos de cáncer, la que aumenta con la dosis y la edad. Dentro del grupo 2B (agente posiblemente carcinogénico para los se- Ciencia, Vol. 1, Nº 1, Diciembre Página 262

3 res humanos) se incluye al plomo y sus compuestos. Es un tóxico general que se acumula en el esqueleto, dificulta el metabolismo del calcio y es tóxico para el sistema nervioso, tanto central como periférico. Para el manganeso, la OMS fija el valor guía en agua potable en 0,5 mg/l, para proteger la salud pública de los efectos neurotóxicos que origina cuando se superan ciertas dosis. La presencia de zinc, hierro y cobre puede provocar quejas de los consumidores del agua potable cuando sus concentraciones alcanzan ciertos valores. En el caso del zinc, una concentración de 3 mg/l otorga al agua un sabor astringente desagradable y si la concentración supera los 5 mg/l puede mostrar una apariencia opalescente y al hervir presentar una película grasosa. Los valores guías para el cobre de 1 mg/l y para el hierro de 0,3 mg/l están basados no en criterios sanitarios sino en función de las manchas en la ropa lavada y en las instalaciones sanitarias. Para agua potable la OMS fija en 2 mg/l el valor guía del cobre. En cuanto al flúor, concentraciones superiores a 1,5 mg/l en el agua de bebida valor guía fijado por la OMS implican un riesgo creciente de fluorosis dental y concentraciones mucho mayores provocan fluorosis esquelética. Materiales y Métodos. Con el objeto de detectar las concentraciones de los elementos mencionados se realizó un monitoreo en quince freatímetros existentes en la zona, distribuidos espacialmente en el área de estudio como se detalla en la figura N 1, durante un período de dos años y con una frecuencia semestral. Para evaluar la influencia del drenaje del agua subterránea sobre el Río del Valle, se determinó la calidad del río respecto a los elementos estudiados, antes y después de la descarga. Los metales se analizaron por espectrofotometría de absorción atómica de llama y los restantes elementos por espectrofotometría visible, según las técnicas descriptas en el Standard Methods for Examination of Waters and Wastewater (1992). Resultados. En la Tabla Nº 1 se muestran los resultados obtenidos y los niveles estáticos de los freatímetros estudiados. En la Tabla N 2 se comparan las concentraciones de los elementos estudiados que superan los niveles guía dados por la OMS o los límites tolerables fijados por las Normas de Calidad del Contrato de Concesión de las Aguas del Valle Central de Catamarca. Para algunos elementos, estos límites difieren de los sugeridos por la OMS pues para su elaboración se consideró la composición promedio del agua de la región y la imposibilidad momentánea de aplicar tecnologías correctivas. Se observa una correlación entre el incremento de la concentración de plomo, hierro y manganeso y el de salinidad en el sentido N-S, hasta el posible cierre tectónico producido por la Sierra Brava. No se Ciencia, Vol. 1, Nº 1, Diciembre Página 263

4 Figura N 1. Área de Estudio: Zona Central del Dpto. F. M. Esquiu, Catamarca. Ciencia, Vol. 1, Nº 1, Diciembre Página 264

5 Freatímetro N.E. Concentración (mg/l). X = X i ± 0,01 ph Conductividad Nº (m) Unidad μs/cm Fe Pb Zn Cu Mn As F de ph F 1-1 0,80 0,12 0,004 0,03 0,06 0,93 < 0,01 1,81 6, F ,15 0,003 0,06 0,02 0,41 0,01 2,05 7, F 1-6 1,62 0,10 0,003 0,05 0,03 0,70 < 0,01 2,10 7, F ,14 0,002 0,02 0,03 1,04 < 0,01 1,60 7, F 1-8 1,38 0,24 0,004 0,10 0,07 1,00 0,02 1,80 6, F ,14 0,002 < 0,005 < 0,01 0,37 < 0,01 1,50 6,9 715 F ,40 0,03 0,002 0,02 < 0,01 0,20 < 0,01 1,60 6, F ,40 0,003 0,13 0,04 0,58 0,04 1,50 7, F 2-2 0,50 0,10 0,004 0,02 < 0,01 0,63 0,01 1,60 7, F 2-3 1,82 0,04 0,001 0,01 < 0,01 0,21 0,01 1,50 6, F 2-4 0,73 0,30 0,007 0,02 0,01 0,20 0,04 1,45 7, F 2-5 2,62 0,54 0,002 0,19 0,14 0,29 < 0,01 1,62 6, F ,16 0,002 < 0,005 < 0,01 1,04 < 0,01 1,45 7, F 2-9 0,67 0,31 0,005 < 0,005 0,05 < 0,01 0,03 1,55 6, F ,33 < 0,001 < 0,005 < 0,01 0,31 < 0,01 1,10 7, Río 1 0,07 < 0,001 0,02 < 0,01 0,02 < 0,01 1,00 7,8 654 Canal 0,11 0,003 0,08 0,05 0,75 < 0,01 1,8 7, Río 2 0,05 < 0,001 0,02 < 0,01 0,04 < 0,01 1,00 7,8 868 Río 1: Río del Valle a 400 m antes de la descarga del canal de drenaje. Río 2: Río del Valle a 1500 m después de la descarga del canal de drenaje. (-): sin determinación Tabla Nº 1. Concentración de metales, arsénico y flúor en la capa freática de la zona central del Departamento Fray Mamerto Esquiú, Río Del Valle y Canal de drenaje al río. evidencia esta tendencia en los restantes elementos analizados, aún cuando los valores de flúor se encuentran muy próximos al límite dado por la OMS (1,5 mg/l). Desde Sierra Brava y en la dirección del drenaje del agua subterránea al S-SO hacia el Río del Valle no se detectan variaciones significativas en las concentraciones de los elementos investigados, como así tampoco en sentido transversal. Sin embargo, en los freatímetros ubicados en la franja longitudinal próxima a la ladera se repite la correspondencia entre el aumento de las concentraciones de los elementos investigados y el incremento de salinidad en el agua (conductividad máxima variable entre 3892 μs/cm sector oriental y 5905 μs/cm sector occidental). El valor típico de cobre para aguas naturales es de 0,007 mg/l (Drever, 1988). En los freatímetros muestreados, los valores encontra- Ciencia, Vol. 1, Nº 1, Diciembre Página 265

6 Figura Nº 2. Diagrama de Schoeller: Comparación de la calidad química del agua del Río del Valle y del canal de drenaje Río del Valle 400 m antes de la descarga del Canal de Drenaje Canal de Drenaje A 200 m de la descarga del Canal de Drenaje A 1500 m de la descarga del Canal de Drenaje Ciencia, Vol. 1, Nº 1, Diciembre Página 266

7 Elementos Estudiados OMS Norma de Calidad* Concentración (mg/l) Valores promedios en los freatímetros estudiados F1-1 F1-5 F1-6 F1-7 F1-8 F1-11 F1-13 F2-1 F2-2 F2-3 F2-4 F2-5 F2-7 F2-9 As 0,01 0,05 0,02 0,04 0,04 0,03 Cu 2,00 1,50 F 1,50 2,00 1,81 2,05 2,10 1,60 1,80 1,50 1,60 1,60 1,62 1,55 Fe 0,30 0,20 0,40 0,54 0,31 Pb 0,01 0,05 Mn 0,50 0,10 0,93 0,41 0,70 1,04 1,00 0,37 0,20 0,58 0,63 0,21 0,20 0,29 1,04 Zn 3,00 5,00 Tabla Nº 2. Concentraciones de los elementos estudiados en la capa freática de la zona central del Departamento F. M. Esquiú que superan las normas de calidad vigentes en el Valle central de Catamarca y/o los valores guías de la OMS. * Contrato de Concesión del Valle Central de Catamarca (Anexo 2). dos varían entre < 0,01mg/l y 0,14 mg/l, siendo inferiores a los valores dados por la OMS. Respecto al hierro, las concentraciones varían entre 0,03 mg/l y 0,54 mg/l. Según Drever el contenido promedio de este elemento en aguas naturales es de 0,04 mg/l, siendo el límite de la OMS para el agua de bebida 0,30 mg/l. El valor del manganeso establecido por Drever para aguas naturales es de 0,008 mg/l. Los valores obtenidos oscilan entre 0,20 mg/l y 1,04 mg/l, encontrándose muy por encima del establecido en la mencionada clasificación. La OMS fija en 0,5 mg/l el valor guía para agua potable. El arsénico varía entre < 0,01 mg/l y 0,04 mg/l, siendo el límite establecido por la OMS de 0,01 mg/ l y el valor promedio de este elemento en aguas naturales según Drever de 0,002 mg/l. La concentración del flúor varía entre 1,45 mg/l y 2,10 mg/l, superando el valor guía de 1,5 mg/ l para la OMS en la mayoría de los freatímetros estudiados. Los niveles de plomo detectados oscilan entre 0,001 mg/l y 0,007 mg/l, siendo de 0,01 mg/l el valor guía recomendado por la OMS. El valor para aguas naturales es de 0,001 mg/l (Drever, 1988). Los valores medios de ph varían entre 6,8 y 7,4, característicos del agua subterránea (Custodio, 1983). En el diagrama de Schoeller (Figura Nº 2), se compara la calidad química del agua del canal de drenaje al Río del Valle, con la calidad del mismo río, 400 m antes de la descarga y 1500 m después de dicha des- Ciencia, Vol. 1, Nº 1, Diciembre Página 267

8 carga. De acuerdo a este diagrama el agua de drenaje es sulfatada, sódica, cálcica, mientras que la del río es bicarbonatada, sódica, cálcica. Se observa además que el río provoca una dilución sobre la descarga. Conclusiones. De acuerdo a los resultados obtenidos y teniendo en cuenta los niveles guías para la calidad del agua potable establecidos por la OMS (1995) sobre las sustancias químicas de importancia para la salud, vemos que las concentraciones medias de manganeso, arsénico y flúor encontradas en algunos freatímetros, superan los niveles guías para estos parámetros (0,5 mg/l, 0,01mg/l y 1,5 mg/l respectivamente). Las concentraciones de cobre y plomo no superan los valores guías de la OMS para agua potable, mientras que en los freatímetros F2-9, F2-5, F2-1, F1-4, la concentración de hierro se encuentra por encima del valor dado por la OMS (0,3 mg/ l) para este uso. De acuerdo a estos resultados y a los obtenidos para los macrocomponentes (Ubaldini M, 2000), el agua del acuífero correspondiente al freatímetro Nº F1-11 ubicado en la zona occidental y de los F2-3 y al F2-4, situados en la zona oriental, es químicamente apta para consumo humano. En los freatímetros F1-6 y F1-7, las concentraciones de flúor y manganeso superan los valores guías de la OMS para agua de bebida, mientras que en el F2-5 la misma situación se presenta con la concentración de los iones hierro y flúor. La elevada salinidad por efecto de los iones sulfato, sodio y calcio de origen sedimentario permite clasificar como no apta para dicho uso el agua de los restantes freatímetros monitoreados. Teniendo en cuenta la situación planteada y la dirección del flujo, se recomienda implementar medidas para la protección de la calidad del agua, apta para consumo humano, en el área de los freatímetros F1-11, F2-3 y F2-4 (perímetro de protección). No se encontró correlación alguna entre la clase de contaminante involucrado en las cargas puntuales y multipuntuales identificadas en el área (Ubaldini M, 2000) y los iones detectados. Se recomienda investigar si el origen de los mismos puede ser atribuido a las características litológicas de la zona. Se concluye que sólo existe situación de riesgo de contaminación del acuífero in situ, pues el efecto de dilución producido por el río sobre el drenaje origina una mezcla de calidad muy próxima a la del río antes de la descarga. Este hecho disminuye el riesgo de contaminación del acuífero que abastece de agua potable a la ciudad Capital por la influencia del mencionado drenaje. Ciencia, Vol. 1, Nº 1, Diciembre Página 268

9 Bibliografía. APHA, AWWA y WEF (1992) Standard Methods for Examination of Waters and Wastewater. 18 Edición. Custodio, E. y Llamas, M Hidrología subterránea. Tomo I, Ediciones Omega S.A. Barcelona. Drever, J. J. (1988). The Geochemistry of Natural Waters. II Edition. Prentice Hall. Englewood Cliff, New Jersey Organización Mundial de la Salud. Guías para la Calidad del Aguas Potable, Segunda Edición. Volumen I. Ginebra Ubaldini, Martha; Saracho, Marta; Flores, Mercedes; Giménez, Hugo; Moyano, Patricia; Serenelli, Edith; Agüero, Jesús. Cargas puntuales y multipuntuales y calidad del agua subterránea en F. M. Esquiú, Catamarca. Memorias del XVII Congreso Nacional del Agua, Santiago del Estero, junio Ciencia, Vol. 1, Nº 1, Diciembre Página 269