EVALUACION DEL RIESGO DE CONTAMINACION DE LA PARTE NORTE DEL ACUIFERO DE SANTIAGO

Transcripción

1 U N I V E R S I D A D D E C O N C E P C I Ó N DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA 10 CONGRESO GEOLÓGICO CHILENO 2003 EVALUACION DEL RIESGO DE CONTAMINACION DE LA PARTE NORTE DEL ACUIFERO DE SANTIAGO TORO, P. 1 y ESPINOZA, C Universidad de Chile, Departamento de Geología. Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile. Correo electrónico: ptoro@ing.uchile.cl 2. Universidad de Chile, Departamento de Ingeniería Civil. Av. Blanco Encalada 2120, Santiago, Chile. Correo electrónico: espinoza@ing.uchile.cl INTRODUCCION El acuífero de Santiago posee gran importancia a nivel nacional debido a varios factores. Por una parte, abastece de agua potable, en un porcentaje importante, a la capital del país; demanda que aumenta constantemente debido a la acelerada expansión de la ciudad. Por otro lado, sobre él se desarrollan múltiples actividades económicas que constituyen potenciales fuentes de contaminación para el acuífero, y que podrían deteriorar la calidad de sus aguas. Dado lo anterior es que se ha elegido una pequeña zona de la ciudad de Santiago, en el sector al norte del río Mapocho, para implementar un plan piloto de gestión que permita un manejo sustentable en el tiempo del recurso hídrico subterráneo, que involucre a entidades tanto públicas como privadas que tengan competencia en el aprovechamiento y gestión del recurso, y que pueda ser aplicado más adelante en cualquier acuífero del país. Dentro de este proyecto, la evaluación de riesgo apunta a contar con un adecuado conocimiento de los factores antrópicos y naturales, que influyen en la calidad y cantidad del agua subterránea, lo que permitiría, vía legislación, ubicar adecuadamente las actividades sobre el acuífero, o en forma más drástica prohibir ciertas actividades donde sea altamente probable la contaminación, de modo tal que éste no se vea afectado. El estudio se enmarca dentro del Proyecto Regional RLA/8/ llamado Manejo Integrado y Sostenible de los Recursos Hídricos Subterráneos en América Latina, encabezado en Chile por la Dirección General de Aguas, y que incluye la participación de la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS), Aguas Andinas, Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN), SERNAGEOMIN, CONAMA y la Universidad de Chile. METODOLOGIA La evaluación del riesgo potencial de contaminación de un acuífero comienza con la caracterización de los sistemas acuíferos, seguido por un análisis de vulnerabilidad de éstos, luego la determinación de la carga contaminante asociada a cada potencial fuente de contaminación, lo que finalmente se utiliza para evaluar el riesgo asociado al desarrollo de actividades de distinto tipo en la superficie. Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusiva responsabilidad.

2 MARCO HIDROGEOLOGICO La zona de estudio comprende un pequeño sector de la cuenca de Santiago, ubicado al norte del río Mapocho, entre los cerros de Renca y el cordón del cerro San Cristóbal. Queda inserta dentro de la Depresión Intermedia, y ha sido rellenada por sedimentos fluviales y glaciofluviales de las hoyas hidrográficas de los ríos Maipo y Mapocho, y de los esteros Colina y Lampa, por cenizas volcánicas mayormente redepositadas, y conos de deyección que se desprenden del relieve montañoso. Estos materiales han sepultado casi totalmente una antigua topografía, emergiendo sus cumbres más altas como cerros islas tales como el Renca, Colorado, Blanco y Santa Lucía (Formaciones Lo Valle y Abanico) (Wall et al, 1999). Sobresale el abanico aluvial del río Mapocho, debido a su extensión y a su importancia hidrogeológica. Su espesor máximo es de 400 m en la zona de Quinta Normal (sur del área de estudio). Este presenta una gradación de materiales que van desde gruesos (gravas, arenas, pocas intercalaciones de finos) en su ápice, ubicado al sureste de la zona estudio, hasta llegar a la parte más distal (zona de Quilicura) sólo con finos, como limos y arcillas. Este hecho le confiere al acuífero diversos grados de confinamiento: al norte se presenta confinado, mientras que al avanzar hacia el sur se presenta semiconfinado, luego cubierto, para terminar comportándose como freático (Toro, 2003). De acuerdo a sus características sedimentológicas, se definen tres Unidades Hidrogeológicas para este abanico. La unidad B es la de mayor extensión areal, siendo el medio permeable donde se almacena el agua. Sobre (Unidad A) y bajo ella (Unidad C) existen depósitos finos, de gran continuidad en el norte, que van perdiendo potencia hacia el oriente, comportándose como lentes insertos dentro de B (Toro, 2003). La profundidad a la que se encuentra el agua subterránea aumenta desde el noroeste hacia el sureste. Los niveles más someros no sobrepasan los 2 m de profundidad (Quilicura). Luego, hacia el suroriente de los cerros de Renca, éstos se profundizan a unos 30 m. En el centro del valle, sector de Independencia, los niveles llegan a 40 m, y se profundizan más aún hacia el sur del cerro San Cristóbal, llegando a valores mayores a 60 m (Toro, 2003). En general el agua subterránea es de tipo sulfatada cálcica, lo que está en relación con que ésta proviene desde el río Maipo, el que tiene su origen en zonas donde existe reducción de yeso y oxidación de sulfatos (Formaciones Río Colina, Río Damas, Lo Valdés, Colimapu). Presenta valores de conductividad eléctrica por sobre la Norma Chilena de Riego, aunque esto no evidencia salinización de las aguas, siendo por el contrario, mayoritariamente de tipo dulce. Existe una zona, ubicada en el centro sur del área de estudio, que presenta contaminación por nitratos y metales pesados (Fe y Mn), y que corresponde al sector de Independencia y sus alrededores: parte de Recoleta, Conchalí y Renca (Toro, 2003). VULNERABILIDAD A LA CONTAMINACION DEL ACUIFERO Foster (1987) define la vulnerabilidad como la susceptibilidad del agua subterránea a ser afectada adversamente por una carga contaminante aplicada en la superficie. Esta definición conlleva a que la vulnerabilidad quede determinada por características intrínsecas de la zona no saturada. Para esta evaluación, se utiliza la metodología GOD (Foster, 1987; Foster e Hirata, 1988), debido principalmente a que tiene asociado un buen método para definir las cargas contaminantes

3 potenciales que podrían afectar al agua subterránea, y además, porque es un método simple de aplicar, que no necesita la generación de gran cantidad de información para ser evaluado, y entre los métodos de índices y superposición, es uno de los que arroja mejores resultados (Espinoza y Ramírez, 2002). GOD caracteriza la vulnerabilidad según los siguientes parámetros: G (groundwater hydraulic confinement) Se refiere al régimen hidráulico del agua subterránea o tipo de acuífero, que va desde la inexistencia de éste, hasta la categoría de acuífero libre, pasando por confinados, semiconfinados y cubiertos. Losa acuíferos libres son los más vulnerables, y en la zona de estudio se ubican aproximadamente desde Renca hacia el sur, mientras que los confinados se presentan hacia el norte, donde existen capas de limos y arcillas derivadas de la parte más distal del abanico del Mapocho. O (overlying strata) Considera las características de los estratos de la zona no saturada, evaluando por una parte, el grado de consolidación, y así indirectamente la presencia o ausencia de fisuras; y por otra, el tipo de litología presente, que evalúa indirectamente características como porosidad, permeabilidad y retención especifica de humedad. Los acuíferos de la zona son predominantemente arenosos a gravosos; sin embargo hacia el norte se concentra gran cantidad de materiales finos. D (depth to groundwater table) Corresponde a la estimación de la profundidad al nivel del agua, techo del acuífero en el caso de régimen confinante, o la profundidad del nivel freático en el caso de acuíferos libres. La profundidad al agua va aumentando desde el NO hacia el SE, llegando hasta 60 m. La generación del mapa GOD es realizada manualmente para 83 puntos, los cuales son pozos que poseen información estratigráfica. A cada uno de estos puntos se les asigna un índice de vulnerabilidad que es el resultado de la multiplicación de los tres factores anteriores, para finalmente interpolar estos valores y así obtener áreas que enmarcan a todos los puntos de igual vulnerabilidad. El resultado obtenido es el que se muestra en la Figura 1. FUENTES CONTAMINANTES La zona de estudio presenta un gran desarrollo de actividades que podrían convertirse en fuentes contaminantes de las aguas subterráneas. Para asignarles una carga contaminante se emplea el método POSH (Pollutant Origin and its Surcharge Hydraulical), que está asociado al método GOD de vulnerabilidad. El método POSH permite caracterizar las potenciales fuentes contaminantes sobre la base del tipo de actividad antrópica (urbana, industrial o agrícola), y una estimación de la probable carga hidráulica, de acuerdo al uso del agua en la actividad. Genera tres niveles cualitativos de carga: elevada, moderada y reducida.

4 Figura 1: Mapa de vulnerabilidad a la contaminación del acuífero norte de Santiago.

5 La información de las diversas fuentes está en manos de distintos organismos, con lo que su obtención se torna dificultosa. Además, en muchos de estos lugares la información no es de carácter público. A pesar de esto, los datos recolectados son de buena calidad para asignar cargas contaminantes. Las prácticas agrícolas, ubicadas al norponiente de la zona de estudio, constituyen una fuente de contaminación difusa, y producen contaminación por nutrientes y salinización de las aguas subterráneas principalmente, debido al uso de fertilizantes y pesticidas, los tipos de cultivos, la eficacia en el riego y la mala calidad sus aguas. Las industrias se concentran en las comunas del centro sur del área de estudio, y a lo largo de las principales carreteras. Producen contaminación por metales pesados o microorganismos tóxicos (Foster et al, 2002). Se les asigna una carga según el tipo de actividad económica dado por el código CIIU (ya que esto controla la probabilidad de que ciertos contaminantes estén presentes en sus descargas), y por el volumen de los efluentes descargados. Existe un gran número de lugares que guardan combustibles, estaciones de servicio y consumos propios (almacenamientos de combustibles de particulares), los que mayoritariamente presentan una elevada carga contaminante debido al manejo de compuestos altamente peligrosos, que provocarían al acuífero una contaminación por metales pesados. Los lugares de disposición de desechos sólidos industriales (RIS) tienen una carga moderada a elevada, evaluada en base al nivel de peligrosidad de los residuos y a la cantidad almacenada. Se destaca la presencia de sustancias químicas altamente peligrosas como solventes o ácido sulfúrico, en algunos de estos. Se le asigna a los cementerios una carga contaminante reducida, sin importar el modo de disposición de los cuerpos (directamente al suelo, o en nichos), ya que éstos generan sólo una cantidad relativamente pequeña de contaminación microbiológica sobre un área restringida. En la zona, existen vertederos tanto legales como ilegales. De acuerdo al origen de los residuos (domiciliarios, de construcción, inertes o industriales) y al volumen de ellos, se les asigna una carga contaminante. La zona de estudio es altamente urbanizada, teniendo una cobertura de alcantarillado completa en la mayor parte de las comunas, por lo que el saneamiento no representa una fuente contaminante de importancia. RIESGO DE CONTAMINACION DEL ACUIFERO El peligro de contaminación del agua subterránea es definido por Foster et al (2002) como la probabilidad de que un acuífero experimente impactos negativos por causa de una actividad antrópica a tal nivel que el agua llegue a ser inaceptable para el consumo humano, de acuerdo a las normas de calidad del agua potable de la Organización Mundial de la Salud.

6 Para la evaluación en términos prácticos de este peligro, se superpone el inventario de carga contaminante con el mapa de vulnerabilidad, y de acuerdo a la siguiente matriz, se le asigna a cada fuente un valor cualitativo de riesgo (Figura 2): BAJA MODERADA ALTA REDUCIDA MODERADA ELEVADA : Riesgo Alto 2: Riesgo Intermedio 3: Riesgo Bajo Figura 2: Matriz de evaluación de riesgo a la contaminación de un acuífero. De acuerdo a esto, los resultados de riesgo obtenidos para fuentes urbanas, industriales y agrícolas, se despliegan en tres tipos de mapas, que se observan en las Figuras 3, 4 y 5. CONCLUSIONES Y DISCUSIONES La zona norte de Quilicura y Huechuraba, y una pequeña área al sur de Renca, presenta vulnerabilidad nula a la contaminación, debido a la gran protección dada por las arcillas de la zona no saturada, que le confiere al acuífero un carácter confinado. El área comprendida entre Recoleta norte, Conchalí y Renca presenta vulnerabilidad baja a la contaminación, dada por la protección que le confiere al acuífero la Unidad Hidrogeológica A, que en esta parte presenta mayores intercalaciones de materiales gruesos. Baja vulnerabilidad se tiene también en la zona aledaña al cerro San Cristóbal y que abarca parte de Recoleta e Independencia; este resultado es causado principalmente por las grandes profundidades a las que se encuentra el agua. El resto de la zona de estudio presenta vulnerabilidad moderada, provocada por la presencia de la Unidad Hidrogeológica B, compuesta por materiales permeables, que no actuarían en el retardo de los contaminantes hacia el agua subterránea. Una pequeña área en Conchalí queda definida como de alta vulnerabilidad, debido fundamentalmente por la medición del nivel estático de un pozo somero, que difiere de los adyacentes. Las actividades localizadas en las comunas de Cerro Navia, Quinta Normal, Independencia, Recoleta, Santiago y Providencia, especialmente aquellas que almacenan combustibles, y las industrias con CIIU 35 (industrias químicas), representan el mayor riesgo a la contaminación del acuífero, debido al manejo de sustancias altamente tóxicas y a que se encuentran en la zona más vulnerable del acuífero. Las actividades agrícolas, a pesar de su amplia distribución areal, representan un riesgo de tipo intermedio, debido principalmente a la presencia en estas zonas de

7 materiales muy finos que protegerían al acuífero en caso de existir algún tipo de contaminación, a pesar de que el nivel del agua subterránea no sobrepasa los 20 m de profundidad. La causa de esta contaminación serían los tipos de cultivos involucrados y los ineficientes sistemas de irrigación. En el caso de las fuentes de contaminación puntuales los mapas de riesgo son de tipo puntuales, lo que se explica debido a que, si existiera contaminación, las plumas generadas por aquellas fuentes serían menores arealmente a la representación del punto en el mapa, ya que éstas tienden a estabilizarse, y no siguen propagándose indefinidamente. Dada la escasa utilidad que presentan estos mapas ante políticas de planeamiento ambiental, se diseñan mapas areales, que muestran la densidad de puntos de riesgo alto e intermedio, los que permiten identificar las zonas más afectadas por aquellas fuentes. Para la actividad agrícola sí es posible confeccionar un mapa de riesgo areal puesto que es una fuente difusa. Se recomiendan estudios más detallados acerca de cantidades y tipos de pesticidas y fertilizantes utilizados en la zona, para una mejor evaluación de su carga contaminante y riesgo asociado; complementar la información de las fuentes industriales, con la calidad de las descargas, y las industrias que infiltran directamente al suelo o cauce superficial; y además conocer el uso histórico de los suelos, en cuanto a cobertura del alcantarillado e industrias que han sido cerradas, lo que también podría haber introducido en el pasado una importante carga contaminante. Con respecto a las fuentes que poseen información, tanto gubernamentales como privadas, es necesario lograr políticas de cooperación mutua entre los organismos involucrados en estudios ambientales y los primeros; sólo así se podrán llevar a cabo con éxito los trabajos de prevención de contaminación, lo cual es tarea de todos. Es importante señalar que a la larga, todos los acuíferos son vulnerables a contaminantes persistentes en el tiempo y no degradables. Incluso, aquellos acuíferos considerados como de menor vulnerabilidad a la contaminación, tienden a ser los más difíciles de rehabilitar una vez contaminados, por lo que es posible definir que no existe ninguna zona en donde no se vea afectado el recurso acuífero, cuando existe una presencia permanente de algún tipo de contaminante conservativo y persistente en el medio. REFERENCIAS Espinoza, C. y J. Ramírez Análisis Comparativo de Técnicas de Evaluación de Vulnerabilidad de Acuíferos. Aplicación a la Zona Norte de la Ciudad de Santiago. II Seminario-Taller. Protección de Acuíferos Frente a la Contaminación: Caracterización y Evaluación. Cuba. Fernández, J Estudio Geológico- Ambiental Para la Planificación Territorial del Sector Tiltil- Santiago. Tesis y Memoria de Título de Geólogo. Universidad de Chile. Departamento de Geología, Santiago, Chile. 127 pp. Foster, S Fundamental concepts in aquifer vulnerability, pollution risk and protection strategy. En: W. van Duijvenbooden and H. G. Van Waegeningh, eds. Vulnerability of soil and groundwater to pollutants. TNO. The Hague. P Foster, S. E Hirata, R Groundwater pollution risk assessment. Pan American Center for Sanitary Engineering and Environmental Sciences, Lima, Peru, 79 p. Foster, S., Hirata, R., Gomes, D., D Elia, M. Y Paris, M Groundwater Quality Protection. A guide for water utilities, municipal authorities and environmental agencies. The World Bank. 101 pp. Washington, D. C. Toro, P Evaluación del riesgo de contaminación de la parte norte del acuífero de Santiago. Memoria de Título de Geólogo. Universidad de Chile. Departamento de Geología. Santiago, Chile. 128 pp. Wall, R., Sellés, D. y Gana, P Area Tiltil- Santiago, Región Metropolitana, Servicio Nacional de Geología y Minería. Mapas Geológicos Nº 11, escala 1: , 1 anexo, Santiago.