Resultados de los análisis hidrogeoquímicos e isotópicos llevados a cabo en el marco del proyecto SAG-PY

Transcripción

1 Resultados de los análisis hidrogeoquímicos e isotópicos llevados a cabo en el marco del proyecto SAG-PY SAG-PY Sara Vassolo Resumen La zona de studio del proyecto Sistema Acuífero Guaraní en el Paraguay - SAG-PY abarca el sudeste del Paraguay e incluye parte de los Departamentos de Alto Paraná, Caaguazú, Misiones y Ñeembucú y casi la totalidad de los Departamentos de Itapúa, Caazapá y Guairá. En el marco del proyecto se llevó a cabo un muestreo sistemático del agua subterránea destinado a análisis completo de aniones y cationes, así como tráceres metálicos. Los resultados obtenidos permiten una caracterización de las aguas referente a su contenido mineral y así describir la dirección del flujo. Complementariamente se ejecutaron análisis isotópicos (deuterio, tritio, oxígeno-18 y carbono- 14) en 10 pozos profundos así como en una muestra de agua de río y una de agua de manantial (en estas dos últimas muestras no se llevó a cabo la medición de 14C). Estos análisis permitieron la determinación de la edad del agua subterránea, es decir el tiempo que ha pasado desde que tuvo lugar la recarga. Con esta herramienta se confirmaron los resultados de la hidrogeoquímica. Así es posible fijar el modelo conceptual inicial de la zona de estudio, el cual indica que la recarga se produce en las zonas aflorantes de la Formación Misiones dentro del Paraguay. El agua subterránea fluye con dirección oeste sudoeste hasta alcanzar el Río Paraná que actuaría como zona de descarga.

2 El proyecto SAG-PY El proyecto Sistema acuífero Guaraní en el Paraguay (SAG-PY) es un proyecto que está siendo ejecutado conjuntamente por la Secretaría del Medio Ambiente (SEAM), a través de la Dirección Nacional para la Protección y Conservación de los Recursos Hídricos (DNPCRH), y el Servicio Geológico Alemán (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe - BGR). La finalidad del proyecto es mejorar los conocimientos hidrogeológicos relacionados con el mencionado sistema acuífero en el Paraguay. Debido a la extensión que el sistema tiene dentro del país, se decidió en un principio concentrar los esfuerzos en una zona de estudio predefinida. Esta zona abarca parte de los Departamentos de Alto Paraná, Caaguazú, Misiones y Ñeembucú y casi la totalidad de los Departamentos de Itapúa, Caazapá y Guairá (Fig.1). Figura 1. Ubicación de la zona de estudio del SAG-PY. En este trabajo se considera que el sistema acuífero Guaraní está compuesto por (Fig.2): Areniscas de origen pérmico en la base, superpuestas por areniscas de origen triásico-jurásico (formación Misiones) y en parte cubiertas por basaltos de origen cretásico (formación Alto Paraná) 2

3 Figura 2. Geología de la zona de estudio. En los dos primeros años del proyecto se efectuó una serie de tareas que incluyen, entre otras, la recolección de datos publicados, el censo de pozos, la toma de muestra de agua para análisis físico-químicos e isotopía y la ejecución del mapa base digital de la Región Oriental del Paraguay. En este trabajo se presentan primeros los resultados de los análisis químicos e isotópicos. Finalmente se desarrolla un primer modelo conceptual sobre la situación hidrogeológica de la zona de estudio. Hidrogeoquímica de la zona de estudio Una vez efectuado el censo de pozos existentes en la zona de estudio se muestrearon 68 pozos profundos (profundidad mayor a 60 m), 2 pozos someros y 10 localidades de agua superficial. Los puntos muestrados fueron elegidos con el fin de cubrir la zona de estudio de la forma más homogénea posible (Fig.3). Los análisis correspondientes fueron efectuados en el laboratorio del BGR y los resultados, representados en el diagrama Piper, muestran una gran heterogeneidad en la composición química de las aguas (Fig.4). Si bien la mayoría de los pozos que extraen agua de la formación Misiones (acuífero Misiones) contienen agua del tipo bicarbonatado-cálcicomagnésico, hay algunos pozos que contienen aguas mucho más mineralizadas. En los alrededores de Coronel Bogado por ejemplo, las aguas se caracterizan por ser del tipo bicarbonatado-sódico, mientras que en la zona de Ciudad del Este las aguas son del tipo sulfatado-sódico-clorurado. Esta variabilidad en la composición química también es válida para los pozos que extraen agua de la formación Alto Paraná (acuífero Alto Paraná). 3

4 Figura 3. Ubicación de los puntos muestreados para análisis físico-químicos. Figura 4. Diagrama Piper con los resultados de las muestras tomadas en la zona de estudio del SAG- PY. 4

5 En general las aguas del sistema acuífero en la zona de estudio son de muy buena calidad. La concentración de nitrato, medido como NO - 3, sólo supera los 25 mg/l en dos muestras: 26.6 mg/l en un pozo en Ciudad del Este y 29 mg/l en un pozo en Puerto Presidente Franco, ambos pozos relativamente someros en el basalto. Estas concentraciones son evidentemente debidas a contaminaciones puntuales, ya que pozos localizados en las inmediaciones no presentan nitrato. Una concentración de 25 mg/l de nitrato es considerada como normativa. Pozos con concentraciones de nitrato por encima de 25 mg/l deben ser observados con asiduidad y deben tomarse medidas para evitar que la concentración siga aumentando. Internacionalmente se considera que el valor máximo límite permitido para el nitrato es de 50 mg/l. Por otro lado, todos los pozos muestreados en la zona de Ciudad del Este presentan valores de flúor muy por encima del valor máximo límite permitido de 1.5 mg/l. Estas concentraciones son de origen geogénico, es decir debidas a las condiciones hidrogeológicas del lugar. En esta región las areniscas de la formación Misiones están cubiertas por espesores considerables de basalto (380 a 800 m) y por lo tanto sometida a grandes presiones. Todos los pozos que han sido perforados hasta alcanzar las areniscas Misiones presentan artesianismo y sus aguas son del tipo sulfatado-sódico-clorurado. Evidentemente las aguas en esta región circulan muy lentamente y por lo tanto están en condiciones de absorver los minerales de las rocas adyacentes. Utilizando PhreeqC-2 (USGS) y teniendo en cuenta la presencia de calcita (CaCO 3 ), fluorita (CaF 2 ), mirabilita (Na 2 SO 4 *10H 2 O) y halita en las rocas adyacentes, se pudieron modelar los procesos químicos que tienen lugar en el agua subterránea partiendo de Juan O Leary con aguas sin flúor hasta llegar a Ciudad del Este con una concentración de flúor de 4 mg/l. Procesos similares han sido publicados para el estado de Sao Paulo, Brasil (Stracek & Hirata, 2000). Cabe mencionar también la presencia de arsénico con concentraciones que alcanzan el valor máximo límite permitida de 0.05 mg/l en pozos que obtienen agua del pérmico. Un modelo de la situación hidroquímica demostró que estos altos valores, también de origen geogénico, se deben a procesos de reducción de goethita (hidróxido de hierro) enriquecida con arsénico. Figura 5. Caracterización de las aguas subterráneas en la zona del SAG-PY. Todos estos resultados permiten delinear distintas zonas dentro del área de estudio según sus características hidrquímicas (Fig.5) y establecer una dirección de flujo de las aguas 5

6 subterráneas. Según esta caracterización química de las aguas subtarráneas, la recarga se produce en la zona de afloramiento de la formación Misiones, y el flujo principal es hacia el Río Paraná, el cual actuaría como descarga del acuífero. Isotopía de la zona de estudio Paralelamente se muestrearon 7 pozos profundos del acuífero Misiones, 3 pozos profundos del acuífero Alto Paraná y 2 localidades de agua superficial para análisis isotópicos: tritio, deuterio, oxígeno-18 y carbono-14 (Fig.6). Figura 6. Ubicación de los puntos muestreados para análisis isotópicos. El gráfico de la Fig.7 muestra la relación entre oxígeno-18 ( 18 O) y deuterio ( 2 H). La línea en azul representa la línea meteórica local basada en unas pocas mediciones y muestra un leve enriquecimiento en 2 H. Esto se debe a procesos de evaporación que tienen lugar en las nubes, antes que se produzca la precipitación. Es de destacar que las aguas superficiales tienen un enriquecimiento de 18 O y 2 H comparadas con las de lluvia, mientras que las aguas subterráneas son aún más pesadas. Similarmente se representaron los valores de tritio ( 3 H) y carbono-14 ( 14 C) (Fig.8). En este caso los pozos correpondientes a la zona de Ciudad del Este, San Juan Nepomuceno, Coronel Bogado y Puerto Capitán Mesa muestran aguas que carecen tanto de tritio como de 14 C y por lo tanto tienen mucha antigüedad. Los demás pozos extraen aguas que fueron recargadas en épocas más recientes y, si bien muestran relativamente bajos tenores de tritio, tienen una cierta concentración de 14 C. Finalmente, la Fig.9 muestra las edades de las aguas subterráneas calculadas teniendo en cuenta el método del carbono-14 ( 14 C). Estos valores verifican los resultados descritos en el párrafo anterior, así como la caracterización hidrogeoquímica de la región representada en la Fig.5. 6

7 Isotopía de la zona de estudio 0 δ 2 H = δ 18 O R 2 = δ 2 H Minga Guasu Cdad.del Este Pto.Capitán Mesa Cnel.Bogado San Juan Nepomuceno δ 2 H = 8.17 δ 18 O (global meteoric line) δ 18 O Figura 7. Deuterio-oxígeno-18 en la zona de estudio. Isotopía en la zona de estudio H (TU) 2 aguas mezcla Cdad.del Este Cnel.Bogado Minga Guasu Pto.Capitán Mesa S.J.Nepomuceno C (pmc) Figura 8. Tritio-carbono-14 en la zona de estudio. 7

8 Figura 9. Edad de las aguas subterráneas en la zona de estudio según el método del carbono-14. Modelo Conceptual Los resultados presentados más arriba permiten la elaboración de un primer modelo conceptual de la zona de estudio que puede resumirse como sigue (Fig.10): Se parte de la premisa que el sistema está compuesto por areniscas pérmicas en la base superpuestas por areniscas de la formación Misiones y posteriormente por basaltos dela formación Alto Paraná. La pricipal recarga de las areniscas Misiones tiene lugar en la zona de afloramiento de la formación, pero probablemente también hay una recarga mucho menor a través de los basaltos fisurados que la recubren. Según el análisis del caudal de estiaje la recarga total sería de por lo menos 100 a 130 mm/a El flujo subterráneo es en dirección oeste-este hacia el Río Paraná. Teniendo en cuenta los resultados de los estudios efectuados en el Brasil (Straceck & Hirata, 2000), el Río Paraná recibe gran parte de la descarga del sistema y actúa como divisoria de aguas. 8

9 Río Paraná basalto Alto Paraná areniscas Misiones areniscas pérmicas? Figura 10. Modelo conceptual del sistema acuífero en la zona del SAG-PY Conclusiones Las tareas efectuadas en el proyecto SAG-PY durante los dos primeros años permitieron una caracterización del agua subterránea del sistema acuífero Guaraní en la zona de estudio. En general puede decirse que el agua subterránea es de buena calidad. Existe una baja contaminación con nitratos, con valores que superan los 25 mg/l en sólo 2 pozos. Debido a contaminación geogénica, los pozos en la zona de Ciudad del Este presentan altísimos contenidos de fluor y los pozos que extraen agua del pérmico presentan elevadas concentraciones de arsénico. Los resultados de los análisis isotópicos confirman los resultados hidroquímicos. Por otro lado indican que la recarga se produce con precipitaciones que han sufrido evaporación. Las aguas en la zona de Ciudad del Este, en Coronel Bogado, San Juan Nepomuceno y Puerto Capitán Mesa presentan edades que superan los años. El modelo conceptual indica que las areniscas Misiones reciben recarga principalmente en la zona de afloramiento. El flujo subterráneo es hacia el Río Paraná que recibe parte de la descarga del acuífero y por lo tanto actúa como divisoria de aguas. El proyecto prevé continuar con los estudios e incluir la zona norte de la Región Oriental del Paraguay. Se espera que los resultados de estos estudios mejoren el modelo conceptual establecido en estos dos primeros años. Literatura PhreqC-2 (USGS) Autores: Appelo, C.A.J. & Postma, D. (2005): Geochemistry, Groundwater and Pollution, 2nd edition, A.A. Balkema, The Netherlands, 649 p. Stracek, O., Hirata, R. (2000): Geochemical and stable isotopic evolution of the Guarani Aquifer System in the state of São Paulo, Brazil. Hydrogeology Journal 10: