Resultados de los análisis hidrogeoquímicos e isotópicos

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 carbono14) 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.
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
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).
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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 SAGPY.
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En general las aguas del sistema acuífero en la zona de estudio son de muy buena calidad.
La concentración de nitrato, medido como NO3-, 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 (CaCO3), fluorita (CaF2), mirabilita
(Na2SO4*10H2O) 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
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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 (18O) y deuterio (2H). La línea en
azul representa la línea meteórica local basada en unas pocas mediciones y muestra un
leve enriquecimiento en 2H. 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 18O y 2H comparadas con las de lluvia, mientras que las aguas
subterráneas son aún más pesadas.
Similarmente se representaron los valores de tritio (3H) y carbono-14 (14C) (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 14C.
Finalmente, la Fig.9 muestra las edades de las aguas subterráneas calculadas teniendo en
cuenta el método del carbono-14 (14C). Estos valores verifican los resultados descritos en el
párrafo anterior, así como la caracterización hidrogeoquímica de la región representada en
la Fig.5.
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Isotopía de la zona de estudio
0
2
18
δ H = 8.0415 δ O + 12.557
2
R = 0.9922
-10
-20
2
18
δ H = 8.17 δ O + 11.27
(global meteoric line)
-30
2
δH
Minga Guasu
Cdad.del Este
Pto.Capitán Mesa
Cnel.Bogado
-40
San Juan Nepomuceno
-50
-60
-70
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
δ18O
Figura 7. Deuterio-oxígeno-18 en la zona de estudio.
Isotopía en la zona de estudio
3.5
3
2.5
2
aguas mezcla
H (TU)
1.5
3
Cdad.del Este
1
Cnel.Bogado
0.5
0
Minga Guasu
S.J.Nepomuceno
Pto.Capitán Mesa
-0.5
0
10
20
30
40
50
14
60
70
80
90
100
C (pmc)
Figura 8. Tritio-carbono-14 en la zona de estudio.
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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.
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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 20000 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: 643 – 655.
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