Figura 1. Área de estudio y transectas de suelos seleccionadas.
Figure 1. Study area and selected soil transects.
GEODISPONIBILIDAD DE ARSÉNICO, HIERRO Y SODIO EN SUELOS DE LA CUENCA "EL DIVISORIO'' (BUENOS AIRES, ARGENTINA)
SILVANA LETISIA DÍAZ1; MARÍA DEL CARMEN BLANCO1*; ERICA SUSANA SCHMIDT1; NILDA MABEL AMIOTTI1-2 & MARTÍN EDUARDO ESPOSITO1-3
1 Depto. de Agronomía-Universidad Nacional del Sur. San Andrés 800, (8000) Bahía Blanca
2 CERZOS-CONICET
3 CONICET
*Autor de contacto: mcblanco@criba.edu.ar
Recibido: 25-03-15
Recibido con revisiones: 14-07-15
Aceptado: 19-08-15
RESUMEN
Concentraciones As >10 ug L-1 en aguas de bebida perjudican la salud humana y limitan la producción agrícola-ganadera ya que el As puede integrarse luego a las cadenas alimentarias. El objetivo de este trabajo es cuantificar los contenidos totales de As, Fe a Feox y Na en suelos-sedimentos a través de los que circula el agua de precipitación alimentando el acuífero freático en la cuenca del Arroyo El Divisorio. Se hipotetizó que el As total geodisponible y su distribución espacial responde a la dinámica sedimentaria. El Feox controla la As-transferencia y el Na determina pHs alcalinos que favorecen la movilidad y acumulación de As elevado (> 10 u,g L-1) en el agua. Se efectuó un Análisis de Componentes Principales (CP) en la fase sólida. En el agua freática se determinó As (u,g L-1) y otros elementos (F, B, V). La geodisponibilidad de As fue normal (5,10-20,7 mg kg-1) con máximos en la cuenca media-baja coincidentes con excesivo As (>10 u,g L-1) en las aguas freáticas. CP1 y CP2 explican el 60% de la variabilidad total. Na (-0,70) y As (0,72) contribuyen a CP1, el Fetotal (0,81) fue más relevante para CP2 y Feox (0,71) aportó a CP3. Fet l y Feox geodisponibles no correlacionaron significativamente (p>0,73). Feox funcionaría como fuente o como sumidero de As. El decrecimiento de Na geodisponible redundó en concentraciones de Na y pHs más elevados en el acuífero de la cuenca media-baja donde un 97,3% de las aguas tuvieron elevado As (10-110 ug L-1), B (120-1420 ug L-1), F (20-4880 ug L-1) y V (40800 u,g L-1). El As incrementó en el sentido del flujo hasta > 10 u,g L-1 en la descarga del acuífero y en la desembocadura del arroyo en el Embalse Paso de las Piedras.
Palabras clave. Fase sólida, geodisponibilidad de As, Fe y Na, aguas freáticas, hidroquímica y distribución de As.
GEOAVAILABILITY OF ARSENIC, IRON AND SODIUM IN SOILS OF "EL DIVISORIO" BASIN (BUENOS AIRES, ARGENTINA)
ABSTRACT
Arsenic concentration > 10 mg L-1 in drinking water harms human health and limits agriculture and livestock production since As can be integrated laterally into food chains. The objective of this work is to quantify As, Fet l, Feox and Na in soil-sediments through which rainfall water circulates, feeding the phreatic aquifer in El Divisorio brook basin. The hypothesis postulates that total geoavailable As and its spatial distribution respond to sedimentary dynamics. The Feox controls As transference to waters and Na determines alkaline pHs that also favours mobility and accumulation of elevated As (> 10 u,g L-1) into the aquifer. Three soils in the upper basin (high, terrace and alluvial plain) and four soils in the middle-lower basin (interfluve plain, valley slope, terrace, and alluvial plain) were described. Total contents of As, Fe and Na and iron oxides were determined in the whole horizon sequence of all the selected profiles. As (u,g L-1) and other elements were measured in the phreatic water through HG-ICP. A Principal Components analysis was performed in the solid phase. As geoavailability was normal (5.10-20.7 mg kg-1) with maximun levels in the middle-lower basin coinciding with excesive As (>10 u,g L-1) in phreatic waters. CP1 and CP2 explain 60% of total variability. Na (-0.70) and As (0.72) contribute to CP1; Fetotal (0.81) was more relevant to CP2 and Feox (0.71) contributed to CP3. Fe a and Feox do not correlate significantly (p>0.73). Feox behaves as a sink or as a source of As. A decrese in geoavailable Na resulted in higher Na concentrations and pHs in the aquifer of the middle-lower basin. 97.3% of the phreatic waters had elevated As (10-110 |ig L-1), B (120-1420 |ig L-1), F (200-4880 ug L-1) and V (40-800 |ig L-1). Arsenic increased in the direction of the flow towards the S and SE up to > 10 u,g L-1 in the aquifer's discharge and at the mouth of the brook into Paso de la Piedras Dam.
Key words. Solid phase, As, Fe, and Na geoavailability, phreatic waters, hydrochemistry and As distribution.
INTRODUCCIÓN
La llanura Chaco-Pampeana es una amplia región geomórfica de más de 1 millón de km2, en la que las aguas subterráneas hospedadas en los acuíferos loéssicos del Terciario y Cuaternario, generalmente de tipo oxidante, presentan problemas de calidad significativos debido a una alta salinidad y dureza, conjuntamente con la presencia de oligoelementos potencialmente tóxicos (As, F, B, V, etc.). Además, la composición hidroquímica tiene un muy amplio intervalo de variación y esta variabilidad temporal y espacial es considerable aún en distancias de unos pocos kilómetros (Nicolli et al., 2012). En esta región, la provisión de agua potable y segura en áreas rurales, periurbanas e incluso urbanas, se ve afectada por estos contaminantes naturales que limitan su aptitud tanto para el consumo humano y también del ganado como para el desarrollo de proyectos de irrigación (Bundschuh et al., 2008 a).
Los recursos hídricos superficiales y subterráneos presentan arsénico en niveles superiores al umbral aceptado (OMS; USEPA; CAA; <10 pg L-1) ocasionando toxicidad particularmente en el acuífero freático el que, por su fácil acceso, es el más explotado por la población que carece de conexión a las redes de agua potable. La ingesta prolongada de aguas con As elevado implica un riesgo potencial para la salud pública y en algunas regiones de la Argentina ha conducido al desarrollo de Hidroarsenicismo Crónico Regional Endémico (HACRE) afectando a un elevado número de personas el que, considerando el límite > 10 |jg L-1, se ha estimado según Bundschuh et al. (2008 b) y Nicolli et al. (2012) entre 2-8 millones de habitantes. El elevado arsénico, en asociación con otros oligolementos (F, V, etc) en el agua de bebida se convierte en un riesgo importante para los usuarios. Además, puede afectar el ganado y los cultivos generando en ellos efectos tóxicos o acumulándose formando posteriormente parte de las cadenas alimentarias (Nriagu, 1994).
En adición al impacto directo del consumo de agua con excesos de As en la salud pública, la arsenotoxicidad ha generado interés a raíz de la transferencia del ión As desde los suelos y el agua hacia los cultivos, el ganado y su posterior incorporación a la cadena de alimentación humana (Xie y Naidu, 2006). Investigaciones realizadas en la Argentina han detectado altos valores de As total en grano de arroz para las zonas del norte de la provincia de Entre Ríos, los que resultaron muy superiores a los contenidos hallados en los suelos. A raíz de la forma de cultivo, el arroz absorbe mayores cantidades de As que otros cereales. En algunas
circunstancias, su concentración en los granos junto con dietas de mediano a alto consumo de arroz, podría llevar a una ingesta diaria de niveles no deseados, superiores a los recomendados por la Organización Mundial de la Salud (Quintero, 2015 en http://argentinainvestiga.edu.ar). Por otra parte, la irrigación de cultivos de soja aplicando aguas con altas concentraciones de arsénico ocasiona sensibles decrecimientos en el rendimiento, efecto potenciado por la coexistencia de As con F también elevado (Bustingorri y Lavado, 2014; Armendariz et al., 2014).
El As excesivo en los acuíferos freáticos del sur bonaerense está vinculado con su geodisponibilidad en los sedimentos loéssicos calcáreos del Pampeano (Plio-Pleistoceno) y en los materiales Post-Pampeanos (Holoceno) de tipo loéssico y origen eólico, con o sin retransporte aluvial, integrantes de las secuencias pedo-sedimentarias en las que se aloja el acuífero freático (Blanco et al., 2006; Nicolli et al,, 2012, 2014). La hidroquímica de la zona no saturada está vinculada, al menos parcialmente, a la composición mineralógica de los suelos y sedimentos más superficiales. Por ende, la participación edáfica respecto del aporte y la distribución de elementos contaminantes hacia los acuíferos freáticos es relevante (Blanco et al., 2007).
Diversos autores han vinculado los excesos de As en los acuíferos pampeanos a la existencia de vidrio y de ceniza volcánica (Nicolli et al., 2012, 2014). Si bien minerales de origen volcánico y proporciones variables de vidrio volcánico, particularmente de tipo ácido, coexisten en la asociación mineral del loess y de los sedimentos loess-deri-vados, en esta región no se han reconocido espesas capas de cenizas volcánicas intercaladas en la sucesión sedimentaria. A pesar de las concentraciones excesivas de As y otros oligoelementos que eventualmente pueden registrarse en el agua, sus contenidos en la fase sólida del loess en general y del vidrio volcánico en particular son usualmente normales ó ligeramente más elevadas y homologables a los tenores registrados para la corteza terrestre (2-6 ppm; Rankama y Sahama, 1962; Morrás et al., 2002). La fuente de aporte de As y su permanencia en el acuífero incrementando la concentración hasta niveles de toxicidad está críticamente relacionada con su partición en las fracciones gruesa y fina del suelo conjuntamente con las condiciones físico-químicas de la fase acuosa. El comportamiento del As subsecuente a su liberación de la estructura cristalina, resulta complejo y está influenciado por los procesos de adsorción y desorción ocurrentes en la fracción granulométrica más fina. Los constituyentes del suelo que adsorben importantes cantidades de As son los óxidos, las arcillas y la materia orgánica (Violante y Pigna, 2002; Wenzel y Blum, 1992).
Se planteó como hipótesis de trabajo que la geodispo-nibilidad del ión As total y su distribución espacial en los suelos y sedimentos de la zona no saturada responden a la dinámica sedimentaria del A° El Divisorio. El Na condiciona el pH, factor que determina la disponibilidad, la transferencia y la acumulación del As en el agua, por otra parte, el Fe bajo sus formas oxidadas también controla los niveles de As transferidos al agua. El objetivo de esta presentación es cuantificar los contenidos de As, Fe , „ Fe y Na total oxJ en la fase sólida de los suelos-sedimentos a través de los que circula el agua de precipitación y alimenta el acuífero más superficial, o bien, se hallan en contacto directo con el agua freática, a fin de determinar las interrelaciones existentes entre ellos en distintas secciones de la cuenca.
MATERIALES Y MÉTODOS
La zona de estudio está emplazada en el sur de la provincia de Buenos Aires, abarca la cuenca endorreica del A° El Divisorio, situada en la porción meridional de la llanura pampeana y cubre un área de aproximadamente unos 400 km2 (Fig.1). Esta unidad se integra al Dominio morfoestructural del Positivo de Ventanía y disecta el piedemonte serrano y un tramo
de la llanura surventánica occidental (González Uriarte, 1984). El curso principal de la cuenca tiene una longitud de 40 km, colecta las aguas de la vertiente occidental de la Sierra de Pi-llahuincó y desemboca en el Embalse Paso de las Piedras, principal fuente de abastecimiento de agua potable para el consumo humano y uso industrial en las ciudades de Bahía Blanca y Punta Alta. Es de carácter permanente y su caudal es variable en función de la estacionalidad de las precipitaciones (Luque etal., 1979; Espósito et al, 2008).
El clima regional es transicional entre templado húmedo típico de la llanura pampeana y subhúmedo seco de estepa. La precipitación media anual es 750 mm y la temperatura media anual alcanza 14 °C, con promedios de 20 °C y 8 °C para verano e invierno, respectivamente (Paoloni et al, 1988). El edafoclima es údico transicional al ústico y térmico, con una distribución regular de la pluviometría en años normales. El Sistema de Ventania es el único relieve positivo en la planicie, el que actúa como centro de distribución de los flujos superficiales y subterráneos generados a partir de las precipitaciones (Paoloni et al., 1988).
Se seleccionaron dos toposecuencias situadas respectivamente en las cuencas alta y media-baja (Fig 1). Se describieron (Soil Survey Staff ,1993) tres suelos en la cuenca alta (loma, terraza, ladera) y cuatro en la cuenca media-baja (plano de in-terfluvio, ladera, terraza, llanura de inundación), se interpretaron los factores y los procesos pedogenéticos que gobiernan la
Figura 1. Área de estudio y transectas de suelos seleccionadas.
Figure 1. Study area and selected soil transects.
variabilidad espacial de los suelos y su posterior influencia en la distribución intracuenca de los elementos analizados para la fase sólida. A fin de analizar la geodisponibilidad de As y los otros elementos asociados (Fe , Fe „ Na) se colectaron muestras (n: 35) en siete perfiles de suelos-sedimentos: cuenca alta: tope de loma (A-Bw-BC-2Ckm), ladera del valle (A-AC-C1-C2-Ck) y terraza (A-Bw1-Bw2-BC-C1-2C2); cuenca media-baja:
interfluvio (A-Bt-BC-Ck), ladera del valle (A-Bt-BC-C-Ck),
terraza (A-Bt-BC-C1-C2) y llanura de inundación (A-A/C-Ab-AC-Cg-2C). El contenido total de As, Fe y Na se determinó mediante Análisis por Activación Neutrónica (INAA-Code 1D-Enhanced; límite de detección 0.05 ppm, flujo de neutrones: 7x1012 s-1; Actlabs-Canadá), en tanto, los óxidos de hierro se evaluaron mediante el método del ditionito citrato bicarbonato (Mehra y Jackson, 1960).
Paralelamente, se describió el sistema hidrológico y en cada sitio muestreado se colectaron muestras de agua conjuntamente con tres réplicas. Asimismo, se evaluaron las propiedades hidroquímicas con la finalidad de caracterizar el medio geoquímico en contacto con la fase sólida y de identificar zonas de acumulación de As excesivo en el agua subterránea. Las concentraciones de As (mg L-1) y otros elementos en la fase acuosa se determinaron mediante HG-ICP (límite de detección: 0,33 ppb). Posteriormente, se aplicó tratamiento estadístico de Análisis de Componentes principales (CP; InfoStat) en la fase sólida y se presentaron los resultados mediante gráficos Biplot.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Factores y Procesos pedogenéticos
La superposición de sedimentos eólicos y aluviales, el edafoclima y el relieve son factores de control de las múltiples relaciones suelo-paisaje en la cuenca del Arroyo El Divisorio. Los materiales parentales en los interfluvios corresponden a loess holoceno de texturas moderadamente finas, los que lateralmente cubren las laderas del valle y se extienden hacia las terrazas aluviales superponiéndose aquí a sedimentos aluviales. Los suelos de la cuenca alta tienen morfologías de tipo AC o Bw y resultan menos evolucionados que aquellos asociados a las geoformas de la cuenca media-baja. En este tramo, las secuencias vinculadas a los interfluvios y a las laderas del valle incluyen horizontes Bt. A raíz de un balance morfogénesis-pedo-génesis favorable a la primera y como consecuencia del aluvionamiento, las secuencias de horizontes de la llanura de inundación son poligenéticas, tienen horizontes Ab sepultados e incluyen discontinuidades litológicas y una capa de grava en la base del perfil. El horizonte Ab, oscuro, espeso y bien estructurado ha evolucionado bajo un régimen de mayor humedad contribuido por su posición en el paisaje o bien por condiciones paleoclimáticas más húmedas que las actuales en el área estudiada y puede por ello interpretarse como un relicto paleoclimático.
Los procesos pedogenéticos predominantes son la melanización que afecta a los horizontes A y Ab, la estructuración, la eluviación sin desarrollo de horizonte E y la ilu-viación de arcillas desde débil (Bw) a fuerte (Bt). La marcada calcificación secundaria generó cementación continua en el horizonte 2Ckm petrocálcico (tosca) situado en la base de los perfiles de los interfluvios. En tanto, condujo a la acumulación de calcita dispersa conjuntamente con rasgos calcáreos como calcitanes y concreciones en los horizontes Ck de las secuencias vinculadas a las laderas del valle. El horizonte petrocálcico denota la profundidad efectiva del suelo y es interpretado como un relicto paleoclimático, herencia de un paleoclima más árido que el actual semiárido templado (González Uriarte, 1984; Amiotti et al., 2001). El régimen ácuico que afecta a los suelos de la llanura de inundación origina un marcado proceso de gleyzación determinante de chromas <2 en la base del perfil.
Fase sólida: Análisis de CP
El coeficiente de correlación cofenética fue de 0,96 para el análisis de componentes principales realizado. Este valor es útil como medida de la calidad de la reducción lograda al calcular la correlación entre las distancias euclídeas en el espacio reducido y estas mismas distancias en el espacio original de dimensión dada por el número de variables originales (Di Rienzo et al., 2013). El análisis de correlación entre las variables estudiadas (As, Fe , Feox, Na) y las tres primeras CP permitió reconocer diferencias cuantitativas en la composición química de la fase sólida para las distintas secciones de la cuenca. Las dos primeras componentes principales (CP1 y CP2), las que facilitan la representación gráfica de los elementos determinados en cada horizonte en un mismo plano, explican el 60% de la variabilidad total. Las variables de mayor contribución a la CP1 fueron el Na (-0,70) y el As (0,72), para la CP2 la variable Fetotal (0,81) fue la de mayor relevancia, en tanto que Feox (0,71) fue el elemento de mayor contribución para la CP3 (Tabla 1).
A raíz de su partición en distintas fracciones granu-lométricas de la fase sólida, no se detectó una correlación significativa (p>0,73) entre las variables Fet y Feox geodisponibles, vinculándose el Fe fundamentalmente a los constituyentes primarios participantes como fuentes de aporte e identificados mayoritariamente en la fracción arena. En los suelos loéssicos y loess derivados del sur pampeano, la asociación mineral para esta fracción gra-nulométrica incluye minerales pesados que contienen hierro, identificándose ilmenita (FeTiO3) y magnetita (Fe3O4) entre los opacos, conjuntamente con augita {(Ca, Mg,Fe)2(Si,Al)2O6}, hornblenda verde {Ca2(Mg,Fe, Al)5 (Al,Si)8O22(OH)2}, hipersteno {(Fe, Mg)2Si2O6}, epidoto {Ca2(Al, Fe)3(SiO4)3(OH)} y escasa turmalina (Na,Ca) (Al,Fe,Li)(Al,Mg,Mn)6(BO3)3 (Si6O18).(OH,F)4 entre los transparentes (Blanco y Sanchez, 1994; Blanco et al.,2006; Díaz, en desarrollo). Los componentes oxidados del Fe (Feox) también se hospedan en las fracciones finas de los suelos estudiados (Blanco y Sanchez, 1994). La ausencia de correlación entre el As las restantes variables (Na, Fe , Fe ) pone de manifiesto que cada elemento se hospeda en diferentes constituyentes minerales. No obstante, el comportamiento del As posterior a su liberación de la estructura cristalina estaría controlado por las características del medio geoquímico y por la presencia de óxidos de hierro presentes en la fracción <2um.
La Figura 2 corresponde al biplot CP1-CP2 en el que se muestran contenidos de Fetotaly As registrados en perfiles situados en la toposecuencia de la cuenca media-baja, los que resultaron superiores a los respectivos promedios generales calculados para toda la cuenca. Estos valores, correspondieron particularmente a los horizontes AC (As: 20,7 mg kg-1) asociado a la llanura de inundación, BC (Fe : 49,9 mg kg-1) y Ck (Fetotal: 47,5 mg kg-1) vinculados al interfluvio.
La geodisponibilidad de As intracuenca (rango 5,1020,7 mg kg-1) registró contenidos normales o ligeramente elevados en algunos horizontes; el mínimo se consignó para el horizonte C del suelo asociado a la ladera del valle y el máximo para el horizonte AC de la secuencia asociada a la llanura de inundación de la cuenca media-baja. Los contenidos máximos de As hallados en la fase sólida para la cuenca media-baja se vinculan con excesos de As (>10 |jg L-1) en las aguas freáticas (Espósito et al., 2010). El vidrio volcánico es considerado la principal fuente de aporte de As a los acuíferos (Nicolli et al., 2012), no obstante, no sería el único constituyente que suministra este contaminante a los recursos hídricos del SO pampeano ya que junto con otros minerales de la fracción arena del loess Pampeano y Post-Pampeano constituyen la fuente primaria de provisión de As. Adicionalmente, la asociación mineral de la fracción arcilla conforma una fuente de aporte adicional de As al agua subterránea (Blanco et al., 2011).
Figura 2. Biplot CP1-CP2 en suelo-sedimentos.
Figure 2. Biplot CP1-CP2 in soil-sediments.
Por otra parte, los contenidos promedio de Na geodis-ponible en los suelos vinculados a las geoformas de la cuenca alta (18,2 mg kg-1) exceden ligeramente a los registrados en la cuenca media-baja (16,2 mg kg-1). En la primera, el suelo asociado a la ladera del valle arrojó un promedio de 22,4 mg kg-1 para el Na, comportamiento que obedecería a una mayor participación de plagioclasas calcosódi-cas {albita (NaAlSi3O8)}, andesina {(Na,Ca)(Si,Al)4 O8)} en la asociación mineral de la fracción más gruesa de los suelos para los tramos más altos de la cuenca.
El contenido de Na en la fase sólida de los suelos asociados a la cuenca media-baja registró un decrecimiento respecto de aquellos pertenecientes a la cuenca alta. Por ende, sería esperable una mayor concentración de Na y pHs más elevados en las aguas subterráneas de los tramos más bajos de la cuenca. La liberación del Na de la estructura mineral ha contribuido a una reacción neutra a fuertemente alcalina en la fase acuosa (pH: cuenca alta: 6,8; cuenca media-baja: 8,9). En tanto, la reacción del suelo resultó moderadamente alcalina en todas las posiciones intra-cuenca (pH del suelo, valores promedios; cuenca alta: 7,9; cuenca media-baja: 7,85).
En el segundo biplot, representado por las CP1 y CP3 (Fig. 3), las variables con un porcentaje de reconstrucción >50% son el Feox y el As (Tabla 2). Al igual que en el biplot CP1-CP2 se corrobora aquí un mayor contenido de As geodisponible en el tramo medio-bajo de la cuenca. En términos generales, también los Fe son más abundantes en la cuenca media-baja con un promedio de 134,4 mg kg-1 para el suelo situado en la llanura de inundación y un máximo de 1053,5 mg kg-1 para el horizonte A (Tabla 3).
Las trayectorias de los vectores de las variables As y Feox en el cuadrante inferior derecho muestran asociación entre ellos, lo que obedecería a la participación de ambos componentes en la fracción fina de los suelos estudiados. En condiciones oxidantes, el arsénico está presente como arsenato (As: V) adsorbido a los óxidos de hierro y también conformando iones complejos (Nicolli et al., 2012). La disponibilidad del As ligado a los componentes amorfos y microcristalinos de Fe es un importante factor de control de su biodisponibilidad en el agua y en los cultivos (Tang et al., 2007). Los óxidos de Fe tienen una alta capacidad para fijar As limitando su biodisponibilidad en el agua, sin embargo, el Fe ejerce un rol pivotante en la realidad del As. En el sistema sedimento-suelo-agua, la fracción óxidos de Fe ligado al As puede funcionar como una fuente o un sumidero de As pues su movilidad y transferencia a los sistemas hídricos está afectada por la distribución proporcional del As en cada una de las subfracciones del Fe (cristalino, microcristalino, amorfo), la valencia del As, la hidro-química y otros factores ambientales (Chuaping et al., 2015; Aredes et al., 2012; Giles et al.,2011; Mamindy-Pajany et al., 2011; Youngran et al., 2007).
Tabla 3. Contenidos de As, Na, Fe tot, Fe ox en la fase sólida de los suelos-sedimentos de la cuenca de A° El Divisorio
Table 3. Contents of As, Na, Fe tot, Fe ox in the solid phase of soil-sediments in the basin of El Divisorio stream.
|
Subcuencas |
Contenidos |
Contenidos |
|
|
máximos |
mínimos |
||
|
As |
Superior |
12,2 |
5,8 |
|
ppm |
Media-inferior |
20,7 |
5,1 |
|
Na |
Superior |
2,28 |
1,02 |
|
% |
Media-inferior |
2,13 |
0,91 |
|
Fe tot |
Superior |
3,99 |
2,07 |
|
% |
Media-inferior |
4,99 |
3,17 |
|
Fe ox |
Superior |
414,75 |
36,75 |
|
ppm |
Media-inferior |
1053,5 |
63,00 |
Acuífero freático: hidroquímica
Los acuíferos del sur pampeano están incluidos en secuencias de varios cientos de metros de sedimentos clásticos, los que conforman un sistema acuífero multicapa in-terconectado. El contexto geológico para el área estudiada se sintetiza en la Tabla 4.
El sistema hidrológico comprende una capa de sedimentos pelíticos impermeables localizados en la base (Formación Paraná: arcillas verdes; Mioceno; acuícludo), supra-yacida por espesos depósitos heterogéneos de sedimentos lóesicos eólicos y loessoides retrabajados de la Formación Pampeano (Plio-Pleistoceno) y Post-Pampeano (Holoceno), en las que se intercalan horizontes cálcicos y petro-cálcicos. La Formación Pampeano aloja en la base un acuitardo y, más cercano a la superficie, un acuífero freático recargado a partir de las precipitaciones (Paoloni etal.,2002; Nicolli et al., 2012). Los procesos de erosión-sedimentación sincrónicos con los cambios climáticos ocurridos particularmente durante el Cuaternario, y especialmente en el Holoceno, modelaron las cuencas fluviales e influyeron en sus regímenes hídricos. El mayor impacto de los climas áridos queda reflejado más notablemente en aquellas zonas que al presente evolucionan en las fajas semi-áridas y subhúmedas. El clima en función de la distribución de las precipitaciones y de la extensión de los ciclos húmedos y secos, la composición química del suelo-sedimento y el tiempo de residencia del agua influyen en la variabilidad espacio-temporal de la hidroquímica del acuífero (Blanco et al., 2006).
Tabla 4. Contexto geológico en la Cuenca del Arroyo El Divisorio.
Table 4. Geological context in El Divisorio brook basin.
|
POSICIÓN EN EL |
LITOLOGÍAS |
|
PAISAJE |
|
|
Loess eólico Pampeano |
|
|
Interfluvios |
coronado por tosca y |
|
Postpampeano |
|
|
Laderas de valle |
Sedimentos eólicos recientes |
|
Sedimentos loess derivados y |
|
|
Desembocadura |
aluviales del A°. El Divisorio |
|
y descarga |
y del fondo del Embalse Dique |
|
Paso de las Piedras |
Las concentraciones de Na en las aguas freáticas oscilaron entre 17 y 474 mg L-1, el pH varió entre 6,8 y 8,9, en tanto, el HCO3- arrojó valores entre 146,4 y 714,9 mg L-1 (Tabla 5). De acuerdo a Riverside (Depto. de Agricultura-USA), las aguas freáticas calificaron como sódicas bi-carbonatadas, alcalinas y ligeramente duras (Espósito, 2014). El 97,3% de las aguas freáticas registraron As superior al límite de referencia en el rango 10 -110 |jg L-1, los que coexisten con otros elementos traza perjudiciales B (120-1,420 pag L-1), F (200-4,880 mg L-1) y V (40- 800 pg L-1). Las concentraciones más elevadas de As se vincularon con incrementos en el contenido de Na, pH variable desde neutro hasta moderadamente alcalino y predominio del HCO3- y, al igual que en otras áreas de la llanura pampeana, la distribución espacial intracuenca muestra una amplia variabilidad (Smedley & Kinniburgh, 2002; Nicolli et al, 2012).
Si bien las concentraciones fueron elevadas para toda la cuenca, los mayores excesos indicadores del deterioro de la calidad del agua correspondieron a los sectores de la cuenca media-baja. La distribución geográfica del As en la fase acuosa muestra que el riesgo por concentraciones excesivas se incrementa hacia el sur en el sentido general del flujo y se extiende hacia el sudeste con los valores más altos en adyacencias de la descarga del acuífero y la desembocadura del arroyo en el Embalse Paso de las Piedras (Díaz et. al., 2014).
Tabla 5. Rango de valores de pH y concentraciones de As, B, F, V y HCO3 (mg L1) en el agua subterránea de la cuenca del A° El Divisorio.
Table 5. Range of pH values and As, B, F, V and HCO3 concentrations (mg L-1) in phreatic groundwaters in El Divisorio stream basin.
|
Subcuencas |
Máximos |
Mínimos |
|
|
As |
Superior |
0,09 |
0,01 |
|
Media-inferior |
0,12 |
0,01 |
|
|
B |
Superior |
0,88 |
0,12 |
|
Media-inferior |
1,42 |
0,60 |
|
|
F |
Superior |
3,21 |
0,20 |
|
Media-inferior |
6,60 |
0,67 |
|
|
V |
Superior |
0,80 |
0,04 |
|
Media-inferior |
0,80 |
0,14 |
|
|
HCO3 |
Superior |
646 |
146 |
|
Media-inferior |
715 |
431 |
|
|
pH |
Superior |
8,1 |
6,8 |
|
Media-inferior |
8,3 |
7,2 |
CONCLUSIÓN
La variabilidad intracuenca de la geodisponibilidad de As, Na, Fe , y Fe en la fase sólida de los sedimentos y materiales parentales de tipo loessico retransportados respondería a la dinámica sedimentaria (eólica y aluvial) conducente al transporte en suspensión y posterior de-positación de los minerales portadores en distintas posiciones de la cuenca del Arroyo El Divisorio. Los procesos pedogenéticos de oxidación contribuyen a la segregación de hierro en su forma oxidada (Feox) constituyente de la fracción arcilla. Las reacciones de hidrólisis de silicatos, reacciones redox y adsorción-desorción en el suelo controlan la liberación de As geodisponible en la estructura cristalina y su posterior concentración en la fase acuosa en función del tiempo de residencia del agua. La distribución de los contenidos de As intracuenca fue comparable y tuvo un ligero incremento hacia la sección media inferior. En tanto, la mayor proporción de Na en las áreas de la cuenca superior respecto del tramo inferior de la cuenca respondería a un mayor contenido de plagioclasas calco-sódicas entre los constituyentes minerales integrantes de la fase sólida. El Fe (fracción arena + arcilla) y Feox no estuvieron correlacionados y sus contenidos fueron mayores hacia la cuenca media-inferior a raíz del transporte (Fetotal), y la meteorización con subsecuente oxidación (Feox). En función de las características del medio geoquímico, la intervención de los Fe en los procesos de adsorción-desorción controla los niveles de As liberado a la fase acuosa.
La extracción del ión As y otros elementos de la fase cristalina elevó su concentración en solución hasta valores excesivos para la totalidad de la cuenca, los que se incrementaron longitudinalmente en el sentido de circulación del agua subterránea y resultaron aún más elevados hacia la descarga del acuífero coincidente con las áreas de la cuenca baja, comprobándose en este caso una concordancia entre As excesivo en el agua y los contenidos relativamente más altos en la fase sólida en el sentido del flujo. La variabilidad espacio-temporal del ión As y de la toxicidad asociada respondería a un mayor tiempo de residencia del agua en contacto con las litologías del acuífero y al desarrollo subsecuente de hidrólisis de silicatos, de procesos óxido-reducción, de adsorción-desorción y de formación de iones complejos en la fracción fina (<2 um) de suelos y sedimentos.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a la ANPCYT, al CONICET y a la SeCyT-UNS por el aporte de los subsidios destinados al desarrollo de esta investigación.
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