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Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 9(20): 56-75 2018
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1 Análisis hidroquímico y evaluación de la calidad agua subterránea del acuífero
Zimatlán, Oaxaca, México.
Hydrochemical analysis and groundwater quality evaluation of the Zimatlán aquifer,
Oaxaca, Mexico.
1*Elsa Mendoza-Amézquita y 1Jens Andreas Seim.
1Universidad del Istmo, Oaxaca. Ciudad Universitaria S/N, Barrio Santa Cruz, 4a. Sección Sto.
Domingo Tehuantepec, Oaxaca., México C.P. 70760. Tel. (971) 5224050 Ext. 120.*Correo e:
RESUMEN. Se investigó la calidad del agua subterránea en doce pozos pertenecientes al
acuífero Zimatlán en el Valle de Oaxaca mediante la determinación de los parámetros
fisicoquímicos por métodos potenciométricos, volumétricos y espectrofotométricos,
bacteriológicos utilizando los métodos rápidos Colilert y elementos traza con potencial
tóxico por espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-
OES). El análisis de arsénico (As) se determinó generando la arsina y posteriormente se
cuantificó por absorción atómica. Los resultados indican que en más del 80% de pozos
analizados se exceden los límites permisibles para hierro y manganeso de acuerdo a la
norma oficial mexicana (NOM 127-SSA1-1994). En tres pozos se excedió el límite
permisible para As (25 µg/L), en un pozo para flúor (1.5 mg/L). En cuatro pozos se
detectaron coliformes totales. Se calcularon mediante PhreeqC las especies dominantes
para arsénico (HAsO4-2 y H2AsO4
-) y para flúor (F-). Los índices de saturación calculados
mostraron valores altos para los óxidos e hidróxidos de hierro, los cuales explican la
presencia de incrustaciones en instalaciones de los pozos y equipos superficiales.
ABSTRACT. Groundwater samples from 12 wells of the Zimatlán aquifer, Oaxaca valley,
were collected and analyzed for physicochemical parameters using potentiometric,
volumetric and spectrophotometric methods, bacteriological parameters by colibert rapid
test and trace elements by ICP-OES. Arsenic (As) was determined by generating arsine and
subsequently quantified by atomic absorption. Water quality parameters were compared
with the permissible limits according to the Mexican standard for drinking water NOM
127-SSA1-1994. In more than 80% of the groundwater samples analyzed, the iron and
Recibido: marzo, 2018.
Aprobado: mayo, 2018
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manganese concentrations exceeded the permissible limit according to the NOM 127-
SSA1-1994. In three wells, the arsenic concentration and in one well the fluoride
concentration exceeded the NOM 127-SSA1-1994 standard value (25 μg/L and 1.5 mg/L
respectively). In four wells, total coliforms were detected. The dominant species calculated
with PhreeqC for arsenic in groundwater samples are HAsO4-2 and H2AsO4
- and for
fluorine F-. Saturation indices showed high values for iron oxides and hydroxides, which
explain the presence of scale in well installations and surface equipment.
Palabras claves: Arsénico, agua, subterránea, Zimatlán, Oaxaca
Keywords: Arsenic, water, groundwater, Zimatlán, Oaxaca
INTRODUCCIÓN
El agua subterránea es la fuente principal de abastecimiento de agua para uso y consumo
humano en la ciudad de Oaxaca, México. Conocer su calidad permitirá proponer los
procesos de tratamiento adecuados a fin de cumplir con los lineamientos de la normatividad
oficial mexicana, NOM-127-SSA1-1994, que establece los límites permisibles de calidad
para el agua de uso y consumo humano a fin de proteger la salud de la población (DOF,
2000).
La composición química de agua subterránea depende de diferentes procesos como la
disolución progresiva de los minerales en un acuífero, reacciones por cambios de la
mineralogía en acuíferos heterogéneos, procesos de desoxigenación (reacciones con
oxígeno disuelto y carbón orgánico en el acuífero produce cambio del potencial redox), infiltración de agua de riego, salmueras y lixiviación de rellenos sanitarios, o la intrusión de
agua de acuíferos más profundos (Hounslow, 1995). Investigar los procesos
hidrogeoquímicos permite conocer el origen del agua, la interacción agua-roca, las mezclas
de interconexiones de agua de diferentes orígenes (superficiales y subterráneas), los
fenómenos de intrusión salina y las actividades antropogénicas que afectan la calidad del
agua subterránea (Custodio, 1983; Pernía-Llera y col., 1993).
Los metales y metaloides, compuestos orgánicos y las bacterias en el agua influyen en la
calidad por sus concentraciones elevadas y su grado de toxicidad. Otros componentes
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precipitan y originan incrustaciones de carbonatos, sulfatos, óxidos de hierro y/o
manganeso en las tuberías de pozos e instalaciones de la superficie.
El hierro, un metal de transición y el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre,
es parte de muchos minerales como piroxeno, anfíbol, biotita, olivino, magnetita y pirita
entre otros. Por la interacción agua – roca, el hierro es un componente común en el agua
subterránea y esencial para la salud de los humanos (Hem, 1989). El cuerpo humano tiene
un mecanismo de autoregulación conocido como homeostasis para manejar la absorción,
transporte y el reciclaje del hierro (Gulec y col., 2014). Cuando el mecanismo de
homeostasis no responde adecuadamente, el cuerpo puede padecer de enfermedades. En el
caso de una deficiencia de hierro hablamos de anemia y un exceso de hierro es conocido
como hemosiderosis y hemocromatosis, (Bleackley y MacGillivray, 2011). El exceso de
hierro en el agua subterránea se manifiesta en un sabor metálico, turbidez, un color rojizo, y
en la formación de incrustaciones acompañados con películas bacterianas (Letterman,
1999). El límite permisible de hierro en agua potable según la NOM-127-SSA1-1994 es de
0.3 mg/L (DOF, 2000).
El manganeso, en un metal de transición al igual que el hierro y elemento esencial para
humanos, está presente en minerales como olivino, piroxeno, anfíbol, dolomita y carbonato
entre otros (Hem, 1989). El mecanismo de homeostasis mantiene un equilibrio de
manganeso en el cuerpo humano. No se conocen enfermedades provocadas por un déficit
de manganeso. Pero estudios recientes relacionan un exceso crónico a un alto nivel de
manganeso con efectos neurotóxicos (Peres y col., 2016, Bleackley y MacGillivray, 2011,
Bouchard y col., 2010, Wasserman y col., 2006, Barceloux, 1999). Altas concentraciones
de manganeso y hierro en el agua forman incrustaciones en las tuberías de los pozos,
provocando un sabor metálico al agua y un color rojizas-café hasta negras. El límite
permisible para manganeso en agua potable según NOM-127-SSA1-1994 es de 0.15 mg/l
(DOF, 2000).
El arsénico inorgánico (iAs) es un metaloide ampliamente estudiado. Se reportaron
concentraciones elevadas de arsénico en el agua subterránea en Bangladesh, India, Taiwán,
Tailandia, China, Hungría, Vietnam, Nepal, Myanmar, México, Argentina, Chile, Estados
Unidos entre otros. El arsénico es relativamente móvil en agua dulce en un rango de pH de
6.5 – 8.5 y en condiciones oxidantes y reductoras (Smedly y Kinninburg, 2002). En México
se han investigado varias regiones, en donde la concentración de arsénico en agua potable
excede los límites permisibles de la NOM 127 SSA1-1994, especialmente en áreas
ubicadas en el centro y norte del país (Del Razo y col., 1990, 1993; Gómez-Arroyo y col.,
1997; Piñón-Miramontes y col., 2003; Trejo y Bonilla, 2002; Armienta y col., 1997;
Ortega-Guerrero, 2009). Estudios epidemiológicos han demostrado que la exposición
crónica a arsénico puede ocasionar alteraciones hepáticas, neuropatías periféricas,
incremento en la incidencia de cáncer de pulmón, vejiga, riñón e hígado, así como
alteraciones en la piel (queratosis e hiperpigmentación), diabetes mellitus, hipertensión,
disminución en los procesos de reparación del ADN, lo cual genera una mayor
susceptibilidad al desarrollo de cáncer y otras enfermedades (ATSDR, 2007).
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Respecto al flúor, estudios recientes indican, que altas concentraciones en el agua potable
pueden ocasionar efectos tóxicos en los humanos. En México se han determinado
concentraciones elevadas de flúor en el agua subterránea en Aguascalientes (Hernández-
Montoya y col., 2003, Bonilla-Petriciolet y col., 2002, Trejo-Vázquez R. y Bonilla-
Petriciolet A. 2001), Chihuahua (Rodríguez-Dozal y col., 2005), Durango (Alarcón Herrera
y col., 2001), en la Ciudad de México (Galicia-Chacón y col., 2011), Jalisco (Pérez-Patiño
y col., 2007), Guanajuato (Ortega-Guerrero, 2009), y en San Luis Potosí (Cardona-
Benavides, 1990, Del Razo y col., 1993, Díaz-Barriga y col., 1997). La Organización
Mundial de la Salud reporta, que concentraciones superiores a 1.5 mg/L de flúor en el agua
de consumo pueden provocar fluorosis dental y esquelética, desarrollando mayor
susceptibilidad a enfermedades renales y cáncer (WHO 2004). Además de que puede
afectar el desarrollo del cerebro y ser la causa de la reducción del coeficiente intelectual en
niños de edad escolar (Wang y col., 2007).
En el Estado de Oaxaca existen pocas investigaciones de la calidad del agua de uso y
consumo humano. Entre los que destacan los estudios de monitoreo de calidad del agua en
los valles centrales de Oaxaca, donde se reportaron concentraciones elevadas para la dureza
en el agua de los pozos profundos ubicados en la periferia del río Atoyac (Julián-Soto,
2010). El estudio realizado en el paraje Flor de Guayabal, Tlacolula, Oaxaca, donde se
reportó que en cinco pozos se determinaron valores de 43 a 192 µg/L de arsénico, lo que
excede el límite permisible en la NOM-127-SSA1-1994. Los autores concluyeron, que el
54% de la población antes citada presenta riesgo de exposición crónica al arsénico en el
agua de consumo (Caballero-Gutiérrez y col., 2010). En Salina Cruz, Oaxaca, se
determinaron valores de 11.70 a 18.20 µg/L de arsénico en ochos pozos, lo cual cumple con
el límite permisible en la NOM-127-SSA1-1994, pero excede el valor guía de 10 µg/L de la
OMS (Mendoza-Amézquita y Seim, 2016). En Huajuapan de León se reportaron valores
elevados de coliformes fecales en el agua de la Presa Yosocuta y en el efluente de la
potabilizadora, valores que exceden los límites permisibles de la norma antes citada (Seim
y Mendoza, 2011). En un estudio de calidad del agua en el valle de Oaxaca se reportó que
en los acuíferos de Etla y Zimatlán no se manifiestan valores significativos para la norma
oficial mexicana, solo en las inmediaciones de Tlacolula y Yagul (Aragón-Sulik y col.,
2015).
En este estudio se investigó la concentración de parámetros fisicoquímicos, elementos traza
con potencial tóxico y bacteriológicos en el agua del acuífero Zimatlán, Oaxaca. Se realizó
una modelación hidrogeoquímica a fin de conocer las especias dominantes de arsénico y
fluoruro y los minerales que, por su alto índice de saturación, forman incrustaciones en los
componentes de los pozos y las instalaciones a la superficie.
Descripción del área de estudio
El área de estudio pertenece a la subprovincia fisiográfica “Sierras y Valles de Oaxaca”.
Los valles tienen una altura de aproximadamente 1420 - 1540 metros sobre nivel del mar.
El clima es semicálido con una temperatura media anual de 19.7 °C, lluvias de verano con
una precipitación media anual de 757.6 mm y una evaporación potencial de 2100 mm/año
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(CONAGUA, 2015). La figura 1 muestra la distribución de los doce pozos muestreados en
la Ciudad de Oaxaca hasta el Aeropuerto de Oaxaca.
Hidrogeología
Los pozos mostrados se encuentran en el acuífero somero y libre en el valle de Zimatlán y
forma parte del acuífero Valles Centrales, cual pertenece a la región hidrológica 20 Costa
Chica de Guerrero, subregión 20B, subcuenca Río Atoyac-Oaxaca de Juárez. El Río Atoyac
es la corriente principal con un volumen anual de escurrimientos de 138.5 millones de m3
(medido en la estación hidrométrica Oaxaca entre 1972–1974). Los sedimentos
cuaternarios, donde se encuentran los pozos, consisten de conglomerado, arena, limo y
arcilla de origen metamórfico, ígneo y sedimentario con espesores variables hasta una
profundidad máxima de 120 m en la zona del Aeropuerto en el sur de la Ciudad de Oaxaca
(CONAGUA, 2015). El acuífero de Zimatlán con una superficie de aproximadamente 50
km2 representa condiciones poco favorables en la explotación de agua subterránea por su
reducida extensión lateral y por la presencia de arcilla y limo en los sedimentos. Pruebas de
bombeo mostraron transmisibilidades entre 6.8 x 10-5 a 3.2 x 10-2 m2/s y permeabilidades
horizontales entre 3.8 x 10-4 a 6.6 x 10-7 m/s, (Chávez-Guillén, 1977). El agua subterránea
y los pozos cerca del río Atoyac reciben infiltraciones considerables del agua contaminada
(Navarro-Mendoza y col., 2000).
Estratigrafía
La superficie del acuífero de Zimatlán está cubierta con aluvión. Estos sedimentos de la
edad Cuaternario Holoceno consisten de material suelto de grava, arena, limo y arcilla
como resultado de erosión de las montañas alrededor. La mayor profundidad se encuentra
cerca del aeropuerto con 120 metros. El aluvión sobreyace los sedimentos de la formación
Jaltepetongo de edad Cretácico Inferior compuesta de arenisca, lutita, conglomerado y
caliza. La formación Jaltepetongo está cubierta en algunas partes con sedimentos de la
formación Yuste de edad Cretácico Superior conformado por caliza y dolomía. La
formación Jaltepetongo sobreyace el basamento proterozoico del Complejo Oaxaqueño
compuesta por paragneis, charnokita, migmatita y milonita con diques de pegmatita,
anfibolita, sienita y mármol cipolino. Existen numerosas fallas geológicas de tipo lateral
sinistral y dextral y fallas normales, donde la falla de Oaxaca es la falla regional más
importante, separando los terrenos tectonoestratigráficos Zapoteca o Oaxaca y Cuicateco o
Juárez (SGM 2007, SGM 2009).
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Figura 1. Localización del área de estudio. Ubicación de los doce pozos muestreados, fuentes de
agua de uso y consumo humano de la ciudad de Oaxaca, México.
METODOLOGÍA
La colecta de las muestras se realizó por duplicado los días 20 y 21 de enero de 2010 en
doce pozos destinados al consumo humano en la ciudad de Oaxaca, mismos que se
encuentran a un estimado de aproximadamente 50 y 60 metros de profundidad. Las
muestras de agua procedente de los pozos se recolectaron después de bombear 30 minutos
con el fin de obtener muestras representativas del acuífero. Se determinaron los parámetros
in situ (temperatura, potencial hidrógeno, oxígeno disuelto y conductividad específica)
mediante el sistema multiparámetro YSI 6600 V2. La alcalinidad se realizó en campo
mediante titulación con ácido sulfúrico 0.02 N de acuerdo al método NMX-AA-036-SCFI-
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2001 (DOF, 2001). Las muestras para análisis bacteriológico se tomaron en recipientes
estériles de plástico de 100 mL. Para los análisis fisicoquímicos se recolectaron en
recipientes de plástico de 2 litros, para elementos traza en recipientes de polipropileno de
un litro previamente filtradas a través de membrana Millipore de 45 µm y se acidificaron a
pH < 2 con HNO3 de ultra pureza. Todas las muestras se transportaron y preservaron a 4°C,
de acuerdo a la norma oficial mexicana NOM-014-SSA1-1993 (DOF, 1994), para su
posterior análisis en el laboratorio de Oceanografía de la Universidad del Istmo.
Análisis fisicoquímicos
Los parámetros fisicoquímicos analizados en el laboratorio fueron cloruros, dureza, sólidos
disueltos totales, nitratos, nitritos, sulfatos y fluoruros de acuerdo a los métodos
estandarizados descritos en el APHA-AWWA (2005). Los metales: Hierro (Fe),
Manganeso (Mn), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Níquel (Ni), Cromo (Cr) y Cadmio (Cd) se
cuantificaron por espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente
(ICP-OES). Previamente se realizó la digestión de las muestras de agua en horno de
microondas mediante el método 3015 A. El análisis de arsénico (As) se determinó
generando la arsina con NaBH4 al 3% y HCl 5 mol/L, para posteriormente cuantificarse por
absorción atómica, de acuerdo a los métodos estandarizados. Los resultados de los análisis
se evaluaron en base a la modificación de la norma oficial mexicana NOM-127-SSA1-1994
(DOF, 2000).
Análisis bacteriológico
El análisis de coliformes totales y fecales se realizaron utilizando el método del sustrato
cromogénico definido Colilert IDEXX (American Society for Testing and Materials D-
6503-99). Colilert recibe la denominación de MMO-MUG de la EPA en el registro federal
y de sustancia cromogénica de los métodos estandarizados.
Análisis de datos hidrogeoquímicos
Se determinaron las facies del agua con el software AquaChem versión 5.1.151 y los
índices de saturación con PhreeqC (Parkhust y Appelo, 1999) utilizando la base de datos
wateq4f.dat con el fin de conocer los minerales, los cuales son afectados por disolución o
precipitación. El índice de saturación está definido como SI = log10 (IAP / Ksp), donde SI es
el índice de saturación, IAP es el producto de activación ionar y Ksp es el producto de
solubilidad. Al final se determinó las especies dominantes de arsénico y de flúor.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
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La tabla 1 muestra los resultados del análisis de los parámetros in situ (temperatura,
potencial hidrogeno, oxígeno disuelto y conductividad específica), de los iones principales
y menores, de elementos traza y de bacterias comparados con la normatividad oficial
mexicana vigente NOM-SSA127-1994 modificación del 2000. El error de balance iónico
(B.I.) en 7 de los 12 pozos es menor que 5%, en 4 pozos entre 5 y 10% y solo el pozo P20
muestra un error por encima del 10 %, lo que significa, que este análisis es inválido. Sin
embargo, se incluyó en los resultados para tener una referencia cualitativa de todos los
pozos analizados.
El diagrama Piper en la Figura 2 muestra las concentraciones (en meq/L) relativas de los
cationes y aniones principales con el fin de reconocer agrupaciones de muestras de aguas
geoquímicamente similares. Se puede ver, que el agua de los pozos 19 y 20 es
químicamente diferente.
El tipo dominante de agua Ca-Mg-HCO3-Cl presente en siete pozos (P14, P15, P17, P21,
PU, PC2, PF), el tipo Ca-Na-Mg-HCO3-Cl en los pozos P19 y P6, el tipo Ca-Na-HCO3-Cl
en el pozo Rosario (PR), el tipo Ca-Mg-HCO3 en el pozo Vicente Suárez (PV), y finalmente
el tipo Ca-Na-Cl-HCO3 en el pozo 20. Se puede concluir que el agua subterránea de los
doce pozos estudiados muestra una dominancia de Ca-Mg-HCO3 debido a por procesos de
solución de minerales como calcita y dolomita procedente de los sedimentos cretácicos
inferiores de la Formación Jaltepetongo.
La dureza de carbonatos varía entre 360 a 540 mg CaCO3/L. En diez pozos se cumple con
el límite permisible de la NOM-SSA127-1994, el cual es de 500 mg/L. En el pozo
Universidad (PU) se determinó un valor de 517 mg CaCO3/L y el pozo Rosario (PR) un
valor de 540 mg CaCO3/L. La Organización Mundial de la Salud recomienda una dureza en
el rango entre 100 – 300 mg CaCO3/L (WHO, 2011). Por otra parte desde el punto de vista
sanitario, un valor >180 mg CaCO3/L se considera agua muy dura, lo que favorece la
formación de incrustaciones de carbonatos sobre las paredes internas de las tuberías y
accesorios de calentadores y calderas, lo cual provoca pérdida en la transferencia de calor.
En diez pozos se determinaron valores de hierro de 0.60 a 2.97 mg/L y en once pozos
valores de manganeso de 0.38 a 2.60 mg/L, lo cual excede los límites permisibles en la
NOM-SSA127-1994. Concentraciones elevadas de hierro y manganeso pueden provocar el
crecimiento biológico en los sistemas de distribución, así mismo, pueden contribuir a los
problemas de color, sabor y olor en el agua, además de que aumentan la demanda de cloro
utilizada en la desinfección. Una de las posibles causas por las cuales casi todas las
muestras de agua subterránea contienen altos niveles de Fe y Mn son las posibles
infiltraciones del agua residual que contienen materia orgánica la cual en el yacimiento se
descompone generando ambientes reductores capaces de disolver minerales ricos en Fe y
Mn.
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La concentración de nitrito en el pozo 21 fue de 0.11 mg/L, lo cual excede el límite
permisible en la NOM-SSA127-1994, cabe resaltar que límite permisible de nitrito es de
0.05 mg/L.
El oxígeno disuelto en los pozos 14 y 17 determinado fue de 3.86 mg/L y 1.18 mg/L
respectivamente, valores por debajo de 4.0 mg/L, valor mínimo aceptable en fuentes de
abastecimiento de agua potable de acuerdo a los criterios ecológicos de calidad del agua
(CE-CCA-1989).
Tabla 1 Resultados de parámetros fisicoquímicos en las fuentes de abastecimiento del agua
subterránea de la ciudad de Oaxaca de Juárez comparado con NOM-SSA127-1994
(muestreo realizado el 20 y 21 de enero de 2010). Valores en rojo exceden los límites
permisibles de la modificación de la NOM-127-SSA1-1994 (D.O.F., 2000).
Pozo P6 P21 P19 P20 P14 P15 PV PF PR P17 PC2 PU
NOM
127
SSA1
Par
ámet
ros
in s
itu
T (°C) 23.18 23.65 22.99 23.72 23.75 23.68 23.03 22.98 23.55 22.61 23.12 24.90 N.A
pH 7.10 7.18 7.29 6.48 6.53 6.68 6.90 7.05 7.19 6.55 7.16 6.64 6.5-8.5
OD 6.87 7.24 6.87 6.20 3.86 4.02 4.78 6.64 6.67 1.18 6.47 5.34 N.A.
ODsat 99 105 99 90 56 58 69 95 97 17 93 78 N.A
CE 1074 1073 1486 2701 1325 1272 1097 1176 1867 1165 1196 1382 N.A.
Iones
pri
nci
pal
es
Na+ 55.23 46.24 112.60 152.20 46.99 47.27 40.40 45.84 68.22 40.00 34.55 37.39 200
Ca2+ 102.10 103.44 102.77 134.13 130.13 114.78 88.09 96.76 164.2 84.08 122.1 123.4 N.A.
Mg2+ 25.51 50.02 31.58 26.72 46.99 38.06 38.87 36.44 31.58 46.16 37.66 50.62 N.A.
HCO3- 439.19 492.9 471.7 542.91 553.1 540.85 463.6 477.8 658.8 488 561.20 630.3 N.A.
Cl- 85.36 83.38 149.9 416.89 109.2 87.35 56.08 81.06 145.6 100.9 95.95 138.1 250
SO42- 20.30 20.03 19.90 18.38 26.66 25.43 31.37 32.36 27.46 18.87 18.01 19.72 400
Iones
men
ore
s
Fetot 1.32 2.97 1.80 1.31 2.22 2.76 2.60 1.88 0.60 0.02 0.28 0.86 0.3
Mn2+ 1.50 2.15 1.59 1.32 1.33 1.88 2.60 0.91 0.13 0.38 1.27 1.81 0.15
K+ 0.70 0.50 1.66 2.72 0.55 0.55 0.74 0.77 0.68 0.84 0.58 1.64 N.A.
Ba2+ 0.29 0.30 0.30 0.23 0.32 0.25 0.18 0.12 0.23 0.16 0.22 0.33 0.7
NO3- 0.07 0.13 0.03 0.10 1.48 0.60 0.50 1.66 0.75 0.14 0.03 0.03 10
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NO2- 0.040 0.110 0.004 0.004 0.004 0.004 0.020 0.004 0.004 0.004 0.02 0.004 0.05
F- 0.56 0.62 0.56 0.59 0.56 0.50 0.53 0.50 2.50 0.48 0.42 0.51 1.50
B- 0.42 0.30 1.80 3.61 0.22 0.24 0.50 0.54 0.29 0.18 0.14 0.07 N.A.
PO43- 0.24 0.55 0.43 0.43 0.73 0.89 0.76 0.55 0.58 0.24 0.4 0.91 N.A
B.I.
(%) -1.82 2.72 1.52 -15.00 -0.87 -3.64 -1.72 -4.49 -6.46 -7.34 -7.00 -5.39
Ele
men
tos
traz
a
As 0.014 0.022 0.042 0.030 0.037 0.005 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 0.025
Cd <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 0.005
Cr <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 0.05
Cu <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 <0.04 2.00
Ni <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 N.A.
Zn <0.042 <0.042 <0.042 <0.042 <0.042 <0.042 <0.042 <0.042 <0.042 <0.042 <0.042 <0.042 5.00
Bac
t
Col tot <1 1.0 5.2 18.5 12.1 1.0 1.0 1.0 <1 1.0 86.5 <1 2
Col fec <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1
Nota. Las concentraciones se expresan en mg/L, excepto el error de balance iónico (EBI) en
% y la conductividad específica (CE) en µS/cm, ODsat (%) es el porcentaje de saturación
con oxígeno considerando una altura de 1500 m sobre nivel del mar. Valores en rojo
indican que se exceden los límites permisibles en la NOM-127-SSA1-1994.
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Figura 2 Diagrama de Piper muestra las concentraciones de los iones principales en meq/L.
La tabla 1 muestra en tres pozos 19, 20 y 14 concentraciones de arsénico entre 30 y 42
µg/L, lo cual excede el límite máximo permisible indicado en la normatividad oficial
mexicana para agua de uso y consumo humano (límite permisible para As es de 25 µg/L).
Así mismo, en los pozos 6 y 21, se determinaron valores de 14 y 22 µg/L de As
respectivamente, valor que se encuentra por debajo del límite permisible de la norma oficial
mexicana, pero sobrepasa el valor guía de la Organización Mundial de la Salud (10µ g/L de
As) propuesto debido a la toxicidad del arsénico (OMS, 2006). En otros trabajos de
investigación se han reportado concentraciones de arsénico que sobrepasan la norma oficial
mexicana, tal es el caso de Chihuahua, donde se encontraron valores de 75 a 134 µg/L
(Piñón-Miramontes y col., 2003), en la Comarca Lagunera de Coahuila y Durango hasta 8 a
624 µg/L de As (Del Razo y col., 1990; 1993, Trejo y Bonilla, 2002). En Zimapán,
Hidalgo, se reportaron valores de 2 a 378 µg/L de As (Armienta y col., 1997), en Tecuala,
Nayarit de 7 a 27 µg/L (Mora-Bueno y col., 2012). En Sonora las concentraciones de
arsénico encontradas en agua de bebida de los municipios de Magdalena, Caborca, Etchoja
y Hermosillo son de 117, 67, 51 y 305 µg/L, respectivamente (Wyatt y col., 1998). En el
estado de Guanajuato en la cuenca de la Independencia, se reportaron concentraciones de
arsénico hasta 120 µg/L (Ortega-Guerrero, 2009). Cabe resaltar que otros autores concluyen
que en los acuíferos de Etla y Zimatlán, pertenecientes a Valles Centrales de Oaxaca no
manifiestan valores significativos de arsénico para la Norma Oficial Mexicana, (Aragón-
Sulik y col., 2015). Sin embargo, en nuestra investigación detectamos que en tres pozos
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(pozo 19 acueducto, pozo 14 y pozo 20 acueducto) pertenecientes al acuífero de Zimatlán
en los Valles Centrales de Oaxaca se excede el límite permisible para arsénico indicado en
la norma oficial mexicana para agua de uso y consumo humano. Consideramos que una de
las posibles causas de la presencia de arsénico es la disolución de minerales en el acuífero,
cabe resaltar que anteriormente se determinaron concentraciones de arsénico de hasta 41
ppm en sedimentos de arroyos al norte del aeropuerto de acuerdo a la carta geoquímica para
arsénico de Oaxaca de Juárez E14-D47 (SGM, 2007)). La liberación de arsénico junto con
el hierro y el manganeso son probablemente debidos por procesos de reducción (ambiente
de reducción) de óxidos metálicos.
De los doce pozos analizados solo en el pozo Rosario se determinó un valor de 2.5 mg/L de
flúor, que excede el límite permisible de la normatividad oficial mexicana (1.5 mg/L). Como
ya se había mencionado en otras zonas del país se han reportado altas concentración de
flúor en el agua subterránea en Aguascalientes (Hernández-Montoya y col., 2003, Bonilla-
Petriciolet y col., 2002, Trejo-Vázquez y Bonilla-Petriciolet, 2001), Chihuahua
(Rodríguez-Dozal y col., 2005), Durango (Alarcón Herrera y col., 2001), en la Delegación
Tláhuac de la Ciudad de México (Galicia-Chacón y col., 2011), Jalisco (Pérez-Patiño y col.,
2007), Guanajuato (Ortega-Guerrero, 2009), y en San Luis Potosí (Cardona-Benavides,
1990, Del Razo y col., 1993, Díaz-Barriga y col., 1997).
De los resultados de la modelación mediante PhreeqC se obtuvo que las especies
principales de As son arsenatos (HAsO4-2 y H2AsO4
-), mientras que para flúor la especie
predominante fue el anión fluoruro (F-).
Los metales cobre, níquel y zinc se encontraron por debajo de los límites permisibles en la
norma oficial mexicana. El plomo y cadmio no fue posible cuantificar debido a que el
límite de detección del equipo es inferior al límite permisible en la norma.
Los resultados de los análisis bacteriológicos mostraron la presencia por coliformes totales
en los pozos 19, 20, 14 y PC2, donde se determinaron valores que oscilaron de 5.2 a 86.5
NMP/100 mL, lo que indica posibles infiltraciones de aguas residuales sin previo
tratamiento en el acuífero o bien procedentes de los residuos sólidos urbanos. Estos valores
exceden el límite permisible (1 NMP/100 mL) de la NOM-SSA1-1994. No se encontraron
coliformes fecales en ninguno de los pozos analizados.
La tabla 2 muestra los índices de saturación de cada pozo con la fase de minerales y su
fórmula. Se consideran minerales con valores entre – 0.2 hasta + 0.2 aproximadamente en
equilibrio con el agua como en el caso de la barita. Un valor < - 0.2 indica, que el agua esta
subsaturada con el mineral, mientras un valor > + 0.2 significa supersaturado. Un valor de
SI de +1 por ejemplo significa que el mineral esta 10 veces sobresaturado, un valor de -2, el
mineral esta 100 veces subsaturado.
Minerales con un alto SI son óxidos e hidróxidos de hierro en forma de minerales de
magnetita, hematita, goethita, maghemita y akaganeita. La formación de minerales de
carbonatos es un precipitado secundario. De los resultados obtenidos para el SI en los pozos
P6, P14, P19, P20 y P21 se deduce que la especie mineralógica predominante para el
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arsénico es arsenato de bario y en el pozo Rosario la especie predominante para el flúor la
FCO3 Apatita.
Tabla 2 Índices de saturación calculada con PhreeqC, base de datos wateq4f.dat.
Pozos
P6 P21 P19 P20 P14 PR P15 PV PF1 P17 PC2 PU Mineral Formula
0.06 0.17 0.25 -0.42 -0.31 0.51 -0.22 -0.19 0.01 -0.53 0.30 -0.18 Aragonita CaCO3
0.20 0.32 0.40 -0.27 -0.16 0.65 -0.08 -0.05 0.15 -0.38 0.44 -0.04 Calcita CaCO3
0.13 0.66 0.60 -1.33 -0.41 0.94 -0.28 -0.12 0.21 -0.68 0.72 -0.11 Dolomita CaMg(CO3)2
0.71 0.96 0.90 0.09 0.21 -0.17 0.49 0.79 0.47 -0.36 0.76 0.47 Rodocrosita MnCO3
0.32 0.72 0.50 -0.17 0.17 0.08 0.40 0.51 0.47 -1.89 -0.27 -0.11 Siderita FeCO3
0.13 0.07 0.09 -0.16 0.15 0.01 0.07 0.08 -0.09 -0.21 -0.13 0.05 Barita BaSO4
8.93 9.54 10.38 7.06 7.96 9.54 Arsenato de bario Ba3(As04)2
13.74 15.83 16.28 10.45 11.71 19.13 13.03 13.77 14.57 7.99 15.25 12.87 FCO3Apatita
1.36 2.62 2.73 -0.42 0.64 4.26 1.36 1.63 2.00 -1.61 2.39 1.23 Fluorapatita Ca5(P04)3F
-1.21 0.14 0.37 -3.57 -2.36 1.26 -1.48 -1.09 -0.54 -4.59 0.1 -1.64 Hidroxiapatita Ca5(PO4)3(OH)
1.75 2.20 2.02 1.56 1.84 0.93 2.18 2.40 1.84 0.88 1.82 2.11 Mn-hydrogenphosphat MnHPO4
0.70 1.42 1.15 0.07 0.69 0.72 1.09 1.28 1.16 -1.81 0.25 0.49 Strengite Fe(PO4) 2H2O
7.24 7.73 7.78 5.82 6.08 7.08 6.53 7.01 7.26 4.07 6.67 5.95 Akaganeita Fe(OH)2.7Cl0.3
2.24 2.76 2.77 0.43 0.88 2.04 1.41 2.00 2.26 -1.12 1.68 0.75 Fe-hidroxido Fe(OH)3
3.14 4.61 4.54 -1.67 -0.44 2.39 1.01 2.62 3.23 -6.40 1.35 -0.92 Fe-hidroxido Fe3(OH)8
8.04 8.60 8.58 6.28 6.80 7.95 7.30 7.82 8.08 4.74 7.55 6.64 Geothite FeOOH
18.07 19.20 19.16 14.56 15.61 17.91 16.60 17.64 18.17 11.49 17.11 15.28 Hematite Fe2O3
7.87 8.92 8.93 4.27 5.16 7.48 6.21 7.40 7.91 1.17 6.75 4.9 Maghemite Fe2O3
19.31 20.91 20.75 14.65 16.15 18.94 17.49 18.86 19.49 9.97 17.78 15.56 Magnetite Fe3O4
CONCLUSIONES
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El agua subterránea de los doce pozos estudiados pertenecientes al acuífero Zimatlán,
Oaxaca mostró una dominancia del tipo de agua cálcica magnésica bicarbonatada (Ca-Mg-
HCO3) debido a procesos de solución de minerales como calcita y dolomita procedente de
los sedimentos cretácicos inferiores de la Formación Jaltepetongo.
En diez pozos del acuífero Zimatlán, Oaxaca se determinaron valores para hierro entre 0.60
y 2.97 mg/L y en once pozos los valores de manganeso fueron de 0.38 a 2.60 mg/L, lo cual
excede los límites permisibles de la norma oficial mexicana en ambos casos. Una de las
posibles causas de los altos niveles de estos metales es la disolución de minerales ricos en
Fe y Mn debida al ambiente reductor producto de la descomposición de la materia orgánica
procedente de posibles infiltraciones del agua residual.
En tres pozos (PC2, P19 y P20) de agua subterránea de la ciudad de Oaxaca de Juárez, se
detectó la presencia de bacterias coliformes totales, mismas que exceden el límite
permisible en la norma oficial mexicana. Esto debido a posibles infiltraciones del agua del
río Atoyac quien a su vez recibe descargas de aguas residuales sin previo tratamiento y
lixiviados procedentes de los residuos sólidos urbanos en zonas aledañas.
En tres pozos (19, 20 y 14) de la ciudad de Oaxaca de Juárez se determinaron valores de
arsénico que oscilan de 30 a 42µg/L, lo cual excede el límite permisible de la norma oficial
mexicana para uso y consumo humano (25 µg/L). Por otra parte en el pozo Rosario se
determinó un valor de 2.5 mg/L de flúor, lo que excede el límite permisible. Las
concentraciones de flúor en los otros pozos varía entre 0.42 – 0.62 mg/L (valores dentro de
norma). Las especies principales de As obtenidas en el agua mediante modelación en
PhreeqC son arsenatos (HAsO4-2 y H2AsO4
-), mientras que para flúor la especie
predominante fue el anión fluoruro (F-).
Por lo anterior se recomienda realizar el tratamiento del agua para reducir la concentración
de arsénico en el agua de uso y consumo humano, a fin de evitar riesgo en la salud de la
población. Existen números procesos de tratamiento como la floculación-coagulación con
cloruro de hierro que han reportado altos rendimientos de remoción del arsénico en el agua
hasta el 95 %, este tipo de metodologías son habituales en plantas potabilizadoras (Francisca
y Carro-Pérez, 2014). Existen otros métodos igual o más eficientes como la ósmosis inversa,
sin embargo, son más costosos y difíciles de utilizar. Otra alternativa sería buscar otra fuente
de abastecimiento de agua de uso y consumo humano libre de contaminantes.
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AGRADECIMIENTOS
Agradecimiento a los Servicios de Salud de Oaxaca por el apoyo y financiamiento otorgado
al presente proyecto.
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