INFORME FINAL ESTUDIO DE EVALUACIÓN AMBIENTAL DEL … Evaluacion... · Informe Final Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto, en Mexicali, Baja California

INFORME FINAL

ESTUDIO DE EVALUACIÓN AMBIENTAL DEL CAMPO GEOTÉRMICO

CERRO PRIETO, EN MEXICALI, BAJA CALIFORNIA. FASE IV

Julio 2017

Informe Final

Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,

en Mexicali, Baja California. Fase IV

“ESTUDIO DE EVALUACIÓN SOCIO-AMBIENTAL DEL CAMPO

GEOTERMOELÉCTRICO CERRO PRIETO (CGCP), EN MEXICALI, BAJA

CALIFORNIA. FASE IV”

CRÉDITOS

COORDINACIÓN GENERAL

Programa Universitario de Estrategias

para la Sustentabilidad, UNAM

M. en C. Mireya Imaz Gispert

Ing. Luis Gutiérrez Padilla

Escuela de Salud Pública, Universidad

de California Berkeley

Xóchitl Castañeda

Valdemar Díaz-Hinojosa

CALIDAD DEL AIRE Y EMISIONES

Responsable Técnico:

Dr. Óscar Peralta Rosales

Centro de Ciencias de la Atmósfera,

UNAM

Colaborador Internacional:

Dr. Michael Bates



Participantes


UNAM

Dra. Telma Castro Romero

Quím. Maribel Saavedra

Dr. Harry Álvarez

Dr. Javier Miranda

Dr. Valter Barrera

M. C. Enrique Hernández

Dra. Ma. de la Luz Espinosa

Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM

Dr. Rafael Navarro González

M. en C. José de la Rosa

M. en C. Karina Navarro

Instituto de Electricidad y Energías

Limpias

Dra. Ana T. Celada

Dr. Alejandro Salcido

Dr. Gustavo Tamayo

M. en C. Marco A. Martínez

Tec. Nicasio Hernández

Tec. Víctor Jiménez

ANÁLISIS EDAFOLÓGICO


M. en C. Abel Ibáñez Huerta

Facultad de Ciencias, UNAM

Corresponsable Técnico:

Dr. Gustavo Álvarez Arteaga


Colaborador Internacional:

Dr. Ronald Amundson



Participantes


Dra. Gabriela Castaño Meneses

Dra. Italia Mercado Sotelo

L.C.M.A. Andrea Contreras Contreras

M. en C. Maria Daniela Pérez Velázquez

Biol. Jesús Isaac Cruz Leal

P. en L.C.A. Leonardo Sebastián Padilla

Gustavo Alejandro Díaz Osorio

Brayan Sánchez Alvirde

Itzel Quintero Rubí

Gemma Arintzy Moreno Cabrera

ANÁLISIS HIDROGEOQUÍMICO


Dra. Ma. Aurora Armienta Hernández

Instituto de Geofísica, UNAM

Colaboradora Internacional:

Dr. Charlotte Smith



Participantes:

Instituto de Geofísica, UNAM

Dr. José Iván Morales Arredondo

M. en C. Alejandra Aguayo Ríos

QFB. Olivia Cruz Ronquillo

QFB. Nora Elia Ceniceros Bombela

ANÁLISIS DE NAEGLERIA


Dra. Patricia Bonilla Lemus

Facultad de Estudios Superiores

Iztacala, UNAM

Colaboradora Internacional:

Dr. Charlotte Smith



Participantes:

Facultad de Estudios Superiores

Iztacala, UNAM

Dra. María Maricela Carrasco Yépez

M. en C. Elizabeth Ramírez Flores

M. en C. Ricardo Ortiz Ortega

Biól. Diego Arturo Castillo Ramírez

Biól. María del Rocío Ibarra Montes

Biól. Sonia Campos Cerdán

Pas de Biól. Daniela Falcón Navarrete

Pas. de Biól. Miguel Ángel Ramírez

Participantes:

Escuela de Medicina, Instituto

Politécnico Nacional

Dr. Saúl Rojas Hernández

Odontólogo José Luis Osornio Rojas

SITUACIÓN DE SALUD


Dr. Jorge Salmerón Castro

Centro de Investigación en Políticas,

Población y Salud, UNAM

Informe Final



Colaboradores Internacionales:

Dr. Michael Bates

Charlotte Smith4



Participantes:

Centro de Investigación en Políticas,

Población y Salud. UNAM

Dr. Víctor Manuel Silva Calvo

Dr. Rubí Hernández López

Dra. Dayan Irene Ocampo Morales

Dr. Rogelio Santacruz Benítez

Dr. Edgar Sánchez Uribe


UNAM

Dr. Óscar Peralta Rosales2

Centro de Investigación en Salud

Poblacional, Instituto Nacional de

Salud Pública

Dr. Horacio Riojas Rodríguez3

CONTENIDO

I. PRESENTACIÓN 7

II. OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTO 8

III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 8

IV. ESTUDIO DE CALIDAD DEL AIRE Y EMISIONES: MEDICIÓN DE GASES DE

VENTEO, PARTÍCULAS Y MICROMETEOROLOGÍA 10

RESUMEN EJECUTIVO .......................................................................................................................... 10

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 10

2. OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 11

3. ENTREGABLES FINALES .............................................................................................................. 11

4. MATERIALES Y MÉTODOS ........................................................................................................... 11

5. RESULTADOS ................................................................................................................................ 23

6. DISCUSIÓN ..................................................................................................................................... 50

7. CONCLUSIONES ............................................................................................................................ 51

8. RECOMENDACIONES.................................................................................................................... 52

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................ 52

10. ANEXOS ...................................................................................................................................... 53

V. ANÁLISIS EDAFOLÓGICO: ACTUALIZACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DEL RIESGO

DE AFECTACIÓN DEL CAMPO GEOTÉRMICO SOBRE LOS SUELOS DEL VALLE DE

MEXICALI, BAJA CALIFORNIA 54RESUMEN EJECUTIVO ...................................................................................................................... 54

1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 56

2. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 57

3. ENTREGABLES FINALES .......................................................................................................... 58

4. MATERIALES Y MÉTODOS ....................................................................................................... 58

5. RESULTADOS ............................................................................................................................ 73

6. DISCUSIÓN ................................................................................................................................. 93

7. CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 131

8. RECOMENDACIONES .............................................................................................................. 132

9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS .......................................................................................... 132

10. ANEXOS ................................................................................................................................ 139

VI. ANÁLISIS HIDROGEOQUÍMICO: EVOLUCIÓN HIDROGEOQUÍMICA Y

AMBIENTAL DE LA ZONA CIRCUNDANTE AL CAMPO GEOTÉRMICO

140 RESUMEN EJECUTIVO ............................................................................................................ 140

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 141

2. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 144

3. ENTREGABLES FINALES ................................................................................................ 145

Informe Final



4. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................. 145

5. RESULTADOS .................................................................................................................. 152

6. DISCUSIÓN ..................................................................................................................... 180

7. CONCLUSIONES........ ...................................................................................................... 189

8. RECOMENDACIONES.................... ................................................................................. 1909. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS...................................................................................191

VII. ANÁLISIS DE NAEGLERIA: ESTUDIO SOBRE LA PRESENCIA DE AMIBAS DEL

GÉNERO NAEGLERIA EN LA LAGUNA DE EVAPORACIÓN DEL CAMPO

GEOTERMOELÉCTRICO DE CERRO PRIETO (CGCP), ASÍ COMO DE DIFERENTES

CUERPOS DE AGUA ALEDAÑOS AL CGCP

196

RESUMEN EJECUTIVO ........................................................................................................ 196

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 197

2. OBJETIVOS .................................................................................................................... 199

3. ENTREGABLES FINALES ............................................................................................. 199

4. MATERIALES Y MÉTODOS ........................................................................................... 200

5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................................................... 204

6. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 212

7. RECOMENDACIONES ................................................................................................... 212

8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 2149. ANEXOS ......................................................................................................................... 216

VIII. SITUACIÓN DE SALUD: ESTUDIO DE NIVELES DE EXPOSICIÓN A EMISIONES

RELACIONADAS CON EL CAMPO GEOTÉRMICO Y DETERMINACIÓN DEL ESTADO

DE SALUD DE LOS HABITANTES DE LAS COMUNIDADES CIRCUNVECINAS

216 RESUMEN EJECUTIVO................................................................................................................ 2171. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 2182. OBJETIVOS ........................................................................................................................... 2193. ENTREGABLES FINALES .................................................................................................... 2194. MÉTODOS ............................................................................................................................. 2205. RESULTADOS ...................................................................................................................... 2346. CONCLUSIONES .................................................................................................................. 2627. RECOMENDACIONES .......................................................................................................... 2638. REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS ...................................................................................... 263

9. ANEXOS ................................................................................................................................ 266

10. ANEXOS ............................................................................................................................ 195

7

I. PRESENTACIÓN

La Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), a través del Programa Universitario

de Estrategias para la Sustentabilidad (PUES), presenta a la Comisión Federal de

Electricidad (CFE) el informe final de la Fase IV del proyecto ―Estudio de evaluación socio-

ambiental del Campo Geotermoeléctrico Cerro Prieto, en Mexicali, Baja California. Fase

IV‖.

El estudio surge del interés de la CFE en realizar una evaluación, con bases científicas, de

las implicaciones que tiene la generación geotérmica de energía eléctrica en el Valle de

Mexicali para las actividades productivas y, principalmente, para la salud de la población.

Por tal motivo, en los años 2010, 2012 y 2013, el ahora Programa Universitario de

Estrategias para la Sustentabilidad (PUES), en colaboración con el Centro de Ciencias de

la Atmósfera (CCA), el Instituto de Geofísica (IG), la Facultad de Ciencias (FC) y la Facultad

de Medicina (FM) de la UNAM, diseñaron un proyecto integral para atender cuatro líneas

de investigación referentes a: calidad del aire y emisiones; análisis edafológico; análisis

hidrogeoquímico y análisis de la situación de salud.

En este sentido y con objeto de profundizar en la evaluación de dichas líneas de

investigación, complementar la información que ya se tiene, así como para darle

continuidad a dichos estudios, lo que permitirá analizar de manera comparativa los

resultados obtenidos, considerados estos el referente base, se derivó el desarrollo de la

Fase IV, que fue realizada durante el período mayo 2016 - mayo 2017. Cabe señalar, que

en esta Fase se incorporó otro estudio para determinar la presencia de amibas del género

Naegleria en la laguna de evaporación del CGCP, así como en diferentes cuerpos de agua

aledaños a este, realizado por parte de investigadores de la Facultad de Estudios Iztacala

(FES-I).

Asimismo, para el desarrollo de la Fase IV del estudio, se contó con la colaboración de

investigadores de la Universidad de California Berkeley, quienes intercambiaron

experiencias y enfoques sobre los aspectos metodológicos de cada uno de los

componentes de la investigación; analizando y discutiendo, de manera integral, los

resultados finales obtenidos.

Por otro lado, el presente informe contempla un resumen de las actividades de cada equipo

de investigación, una descripción de sus métodos de análisis, los resultados obtenidos y

las conclusiones, y recomendaciones a las que se llegaron; lo que coadyuvará a dar

certidumbre a la CFE sobre las implicaciones reales que tiene la generación geotérmica de

Informe Final



energía eléctrica en el Valle de Mexicali, en la salud humana y en la producción

agropecuaria.

II. OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTO

Realizar la evaluación del impacto socio-ambiental del Campo Geotermoeléctrico Cerro

Prieto (CGCP) de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), considerando los siguientes

aspectos:

Calidad del aire y emisiones.

Análisis edafológico.

Análisis hidrogeoquímico.

Análisis de Naegleria

Situación de salud en las poblaciones aledañas al CGCP.

III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Para cada uno de estos aspectos se establecieron los estudios y objetivos específicos, en

función de los resultados esperados:

1. Medición de gases de venteo, partículas y micrometeorología:

Caracterizar las emisiones al ambiente de gases y partículas provenientes del Campo

en distintos puntos de emisión: venteos, pozos y torres de enfriamiento.

2. Actualización del diagnóstico del riesgo de afectación del Campo Geotermoeléctrico

sobre los suelos del Valle de Mexicali:

Elaborar un diagnóstico sobre la condición actual de los suelos del CGCP y el entorno

en la zona agrícola del Valle de Mexicali, Baja California.

Describir el estado general de salud de la población, sus enfermedades prevalentes y

los factores de riesgo individuales, y ambientales presentes en la zona de estudio.

3. Evolución hidrogeoquímica y ambiental de la zona circundante al Campo

Geotermoeléctrico:

9

Determinar la evolución hidrogeoquímica y ambiental de la zona circundante al CGCP

desde el año 2012.

4. e). Estudio sobre la presencia de amibas del género Naegleria en la laguna de

evaporación del Campo Geotermoeléctrico de Cerro Prieto (CGCP), así como en

diferentes cuerpos de agua aledaños al CGCP:

Identificar amibas del género Naegleria de aislados provenientes de la laguna de

evaporación de la Planta Geotermoeléctrica de Cerro Prieto, así como de diferentes

cuerpos de agua aledaños a la planta, mediante claves taxonómicas y herramientas

moleculares.

5. Estudio de niveles de exposición a emisiones relacionadas con el Campo

Geotermoeléctrico y determinación del estado de salud de los habitantes de las

comunidades circunvecinas:

Informe Final



IV. ESTUDIO DE CALIDAD DEL AIRE Y EMISIONES: MEDICIÓN DE GASES DE

VENTEO, PARTÍCULAS Y MICROMETEOROLOGÍA

RESUMEN EJECUTIVO

El informe final de emisiones a la atmósfera describe los resultados de los estudios

realizados de agosto 2016 a febrero 2017 en el Complejo Geotermoeléctrico de Cerro

Prieto. Los parámetros meteorológicos se midieron de septiembre a diciembre 2016. La

meteorología de la región en esta temporada presentó un patrón de vientos muy

característico con dirección noroeste – sureste y velocidad de 0 – 4 m/s con algunas ráfagas

ocasionales con velocidad > 7 m/s. La radiación solar tuvo valores > 800 W/m2 máxima

diaria y una humedad relativa de 25%. Durante el estudio se registraron lluvias aisladas y

muy breves. La temperatura media fue 27 ºC y se considera habitual en comparación con

estudios previos. Los caudales de los ductos de venteo oscilaron entre 0.9 y 3.4 m3/s, las

diferencias entre unos y otros dependen básicamente de las condiciones y la carga de

operación de las unidades que conforman las diferentes casas de máquinas. La

composición de los gases de venteo contiene CO2, CH4, N2 y O2 como compuestos

predominantes, con casi 90% del total de todos los gases analizados. La concentración de

H2S se encuentra en 0.8 – 7.0% en mol, lo que se considera normal, con base en los

resultados de estudios previos realizados en el complejo. La concentración ambiental de

material particulado es alta, si se compara con la NOM-025-SSA y durante el muestreo en

siete ocasiones se rebasó la norma. Estos eventos ocurrieron en dos días y abarcaron los

cuatro puntos de medición. La composición del material particulado es característico de

suelos de la región con grandes cantidades de Ca, Si, Na y Mg.

1. INTRODUCCIÓN

Desde el año 2010, diversos grupos académicos de la Universidad Nacional Autónoma de

México (UNAM), coordinados por el Programa Universitario de Estudios sobre

Sustentabilidad, han hecho estudios en el Complejo Geotermoeléctrico de Cerro Prieto

(CGCP) con la finalidad de determinar el impacto ambiental que tiene sobre su entorno.

Los estudios de calidad del aire han comprendido campañas experimentales enfocadas en

recolectar datos e información sobre la operación de planta, así como medir parámetros

11

meteorológicos de la zona, determinar caudales de los ductos de venteo y tomar muestras

de los gases de venteo para calcular la dispersión de gases en la región. La fase 4 de este

estudio contempla los mismos estudios con fines comparativos que se han realizado en

2010.

2. OBJETIVOS

El objetivo es medir el impacto de la planta en la zona por medio de campañas de medición

de parámetros meteorológicos y análisis químicos de muestras de gases de los ductos de

venteo y partículas. Los objetivos específicos de la campaña de medición consisten en los

siguientes puntos: 1) medir de parámetros meteorológicos en el área, 2) medir el caudal de

los ductos de venteo, 3) tomar muestras y analizar la composición química de los gases de

venteo, 4) tomar muestras y analizar la composición elemental de las partículas en zonas

aledañas al CGCP.

Las campañas deben proporcionar datos útiles para estimar la dispersión de los principales

compuestos contenidos en los gases de venteo, así como del material particulado que es

arrastrado por el viento.

3. ENTREGABLES FINALES

Los entregables consisten en el reporte final y los siguientes anexos: 1) composición

química de gases de venteo, 2) velocidades de los gases no condensables en los ductos

de venteo, 3) radio-sondeos, 4) meteorología en superficie y 5) composición del material

particulado.

4. MATERIALES Y MÉTODOS

El procedimiento de muestreo, de medición y de análisis se describe en cada sección del

informe. Los datos recolectados se emplean para alimentar un modelo de dispersión de

gases.

Meteorología de la región

Para caracterizar la meteorología de la región se han instalado cinco torres (tabla 1) en la

casa de máquinas 1 (CP1), así como en los ejidos Benito Juárez, Sonora, Puebla y

Mezquital. Se han medido parámetros meteorológicos de la región de septiembre a

diciembre de 2016.

Informe Final



Tabla 1 Ubicación de las torres meteorológicas

Sitio Latitud

norte

Longitud

oeste

Parámetros meteorológicos que mide

Central

Geotérmica

Cerro Prieto 1

32.40143° 115.24005° Velocidad del viento

Dirección del viento

Temperatura ambiente

Humedad relativa

Radiación global

Presión atmosférica

Velocidad de fricción, longitud de Monin-

Obukhov, flujo turbulento de calor, energía

cinética turbulenta

Ejido Benito

Juárez

32.57250° 115.00360° Velocidad del viento


Velocidad de fricción, longitud de Monin-

Obukhov, flujo turbulento de calor, energía

cinética turbulenta

Ejido Puebla 32.56803° 115.37180° Velocidad del viento


Ejido Sonora 32.22480° 115.23390°

Poblado

Mezquital

32.23204° 115.04188°

La información que registra la torre en CP1 representa las condiciones meteorológicas del

área donde se generan las emisiones del CGCP a la atmósfera y cumple con los

13

requerimientos y configuración necesaria para alimentar al modelo de dispersión de gases.

Los puntos de medición meteorológica restantes se consideran sitios receptores de gases

Figura 1 Ubicación de las torres meteorológicas (triángulos verdes) e impactadores

de partículas (círculos rojos)

Informe Final



Cerro Prieto Ejido Sonora Ejido Puebla

Ejido Mezquital Ejido Benito Juárez

Figura 2. Torres meteorológicas

Los sondeos meteorológicos mostraron la estructura vertical de la atmósfera sobre Cerro

Prieto. En total se lanzaron 16 sondas que registraban temperatura, humedad relativa,

presión atmosférica, dirección y velocidad del viento. El calendario de lanzamiento se

muestra a continuación:

15

Tabla 2. Calendario de lanzamiento de las sondas meteorológicas

Calendario de realización de los radiosondeos atmosféricos

No. Radiosondeo

FECHA (Octubre 2016)

HORA No. Radiosondeo FECHA (Octubre 2016)

HORA

1 11 06:08 9 13 14:03

2 11 14:35 10 13 18:00

3 11 18:00 11 14 06:00

4 12 06:00 12 14 14:21

5 12 12:00 13 14 18:11

6 12 14:04 14 15 06:00 *

7 12 18:00 15 15 08:00

8 13 06:01 16 15 14:00

Observaciones: El lanzamiento 14 no fue válido debido a la existencia de neblina durante el lanzamiento, lo que provocó fallas de comunicación en la transmisión de datos

Caudales

Las mediciones de velocidad de los gases y su caudal en los distintos ductos de venteo se

ha realizado del 12 al 16 de septiembre con un tubo de Pitot tipo ―S‖, un termopar tipo K,

un manómetro digital marca Dwyer y un indicador de temperatura. La identificación de los

ductos para muestreo se lista en la tabla siguiente:

Casa de máquinas Uno

Tabla 3. Propiedades de los ductos medidos (1)

Unidad Equipo de

extracción

Cantidad Altura

(m)

Ønominal

(in)

Øinterno

(m)

Calibre

(Cédula)

Material de

construcción

5 Bomba de vacío 1 54.71 16 0.381 40 Acero Inox. 304

Casa de máquinas Dos

Unidad Equipo de extracción Cantidad Altura Ønominal Øinterno Calibre Material de (Cédula) construcción

(Turbo Compresor) (m) (in) (mm)

6 A 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304

B 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304

7 A 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304

B 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304

Casa de máquinas Tres

Unidad Equipo de

extracción (Turbo

Compresor)

Cantidad Altura

(m)

Ønominal

(in)

Øinterno

(m)

Calibre

(Cédula)

Material de

construcción

8 A 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304

B 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304

17

9 A 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304

B 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304

Tabla 4. Propiedades de los ductos medidos (2)

Casa de Maquinas Cuatro

Unidad Equipo de

extracción

Cantidad Altura (m) Ønominal

(in)

Øinterno

(mm)

Calibre

(Cédula)

Material de

construcción

10 Bomba de Vacío 2 Descarga por TE 40 Acero Inox. 304




Venteo general (10, 11, 12, 13) 1 54.56 24 0.574 40 Acero Inox. 304

Los puntos de medición de temperatura (T), presión diferencial (∆P) y presión estática

(Pestática) en cada ducto de venteo se han determinado de acuerdo con el método 1 de la

EPA ―Sample and Velocity Traverses for Stationary Sources‖. De tal forma que el número

de puntos para cada ducto es el siguiente:

Tabla 5. Puntos de medición en ductos

Unidad 5 6 7 8 9 10, 11,

12 y 13 A B A B A B A B

No de puntos

de medición 6 8 8 8 8 8 8 8 8 8

La distribución de estos puntos se hace midiendo el diámetro interno de cada ducto y

multiplicándolo por los porcentajes proporcionados en el método 1 de la EPA. En cuanto a

la presión, (la medición de ∆P y Pestática), se toman cinco lecturas instantáneas de cada

variable por punto de medición, mientras que el valor de temperatura por punto se toma al

final de las mediciones de presión. El peso molecular promedio de los gases se emplea

para obtener el caudal en los ductos de venteo.

Composición de gases

El muestreo de gases de venteo se ha realizado en dos temporadas: del 12 al 16 de

septiembre de 2016 y del 12 al 15 de febrero de 2017. Se han tomado muestras de gases

en los siguientes puntos:

Tabla 6. Muestras obtenidas en cada ducto

Fecha Unidad Cantidad de muestras

12-09-2016 6A 4

12-09-2016 7A 4

12-09-2016 8A 4

12-09-2016 9B 4

13-09-2016 5 4

13-09-2016 11 4

13-09-2016 12 4

19

Fecha Unidad Cantidad de muestras

13-09-2016 13 4

20-02-2017 5 4

20-02-2017 6B 4

20-02-2017 7B 4

21-02-2017 8B 4

21-02-2017 9A 4

21-02-2017 10 4

21-02-2017 11 4

21-02-2017 12 4

21-02-2017 13 4

Las muestras de gases se han tomado en matraces de bola Pyrex de 1000 ml con llaves

de teflón siguiendo el procedimiento ASTM E1755 95A y se han analizado por

cromatografía de gases – espectroscopia de masas. Posteriormente se han analizado

utilizando un cromatógrafo de gases Agilent Technologies modelo 7890A acoplado a un

detector de espectrometría de masa del tipo cuadropolo de Agilent Technologies modelo

7890A.

El equipo tiene instalado una columna CP-PoraBOND Q de silica fundida con fase

estacionaria de vinil-estireno de 50 m de longitud, con diámetro exterior de 0.45 mm y 0.32

mm de interior, con un grosor de película de 5 m. El gas de acarreo es helio de Ultra-Alta

pureza (99.9995%) a un flujo constante de 1.2 ml/min. El programa cromatográfico tiene las

características siguientes: isoterma a 50 C por 6 minutos, incremento de temperatura de

10 C/min hasta 240 C, y finalmente una isoterma a 240°C durante 6.0 min. La temperatura

del inyector fue de 250 C, con relación de split de 8.68:1; la temperatura en la zona

transferencia al espectrómetro de masas es 250 C. El espectrómetro de masas opera en

modo de barrido continuo de masas de 10 a 150 m/z con la técnica de impacto electrónico

a 70 eV. Los espectros obtenidos se comparan con las bibliotecas de espectros de librería

NIST (The NIST Mass Spectral Search Program for the NIST/EPA/NIH Mass Spectral

Library Version 2.0f build out Oct 22, 2009).

Informe Final



Para cuantificar los gases se han realizado curvas de calibración de argón, dióxido de

carbono, metano y sulfuro de hidrógeno. El resto de los gases se cuantifica con base en la

respuesta del argón y metano, gases inorgánicos y orgánicos respectivamente tomando en

cuenta sus cortes transversales de ionización por impacto electrónico.

Material particulado

El muestreo de material particulado ha tenido lugar del 15 al 27 de septiembre de 2016

utilizando impactadores Minivol (AirMetrics, 2005) que emplean un flujo de 5 l/min. Los

equipos se han calibrado in situ. La figura 3 representa el área de cobertura de los

impactadores que centra al CGCP y cubre alrededor de 33 km2. El material se ha

recolectado en sustratos de teflón previamente pesados y después colocado en cajas de

Petri esterilizadas de plástico para refrigeración. El material se ha analizado por

fluorescencia de rayos X para determinar su composición elemental.

Figura 3. Ubicación de los puntos de muestreo

21

Se han obtenido muestras de material particulado en los siguientes puntos:

Tabla 7. Muestras recolectadas de material particulado

Inicio Fin Lugar Cantidad

de

Muestras

Latitud Longitud

15-09-2016 27-09-2016 Laguna 12 32° 24’ 55.44‖ 115° 15’

53.34‖

15-09-2016 27-09-2016 Michoacán 12 32° 27’ 51.38‖ 115° 15’

30.83‖

15-09-2016 27-09-2016 Nuevo León 12 32° 24’ 38.39‖ 115° 11’ 17.45‖

15-09-2016 27-09-2016 Delta 12 32° 21’ 44.22‖ 115° 12’ 01.97‖

Los impactadores se han instalado en sitios a una altura de más de 4 m para evitar colectar

material re-suspendido del suelo y muestrear sólo material transportado por el aire.

Informe Final



Laguna estabilización Ejido Nuevo León

Ejido Michoacán Ejido Delta

Figura 4. Impactadores

Dispersión de gases

La temperatura, composición, velocidad, diámetro y coordenadas de los gases de venteo,

así como la información meteorológica de la región (radiación solar, humedad relativa,

temperatura, altura de la capa límite, velocidad y dirección de viento, etcétera) se ha

ordenado y utilizado en el programa para estimar la dispersión de gases en torno al CGCP.

El programa calcula el centroide de masa del compuesto y determina su dispersión por

medio de altura de la capa límite, los vientos predominantes y el caudal del gas.

23

5. RESULTADOS

Meteorología de la región

El viento presenta un patrón muy estable durante la temporada de septiembre a diciembre

de 2016, con dirección predominante de noroeste y sureste. El intervalo de velocidad es 2

– 6 m/s, con ráfagas muy esporádicas y velocidades > 7 m/s. Dado que el patrón de vientos

es estable, se espera que las trayectorias de los gases y el material particulado sea en esas

direcciones.

Figura 5. Rosa de viento de la temporada septiembre - diciembre 2016

La radiación solar en el periodo de medición tiene una disminución propia del ciclo anual

secas – secas frías y los máximos se localizan al mediodía por arriba de los 800 W/m2, lo

que se considera normal para esas latitudes. En términos de relevancia para la planta

geotérmica, la radiación solar es un agente importante en la tasa de oxidación de ácido

sulfhídrico a dióxido de azufre; es decir, al abundar ésta promueve la conversión a la forma

oxidada, el cual es un contaminante criterio de calidad del aire.

𝐻𝐻2𝑆𝑆 + 𝑂𝑂3 → 𝐻𝐻2𝑂𝑂 + 𝑆𝑆𝑂𝑂2

Informe Final



La reacción es lenta en fase gaseosa, del orden de más de cinco horas, pero en superficie

(como en una gota o una partícula sólida presente en el aire) la reacción es muy rápida y

puede llevarse a cabo en menos de una hora.

Figura 6. Radiación solar neta en Cerro Prieto

La humedad relativa tiene algunos cambios en su comportamiento cíclico diurno-nocturno,

por lluvias aisladas en septiembre, mediados y fines de octubre y comienzos de diciembre.

Pese a que la humedad relativa promedio es relativamente baja (< 25%), probablemente

sea suficiente para acelerar parcialmente la reacción del H2S en otras especies de azufre

más oxidadas.

25

Figura 7. Humedad relativa en Cerro Prieto

La temperatura media de septiembre a diciembre 2016 en Cerro Prieto muestra una clara

disminución de la temporada seca caliente a la fría de enero. El gradiente de la temporada

calientes a la fría es ΔT > 20 °C, el cual es típico de la región.

Figura 8. Temperatura media en Cerro Prieto

Informe Final



Caudales

Los caudales medidos en los ductos se corrigen con el peso molecular promedio de los

gases de venteo y se ajustan a las condiciones de presión y temperatura del punto de

muestreo. Los resultados de Pest, Tg, ΔP, H2O y los cálculos de Mh y ρ para determinar la

velocidad (Vg) y flujo (Qg) de la corriente de gases de los venteos de la CGCP se muestran

en la tabla 8.

El ducto de venteo con el caudal más bajo es el de la unidad 5 que genera 30 MW. Los

ductos de las unidades 6 a 9 tienen caudales entre 1.1 y 2.2 m3/s. Estos ductos

corresponden con las unidades de 110 MW. Las diferencias entre los ductos de las

unidades 6 a 9 se deben a las condiciones de operación de cada casa de máquinas, pues

no todas operan a la misma capacidad. El caudal más grande corresponde al ducto general

de la casa de máquinas 4 (CP4), con 3.41 m3/s. Este ducto comunica las líneas de salida

de los gases incondensables de las cuatro unidades de CP4, cada una tiene una capacidad

de 25 MW.

Pest Tg ΔP H2O Mh ρ Vg Qg

Unidad Equipo de

ɸchim

Tabla 8. Velocidad y flujo de los gases en los venteos

extracción ( mmCA) (°C) ( mmCA) (%) (kg/kmol) (Kg/m3) (m/s) (m) (m3/s)

5 BV 0.76 33.8 6.60 6.30 34.70 1.3478 8.43 0.381 0.96

6 TC-A

TC-B

19.81

2.29

203.5

180.0

49.53

16.00

12.55

26.90

34.00

31.37

0.8496

0.8236

29.07

16.78

0.303

0.303

2.10

1.21

7 TC-A

TC-B

3.81

69.34

192.3

182.5

55.63

56.39

26.30

35.00

31.25

29.69

0.7993

0.7809

31.76

32.35

0.303

0.303

2.29

2.34

8 TC-A 21.59 183.3 76.20 22.47 31.87 0.8361 36.35 0.303 2.63

9 TC-A

TC-B

3.56

2.79

179.4

175.3

13.46

27.94

28.50

31.10

30.86

30.39

0.8151

0.8101

15.47

22.36

0.303

0.303

1.12

1.62

Ducto

general BV 12.70 43.0 15.75 9.75 35.02 1.3237 13.13 0.575 3.41

(10, 11, 12 y

13)

Composición de gases

Los resultado de los análisis de composición química de los gases incondensables en los venteos se muestra en las

tablas siguientes, la composición está en mol/mol x100 (%mol). El N2, O2 y CO2 fueron los compuestos mayoritarios

en los gases de venteo y juntos suman casi 90% del total de la composición de gases. El H2S se encontró en

proporciones que oscilan entre 0.4 y 8.0%. El O2 no es un gas volcánico, sino que proviene del aire, así que se

considera un indicador de la eficiencia e intervención de los equipos/compresores para mantener condiciones de

operación/seguridad estables. Los cromatogramas correspondientes a los análisis se encuentran en el Anexo 1.

Informe Final



Tabla 9. Composición de gases incondensables unidad 5 (% mol)

No.

Muestra 1 2 3 4 5 6 7

Casa CP1 CP1 CP1 CP1 CP1 CP1 CP1

Unidad U5 U5 U5 U5 U5 U5 U5

Fecha 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017

Hora 15:37 15:45 15:48 15:51 15:54 15:59 ?

P (mb) 1059 898 1081 891 854 1073 1073

Pico Compuesto Fórmula

Argón 36 36Ar 0.005 0.002 0.004 0.002 0.004 0.005 0.004

Argón 38 38Ar 0.001 0 0.001 0 0 0.001 0.001

Argón 40 40Ar 1.728 0.944 1.544 0.925 1.885 1.921 1.402

1 Oxígeno O2 18.854 10.02 15.447 9.875 21.296 21.737 14.139

2 Nitrógeno N2 44.956 29.567 37.058 29.458 69.585 51.78 36.298

3 Metano CH4 0.475 0.344 2.178 0.326 0 0.13 1.353

4 Dióxido de

carbono CO2 33.274 58.699 40.557 59.03 7.23 24.334 43.882

5 Etano CH3CH3 0.028 0.017 0.098 0.015 0 0.008 0.082

6 Sulfuro de

hidrógeno H2S 0.476 0.375 2.961 0.337 0 0.056 2.696

29

No.

Muestra 1 2 3 4 5 6 7

7 Sulfuro de

carbonilo COS 0.002 0.001 0.002 0.001 0 0.001 0.001

8 Propano CH3CH2CH

3

0.013 0.007 0.045 0.006 0 0.003 0.039

9 Dióxido de

azufre SO2 0 0 0 0 0 0 0

10 Benceno C6H6 0.187 0.025 0.104 0.024 0 0.024 0.103

Tabla 10. Composición de gases incondensables, unidad 6 (% mol)

No.

Muestra 8 9 10 11 12 13

Casa CP2 CP2 CP2 CP2 CP2 CP2

Unidad U6B U6B U6B U6B U6B U6B

Fecha 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017

Hora 16:25 16:30 16:34 16:38 16:42 16:45

P (mb) 935 884 913 1059 1059 964


Argón 36 36Ar 0.001 0.005 0.001 0.003 0.004 0.004

Argón 38 38Ar 0 0 0 0.001 0 0.001

Argón 40 40Ar 0.621 2.004 0.717 1.242 1.376 1.713

Informe Final



No.

Muestra 8 9 10 11 12 13

1 Oxígeno O2 6.711 22.847 7.79 12.253 15.09 18.523

2 Nitrógeno N2 20.483 74.872 24.126 33.719 47.856 57.105

3 Metano CH4 0.245 0 0.248 0.956 0.124 0.076

4 Dióxido de

carbono CO2 70.74 0.272 66.085 46.076 35.138 22.423

5 Etano CH3CH3 0.008 0 0.009 0.04 0.005 0.003

6 Sulfuro de

hidrógeno H2S 1.153 0 0.994 5.615 0.392 0.136

7 Sulfuro de

carbonilo COS 0.009 0 0.001 0.002 0.001 0.001

8 Propano CH3CH2C

H3

0.002 0 0.003 0.016 0.001 0

9 Dióxido de

azufre SO2

10 Benceno C6H6 0.026 0 0.025 0.077 0.014 0.015

31

Tabla 11. Composición de gases incondensables unidad 7 (%mol)

No.

Muestra 14 15 16 17 18 19


Unidad U7A U7A U7A U7A U7A U7A

Fecha 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017

Hora 17:30 17:35 17:39 17:43 17:48 17:55

P (mb) 1073 1066 1037 884 1030 1081


Argón 36 36Ar 0.003 0.003 0.006 0.005 0.003 0.001

Argón 38 38Ar 0.001 0.001 0.001 0 0 0.001

Argón 40 40Ar 1.287 1.265 2.102 2.013 1.137 1.257

1 Oxígeno O2 12.745 12.487 23.287 22.815 11.331 12.518

2 Nitrógeno N2 35.175 35.154 64.4 74.013 33.021 34.343

3 Metano CH4 1.405 1.298 0.048 0 0.919 1.464

4 Dióxido de

carbono CO2 43.605 44.31 10.107 1.154 49.333 44.175

5 Etano CH3CH3 0.054 0.049 0.001 0 0.036 0.06

6 Sulfuro de

hidrógeno H2S 5.593 5.315 0.043 0 4.143 6.059

Informe Final



No.

Muestra 14 15 16 17 18 19

7 Sulfuro de

carbonilo COS 0.002 0.002 0.001 0 0.001 0.002

8 Propano CH3CH2C

H3

0.023 0.021 0 0 0.015 0.026

9 Dióxido de

azufre SO2 0 0 0 0 0 0

10 Benceno C6H6 0.108 0.095 0.004 0 0.06 0.096


No.

Muestra 20 21 22 23 24 25


Unidad U9B U9B U9B U9B U9B U9B

Fecha 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017

Hora 18:34 18:39 18:42 18:46 18:49 18:52

P (mb) 1066 1059 1066 1073 1081 986


Argón 36 36Ar 0.004 0.004 0.004 0.003 0.004 0.002

33

No.

Muestra 20 21 22 23 24 25

Argón 38 38Ar 0.001 0.001 0.001 0 0 0.001

Argón 40 40Ar 1.287 1.265 2.102 2.013 1.137 1.257

1 Oxígeno O2 12.745 12.487 23.287 22.815 11.331 12.518

2 Nitrógeno N2 35.175 35.154 64.4 74.013 33.021 34.343

3 Metano CH4 1.405 1.298 0.048 0 0.919 1.464

4 Dióxido de

carbono CO2 43.605 44.31 10.107 1.154 49.333 44.175

5 Etano CH3CH3 0.054 0.049 0.001 0 0.036 0.06

6 Sulfuro de

hidrógeno H2S 5.593 5.315 0.043 0 4.143 6.059

7 Sulfuro de

carbonilo COS 0.002 0.002 0.001 0 0.001 0.002

8 Propano CH3CH2C

H3

0.023 0.021 0 0 0.015 0.026

9 Dióxido de

azufre SO2 0 0 0 0 0 0

10 Benceno C6H6 0.108 0.095 0.004 0 0.06 0.096

Informe Final



Tabla 13. Composición de gases incondensables, unidad 10 (% mol)

No. Muestra 26 27 28

Casa CP4 CP4 CP4

Unidad U10 U10 U10

Fecha 2/21/2017 2/21/2017 2/21/2017

Hora 08:58 09:05 09:10

P (mb) 942 942 986


Argón 36 36Ar 0.002 0.001 0.002

Argón 38 38Ar 0.001 0.001 0.001

Argón 40 40Ar 1.287 1.265 2.102

1 Oxígeno O2 12.745 12.487 23.287

2 Nitrógeno N2 35.175 35.154 64.4

3 Metano CH4 1.405 1.298 0.048

4 Dióxido de carbono CO2 43.605 44.31 10.107

5 Etano CH3CH3 0.054 0.049 0.001

6 Sulfuro de hidrógeno H2S 5.593 5.315 0.043

35


7 Sulfuro de carbonilo COS 0.002 0.002 0.001

8 Propano CH3CH2CH3 0.023 0.021 0

9 Dióxido de azufre SO2 0 0 0

10 Benceno C6H6 0.108 0.095 0.004



Casa CP4 CP4 CP4

Unidad U11 U11 U11

Fecha 2/21/2017 2/21/2017 2/21/2017

Hora 09:20 09:25 09:28

P (mb) 1037 1030 1088


Argón 36 36Ar 0.003 0.002 0.003

Argón 38 38Ar 0 0 0

Argón 40 40Ar 1.021 0.918 1.11

1 Oxígeno O2 10.318 9.393 10.881

2 Nitrógeno N2 28.284 25.532 28.512

Informe Final




3 Metano CH4 0.9 0.766 1.387

4 Dióxido de carbono CO2 54.866 59.341 51.41

5 Etano CH3CH3 0.041 0.034 0.068

6 Sulfuro de hidrógeno H2S 4.441 3.899 6.442

7 Sulfuro de carbonilo COS 0.001 0.001 0.002

8 Propano CH3CH2CH3 0.015 0.013 0.026

9 Dióxido de azufre SO2 0 0 0

10 Benceno C6H6 0.11 0.1 0.159


No. Muestra 32 33 34 35

Casa CP4 CP4 CP4 CP4

Unidad U11 U11 U12 U12

Fecha 2/21/2017 2/21/2017 2/21/2017 2/21/2017

Hora 09:38 09:43 10:20 10:25

P (mb) 942 913 1073 1073


37

No. Muestra 32 33 34 35

Argón 36 36Ar 0.003 0 0.003 0

Argón 38 38Ar 0 0 0 0

Argón 40 40Ar 1.1 0.54 1.03 0.391

1 Oxígeno O2 10.833 5.934 10.249 4.144

2 Nitrógeno N2 27.675 18.228 27.002 11.404

3 Metano CH4 1.127 0.186 0.985 0.233

4 Dióxido de

carbono CO2 52.738 74.252 54.316 82.343

5 Etano CH3CH3 0.056 0.008 0.05 0.01

6 Sulfuro de

hidrógeno H2S 6.314 0.827 6.208 1.441

7 Sulfuro de

carbonilo COS 0.002 0 0.002 0

8 Propano CH3CH2CH3 0.025 0.002 0.023 0.004

9 Dióxido de azufre SO2 0 0 0 0

10 Benceno C6H6 0.126 0.024 0.133 0.031

Material particulado

La figura 9 muestra la concentración ambiental de material particulado en los cuatro puntos

de medición. El ejido Michoacán registró la mayor cantidad de material suspendido en el

aire, con 260 µg/m3 en 24 horas y un promedio de 80 µg/m3. La línea roja corresponde con

la norma ambiental NOM-025-SSA de la Secretaría de Salud sobre exposición a material

particulado en promedio de 24 horas. Los otros tres puntos de muestreo estuvieron por

debajo de la norma.

Figura 9. Concentración ambiental de partículas

La composición de las partículas muestra grandes cantidades de Na, Al, Mg y Si, lo que señala

un probable origen de suelos. Las partículas también tienen cantidades menores de Zn, Cu y Ni

que probablemente son característicos del suelo de esa región, aunque pueden indicar un

posible origen volcánico.

39

Figura 10. Composición elemental de las partículas

Figura 11. Porcentaje de composición de las partículas

Dispersión de gases

Los parámetros de los caudales (temperatura, composición, velocidad, diámetro,

coordenadas, etc.) y la información meteorológica de la región (radiación solar, humedad

relativa, temperatura, altura de la capa límite, velocidad y dirección de viento, etc.)

alimentan el modelo para estimar la dispersión de gases alrededor del CGCP.

Las figuras siguientes presentan los resultados del modelo de dispersión de H2S para los

meses de septiembre a diciembre del 2016. La información que se muestra proviene del

modelo AERMOD y se ha organizado con base en el comportamiento promedio horario

para las 00:00, 06:00, 12:00 y 18:00 horas. También se ha incluido las condiciones de

circulación del viento más comunes durante esos lapsos horarios.

Informe Final



41

Los resultados del modelo son un inicativo de la dispersión de H2S en superficie y deben

validarse con datos de este gas medidos in situ. En general, las isolíneas de concentración

promedio muestran concordancia con los patrones de circulación de los estados de

dirección del viento que se presentaron con mayor frecuencia. Las figuras 12 a 14 muestran

los diagramas de isoconcentraciones en µg/m3 (1 ppm = 1500 µg/m3). Los patrones de

dispersión en septiembre distribuyen el H2S hacia el noroeste, sureste de las 00:00 a las

12:00 y este – oeste a las 18:00. En el mes de octubre la distribución de H2S en la zona es

noroeste – sureste de 00:00 a 18:00.

Noviembre y diciembre tienen una distribución similar de H2S hacia el noroeste y sureste

del CGCP de las 06:00 a las 18:00. A las 00:00 es unidireccional hacia el sureste.

Estados de dirección del viento con las

cinco frecuencias más altas durante

Septiembre (19 al 30) del 2016, a la hora

0

(12 datos)




6

(12 datos)

43

Estadística de los datos de

concentración de H2S

promedio en Septiembre

del 2016, a las horas 0, 6,

12 y 18.




12

(12 datos)


cuatro frecuencias más altas durante


18

(12 datos)

Informe Final



En el periodo del 1 al 31 de

Octubre del 2016, las

concentraciones promedio

máximas de H2S.



Octubre del 2016, a la hora 0

(31 datos)



Octubre del 2016, a la hora 6

(31 datos)

45



promedio en octubre del

2016, a las horas 00:00,

06:00, 12:00 y 18:00.



Octubre del 2016, a la hora 12.

(31 datos)



Octubre del 2016, a la hora 18.

(31 datos)

Figura 12. Isolíneas de concentración de H2S septiembre – octubre

Informe Final



En el periodo del 1 al 30 de

Noviembre del 2016, las


máximas de H2S.



Noviembre del 2016, a la hora 0

(30 datos)



Noviembre del 2016, a la hora 6

(30 datos)

47



promedio en Noviembre

del 2016, a las horas 0, 6,

12 y 18.



Noviembre del 2016, a la hora 12.

(30 datos)



Noviembre del 2016, a la hora 18.

(30 datos)

Figura 13. Isolíneas de concentración H2S noviembre

Informe Final



En el periodo del 1 al 31

de Diciembre del 2016, las


máximas de H2S.



Diciembre del 2016, a la hora 0

(31 datos)



Diciembre del 2016, a la hora 6

(31 datos)

49



promedio en Diciembre del

2016, a las horas 0, 6, 12

y 18.



Diciembre del 2016, a la hora 12.

(31 datos)



Diciembre del 2016, a la hora 18.

(31 datos)

Figura 14. isolíneas de concentración de H2S diciembre

6. DISCUSIÓN

En un estudio previo (fase 2) se reportó la meteorología de la región para el periodo

noviembre 2012 a enero 2013, en ese estudio se midieron intensidades del viento de 2 – 6

m/s con dirección norte – sur. En comparación con este nuevo estudio se observaron

vientos con la misma intensidad, pero con un cambio en su dirección. Al parecer, el viento

cambia de dirección norte – sur en la temporada seca fría y vuelve a su patrón noroeste –

sureste en la temporada seca caliente. La radiación solar aumenta a mediados de año y

disminuye a principios de año. Esto implica que se puede esperar una mayor formación de

SO2 a partir de H2S en fase gas durante el verano y menor en invierno. No obstante, la

temporada de lluvias se presenta a finales de año, lo que implica presencia de pequeñas

gotas de lluvia que pueden acelerar la formación de SO2 en fase acuosa. Los gases no

condensables no contienen SO2, por lo que todo lo que se detecta en el aire es producto

de la oxidación de H2S. La variación de temperatura, radiación, humedad relativa y dirección

e intensidad del viento en la zona se presenta en forma muy cíclica, porque la región es

casi desértica, con muy poca orografía, vegetación, estructuras o cuerpos de agua capaces

de modificar el patrón de vientos.

Los caudales y la composición de los gases incondensables de los ductos de venteo no

tienen cambios significativos en comparación con estudios previos. En esta ocasión se

incluyó el argón (y sus isótopos) en las mediciones porque es un elemento netamente

volcánico y puede operar como un proxy de otros compuestos no analizados en los gases

no condensables.

La composición elemental del material particulado colectado en los alrededores de la planta

indica que son partículas con grandes cantidades de Si, Na, Mg y Ca, esta composición es

típica de suelos. No se encontró participación directa de las emisiones del CGCP a la

composición química del material particulado colectado y analizado, pero es un muestreo

que tuvo una duración de 12 días, por lo que no es concluyente. Sin embargo, un punto

relevante es que pese a la corta duración del muestreo la concentración de partículas en

aire rebasó cinco veces (días), la norma ambiental NOM-025-SSA sobre exposición de

PM10 en el ejido de Michoacán, dos en Nuevo León y dos en Delta, lo cual es una incidencia

muy alta para un periodo tan breve de medición. El punto con concentraciones más bajas

es la laguna de estabilización, el cual es un cuerpo de agua que por naturaleza funciona

como un sumidero de partículas.

51

7. CONCLUSIONES

• El patrón de vientos fue SE-NO de septiembre a diciembre de 2016.

• Hay una concentración promedio de 30 µg/m3 (21.54 ppm) de H2S en un radio de 5

km alrededor del complejo geotérmico, lo que indica que los limites permitidos por las

autoridades ambientales, no se rebasan.

• La concentración de PM10, no tiene relación con la operación del campo geotérmico,

sino a condiciones naturales del terreno debidas al área geográfica y es alta en el

Ejido Michoacán y se debe a material resuspendido, ya que no hay cuerpos de agua,

zonas arbóreas, etc. que impidan o reduzcan el arrastre de partículas.

Informe Final



8. RECOMENDACIONES

• Continuar con el monitoreo permanente de los niveles de H2S que la CFE lleva acabo.

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

American Society for Testing and Material (ASTM) Designation E1675 – 95A: Standard

Practice for Sampling Two-Phase Geothermal Fluid for Purposes of Chemical Analysis,

ASTM Designation: E178-08: Standard Practice for Dealing With Outlying Observations.

Environmental Protection Agency (EPA). ―Sample and Velocity Traverses for Stationary

Sources, Electronic Code for Federal Regulations, 2016-10-03.

Peralta, O., Castro, T., Durón, M., et al. H2S emissions from Cerro Prieto geothermal

power plant, Mexico, and air pollutants measurements in the area. Geothermics, 2013.

www.lenntech.es/periodica/masa/masa-atomica.htm

http://www.periodni.com/es/ar.htm

http://www.lenntech.es/periodica/masa/masa-atomica.htm

http://www.periodni.com/es/ar.htm

53

10. ANEXOS

Anexo 1. Composición de gases de venteo

Anexo 2. Determinación de velocidades en ductos

Anexo 3. Radiosondeos

Anexo 4. Meteorología en superficie

Anexo 5. Partículas

Informe Final



V. ANÁLISIS EDAFOLÓGICO: ACTUALIZACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DEL RIESGO

DE AFECTACIÓN DEL CAMPO GEOTÉRMICO SOBRE LOS SUELOS DEL

VALLE DE MEXICALI, BAJA CALIFORNIA

RESUMEN EJECUTIVO

A partir de las primeras décadas del siglo XX, el Valle de Mexicali, Baja California, comenzó

a experimentar un auge económico importante vinculado a la actividad agrícola. Las

grandes obras de infraestructura hidráulica que canalizaron el agua del Río Colorado

propiciaron la creación del Distrito de Riego 014 con una extensión superior a las 200,000

hectáreas. Posteriormente, el descubrimiento de importantes yacimientos geotérmicos

propició el surgimiento de la industria geotermoeléctrica como referente económico

regional.

A través del tiempo, el desarrollo intensivo de estas actividades económicas ha propiciado

diferentes afectaciones ambientales en detrimento de la calidad de vida de las comunidades

aledañas al CGCP, siendo una de ellas la degradación del suelo por salinización. Tal

situación, ha sido motivo de preocupación y reclamo por parte de la comunidad y grupos

afectados ante autoridades y empresa (CFE), por lo que, a solicitud de las partes

involucradas, se han llevado a cabo diversos estudios para estimar el grado de afectación

ocasionado por tales actividades productivas.

En el Valle de Mexicali, el origen y desarrollo de los suelos está determinado principalmente

por los factores climáticos, geológicos y topográficos. Si bien la condición de aridez favorece

de manera natural los procesos de acumulación primaria de sales, es de percepción

generalizada entre la población local que los procesos productivos del CGCP, propician que

los campos agrícolas aledaños tiendan a salinizarse reduciendo su productividad. Para

documentar este supuesto, la presente investigación tuvo como objetivo central elaborar un

diagnóstico sobre el estado actual de los suelos del Campo Geotérmico Cerro Prieto y

terrenos agrícolas aledaños. Para ello, la investigación se planteó en diferentes etapas, que

incluyeron su planeación, una campaña de campo para la caracterización y muestreo de

suelos, diversos análisis físicos y químicos, y finalmente el procesamiento e interpretación

de los resultados, para llegar a un diagnóstico de la condición actual de los suelo.

55

La perforación y caracterización de seis perfiles de suelo distribuidos de manera estratégica

dentro de la zona de estudio, indicó la presencia de cuatro grupos de suelo de acuerdo a

WRB (2014): Vertisoles, Solonchaks, Solonetz y Fluvisoles, sujetos a procesos de

salinización y/o sodificación de manera diferenciada, de acuerdo a su condición de uso: en

los suelos de la zona industrial, así como en zonas agrícolas abandonadas (Solonchaks),

la condición degradativa dominante es la acumulación de sales solubles y sodio (suelos

salino sódicos), mientras que en la zona agrícola de riego, predomina la acumulación de

sodio (suelos sódicos), propiciada por el riego frecuente, que reduce el contenido de sales

solubles, pero mantiene concentraciones de sodio intercambiable y cloruros, que van de

moderadas a severas para el desarrollo de algunos cultivos. De manera paralela se

realizaron estudios sobre la concentración de siete metales pesados (Co, Cr, Ni, Cd, Pb,

As y Hg), obteniéndose concentraciones tanto en superficie como a profundidad que no

rebasan los límites permisibles establecidos por la NOM-147. Cabe destacar que estas

concentraciones siguen el mismo patrón de zonificación que en el caso de los indicadores

de salinidad, con ligero incremento de algunos de los elementos como el Arsénico en los

suelos del CGCP.

Para representar espacialmente la distribución de los indicadores de salinidad y metales

pesados, se diseñó cartografía temática basada en métodos de interpolación dentro de la

plataforma del Sistema de Información Geográfica Arc Gis (Ver. 10.1).

En una etapa consecutiva de este estudio, se realizaron estudios isotópicos para identificar

el flujo de agua en los suelos durante su formación y la fuente del sulfato en los suelos,

utilizando isótopos estables de S y O.

De manera general, las conclusiones a que llegó esta investigación, proponen que:

En la zona industrial predominan los procesos de salinización-y sodificación, con

altas concentraciones de cloruros, como resultado de la migración por capilaridad de

sales del interior del suelo hacia la superficie.

En la zona agrícola dominan bajas concentraciones de sales (CE dS/m) en superficie

(30 a 40 cm) como resultado de la aplicación continúa de riego que favorece el

lavado de sales, en cambio hay un proceso de acumulación de sodio entre los 60 a

90 cm sobre todo en capas de suelo con mayor contenido de arcillas.

Las concentraciones de metales pesados tanto en la zona industrial como en la zona

agrícola no rebasa los límites permisibles establecidos por la NOM-147, a excepción

del Nodo 16 ubicado en las proximidades de la Laguna de evaporación cuya

concentración superó el límite permisible para suelos agrícolas.

Los estudios isotópicos muestran que la dinámica de las sales en la zona de estudio,

es de tipo ascendente y descendente debido a la evaporación del agua, lo que

Informe Final



favorece la acumulación de las sales más solubles (cloruros y nitratos) en la

superficie del suelo y precipitación de la menos soluble (sulfatos) en los primero 90

cm de profundidad dentro del suelo. En este proceso, el agua de lluvia, aun cuando

es muy escasa, permite la movilidad y distribución de las sales en profundidad.

La distribución de la concentración de los sulfatos a partir de sus isótopos 34S y 18O,

muestran que la fuente principal de los sulfatos deriva de aguas similares al del Río

Colorado, canales y pozos poco profundos. A su vez, la dinámica de los sulfatos,

cloruros y nitratos, muestra un aumento reciente del nivel freático, atribuible al agua

de riego y a fugas de los canales de la región.

1. INTRODUCCIÓN

Desde principios del siglo XX a la actualidad, el Valle de Mexicali ha presentado grandes

cambios sociales y económicos, siendo esto un factor importante en el desarrollo de

actividades industriales, como es el caso de la generación de electricidad a partir de la

geotermia (Fernández, 1991). Dicha actividad, mantiene una percepción social negativa por

sus probables implicaciones en el ambiente y la salud de los habitantes de los poblados

aledaños al Complejo Geotermoeléctrico Cerro Prieto (CGCP) (Quintero et al. 2003;

Schorr, 2006).

El recurso suelo no es la excepción, ya que también se han atribuido efectos dañinos del

CGCP, tanto en su fertilidad como en la capacidad productiva en los cultivos. En estudios

previos (Ibáñez-Huerta & García-Calderón, 2010; Ibáñez-Huerta, 2013), se demostró que

los factores biofísicos locales y regionales definen la diversidad de los suelos. Así, los

resultados hasta ahora reportados, muestran que dentro del Valle de Mexicali, la

distribución de los suelos obedece a factores ambientales tales como el clima, que favorece

la acumulación de sales debido a las elevadas tasas de evapotranspiración imperantes en

la región; a la naturaleza del material litológico, derivado principalmente de sedimentos

producto del relleno de la Cuenca el Saltón; así como a las condiciones del relieve

relativamente plano o con escasa pendiente, con una orientación de norte a sur.

Otro factor fundamental que contribuye a la dinámica edáfica en el área, es la alta

sismicidad en la región, que permite el aporte continuo de sales a la superficie (Ibáñez-

Huerta & García-Calderón, 2010; Armienta et al., 2014; Servicio Sismológico Nacional,

57

2016). Así mismo, los estudios previos han demostrado, que en el Valle de Mexicali, el

principal factor limitante para el desarrollo de los cultivos, es la salinidad (Judkins, 2010;

Judkins & Myint 2012; Ibáñez-Huerta, 2013). Los suelos afectados por acumulación de

sales a escala local y regional forman un mosaico complejo que obedece a cambios en el

régimen hídrico de la región, al uso del suelo, a la calidad del agua de riego, así como a las

prácticas de manejo. El régimen hídrico regional tuvo un punto de ruptura cuando comenzó

la regulación de los flujos de agua en los ríos que circundan el Valle, principalmente el Río

Colorado y el Hardy, debido a la necesidad del uso del agua para riego, consumo humano

e industrial (Ramírez-Hernández et al., 2015).

Es preciso mencionar que tanto en el Valle de Mexicali como en el de Yuma, del lado

norteamericano, se ha documentado la remoción de sales fósiles que se localizan por

debajo de los 100 cm de profundidad, y que son incorporadas a través del agua de riego y

freática al interior del Valle de Mexicali (Payne et al. 1979; Straw et al. 2015). Aunque el

recurso agua puede potencializar la productividad de zonas agrícolas como las ya

mencionadas, su manejo debe hacerse con mucha responsabilidad y eficiencia (Lara,

2011), ya que la calidad del agua de riego puede constituirse como uno de los factores

limitantes para la productividad de estas zonas.

Los aportes de sales por el agua de riego varían de acuerdo a su procedencia, pues si bien

el agua superficial que es canalizada, presenta niveles elevados de sales en dilución;

también se ha indicado que la calidad del agua extraída de los pozos agrícolas es aceptable

para la mayoría de los cultivos (Armienta et al. 2014).

En este sentido, el objetivo central de la investigación focalizada al recurso suelo, es

determinar la condición y variabilidad espacial de la salinidad, así como de los metales

pesados, considerando los usos del suelo en la región y dentro de las diferentes zonas

dentro de cada tipo de uso del suelo.

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo general

Elaborar un diagnóstico sobre la condición actual de los suelos del Campo Geotérmico

Cerro Prieto y el entorno en la zona agrícola del Valle de Mexicali, Baja California.

Informe Final



2.2 Objetivos específicos

Actualizar el diagnóstico de la calidad de los suelos en la zona agrícola del entorno

y terrenos del Campo Geotérmico Cerro Prieto.

Identificar las condiciones edáficas de los suelos salino-sódicos mediante

indicadores físico-químicos dentro del Campo Geotérmico Cerro Prieto y el entorno

en la zona agrícola del Valle de Mexicali.

Establecer los niveles de concentración de metales pesados (Co, Cr, Ni, Cd, Pb, As,

Hg) dentro del Campo Geotérmico de Cerro Prieto y el entorno en la zona agrícola

del Valle de Mexicali.


3.1 Diagnóstico de los suelos en la zona agrícola del entorno y terrenos del Campo

Geotérmico de Cerro Prieto.

3.2 Evaluación de las concentraciones de metales pesados (Co, Cr, Ni Cd, Pb, As, Hg,)

dentro del complejo Geotérmico y el entorno.

3.3 Condiciones edáficos edáficas de los suelos que den las bases para la recuperación

ambiental y de los suelos salino-sódicos.

3.4 Análisis del origen de los sulfatos en los suelos de la zona aledaña a la Planta

Geotérmica Cerro Prieto.


4.1 Caracterización de la zona de estudio

La zona de estudio comprende al campo geotérmico Cerro Prieto (CGCP) y su área de

influencia, se ubica en la porción centro occidente del Valle de Mexicali y en ella predomina

un clima cálido seco, muy árido con lluvias en invierno y una precipitación media anual de

55.5 a 60.4 mm (García, 2004). La temperatura presenta mínimos hasta de -7 ºC en

invierno y máximos de 54.3 ºC en verano. Los niveles de evaporación están en relación con

las fluctuaciones de temperatura en el aire y el suelo, así como por el contenido de humedad

atmosférico, variando enormemente a lo largo del año; se reporta una evapotranspiración

promedio anual de 2000 mm (IMTA, 1996).

59

El polígono de trabajo se ubica en una zona tectónica muy activa, ya que forma parte del

contacto entre la placa del Pacífico y la Norteamericana. En la zona existe un sistema de

fallas conocido como Laguna Salada–Cucapáh con orientación noroeste – sureste

(Vázquez González, 1998).

La composición litológica del Valle está dominada por materiales de depósitos del

Pleistoceno y Holoceno de dos tipos: fluviales y aluviales. Los depósitos aluviales provienen

del arrastre de materiales detríticos de la parte serrana y están constituidos por limos y

arenas de grano fino y medio de cuarzo y feldespatos. Los depósitos fluviales proceden de

los cauces más importantes dentro de la zona, principalmente los ríos Colorado y Hardy

con acumulaciones intermitentes de arcillas, limos y arenas o ambos (INEGI, 1983). La

estratigrafía superficial dentro de la zona de estudio está compuesta por unidades

sedimentarias del Cuaternario con una profundidad de 1000 a 1500 m. Esta capa superficial

incluye depósitos de ambientes deltaicos, abanicos aluviales y depósitos eólicos (Ariel

Construcciones S.A. 1967). El relieve es casi plano, en el límite oeste cuenta con una altitud

de 21 m snm y en el este con 11 m snm. Aunque la presencia del Volcán Cerro Prieto (260

m snm) origina la mayor elevación. Las unidades geomorfológicas de acuerdo a INEGI

(1983), corresponden a planicies, mesetas, terrazas y montañas.

El CGCP y sus alrededores son parte de la región hidrológica del Río Colorado cuyo

recorrido dentro del municipio tiene una longitud de 187 km. Su caudal es utilizado para

consumo humano y riego agrícola, para lo cual se tiene asignado un volumen de 1 850 234

m3/año. El sistema de drenes agrícolas cuenta con aproximadamente 1425 km, en tanto

que los canales de conducción de agua de riego tiene una extensión de 3442 km,

recubiertos con concreto hidráulico. La hidrología subterránea, tiene una recarga media

anual de 700 millones de m3 y junto con el caudal del Río Colorado, proveen al Distrito de

Riego 014 de agua para las actividades agrícolas. Se han indicado incrementos en la

salinidad proveniente del agua del Río Colorado y se estima que actualmente alcanza las

1000 ppm, con incrementos anuales de 6.4 ppm. El agua del acuífero tiene una

concentración de 1800 ppm con incremento anual de 21.8 ppm (SFE-BC, 2009).

Los tipos de vegetación y el uso de suelo dominantes en la zona son el matorral desértico

micrófilo, vegetación halófila (Tamarix sp., Pluchea sericea Conville, Atriplex sp.) matorral

de desiertos arenosos, vegetación de galería, uso del suelo habitacional, industria y

agricultura de riego (INEGI, 2001).

Informe Final



4.2. Metodología

4.2.1. Acopio de información

Para el diseño de la estrategia de muestreo, se obtuvo información procedente de los

informes de etapas previas a este estudio (Ibáñez-Huerta, & García-Calderón, 2010;

Ibáñez-Huerta, 2013), y fuentes bibliográficas externas, que permitieron delimitar los

diferentes puntos y tipos de muestreo bajo tres condiciones: muestreos superficiales,

perfiles de suelo y barrenaciones, de acuerdo a los siguientes criterios:

Proximidad con los terrenos del Complejo Geotérmico Cerro Prieto

Diversidad de los grupos de suelo determinados en fases previas

Delimitación de Unidades de Paisaje y/o tipos de uso del suelo

Niveles previos de salinidad, registrados en estudios anteriores

Estudio de las condiciones locales que propician la acumulación de sales en el suelo

(proximidad con canales de riego y drenes, depresiones ocasionadas por

movimientos tectónicos).

Figura 4-1. Delimitación de la zona de estudio Fase IV

La Figura 4-1 ilustra la ubicación de la zona de estudio, así como los transectos y nodos

de muestreo.

De acuerdo a esta redefinición, el actual polígono de estudio comprendió una superficie de

414.26 km2 cuyas coordenadas geográficas extremas se muestran en la Tabla 4-1.

Tabla 4-1. Coordenadas extremas del polígono de estudio

Coordenadas UTM ex

X Y tremas

677068.45 3579010.95

676673.88 3599233.16

660463.23 3598970.10

660814.50 3578740.83

A partir de este polígono, considerando los criterios de ubicación de los puntos de muestreo

previamente mencionados y con el manejo del Sistema de Información Geográfica Arc Gis

(V. 10.1), se diseñó cartografía digital preliminar para caracterizar las diferentes condiciones

de los puntos prospectivos de muestreo. Finalmente, se establecieron seis transectos y 25

nodos de muestreo irradiados a partir del área del CGCP, con dirección a la zona agrícola,

hasta una distancia máxima de 15 km. De lo anterior se desprende el siguiente cuadro de

coordenadas UTM y tipo de muestreo para cada nodo (Tabla 4-2).

Tabla 4-2. Localización de los puntos de muestreo

No. de

transecto Nodo

Localidad

de

referencia

(1)

Tipo de

muestreo (2)

Coordenadas UTM

X Y

1 1 Ej.

Michoacán

de Ocampo

S,B

660506 3598496

1 2 Ej.

Michoacán

de Ocampo

S 660751 3594990

1 3 Campo

Geotérmico

S 661852 3589257

63

2 4 Ej.

Michoacán

de Ocampo

S,P

662521 3592369

2 5 Ej.

Chihuahua

S 665113 3593366

2 6 Ej.

Chihuahua

S,P 667361 3595146

2 7 Ej. Polvora/

Querétaro

S,B 672078 3599099

2 8 Ej.

Michoacán

de Ocampo

S 663501 3590417

3 9 Ej. Jalapa S,B 665650 3591527

3 10 Ej. Jalapa S 671113 3594236

3 11 Ej. SLP S,B 674574 3595338

3 12 Campo

Geotérmico

S,P 664978 3585516

4 13 Ej.N.León S 669715 3588442

4 14 Ej. Nuevo

León

S,P 671590 3589615

4 15 Ejido

Tlaxcala

S 676795 3592245

4 16 Campo

Geotérmico

S 666148 3585014

5 17 Campo

Geotérmico

S 667737 3585014

5 18 Ej. Oaxaca S,B 669923 3583101

5 19 Ej. El Chimi S,P 673532 3581003

5 20 Ej. Oaxaca S 675073 3579021

5 21 Campo

Geotérmico

S,P 663576 3582867

6 22 Campo

Geotérmico

S 665157 3581030

6 23 Campo

Geotérmico

S 665828 3580268

Informe Final



10 m10 m

4 25 Campo

Geotémico

S,B 669288 3587832

6 24 Campo

Geotérmico

S 666065 3580432

(1) Se Señala de forma indicativa el nombre del ejido donde se localizó el nodo de muestreo.

(2) Tipo de muestreo S= Superficial, P= Perfil, B= Barrenación.

4.2.1.1. Toma de muestras

Muestras superficiales

Con objeto de captar la variabilidad superficial del suelo, para cada nodo de muestreo, se

estableció un esquema de toma de muestras de los primeros 30 cm del suelo con cinco

repeticiones, tomando la primera en la parte central del sitio y las cuatro restantes a una

distancia de 10 m con respecto al punto central mediante un sistema de ejes cruzados

(Figura 4-2). Para cada punto se tomó una muestra de suelo aproximada de 1 kg en bolsas

etiquetadas.

Figura 4-2. Esquema para la toma de muestras en campo

Perfiles y barrenas de suelo

De acuerdo a criterios previamente establecidos, se efectuó el levantamiento de seis

perfiles de suelo a partir del punto central de la unidad de muestreo, la descripción de

65

campo se hizo con base a Siebe et al. (2006) y FAO (2009). Para cada horizonte se

registraron sus datos morfológicos y se colectaron muestras para su análisis en laboratorio.

Adicionalmente se perforaron y tomaron muestras de seis barrenaciones con nucleador a

profundidades de 30, 60, 90 y 120 cm.

Todas las muestras fueron rotuladas, empacadas y enviadas al laboratorio para los análisis

correspondientes.

4.2.1.2. Preparación de muestras del suelo

La preparación de las muestras se realizó en la Unidad Multidisciplinaria de Docencia e

Investigación, Facultad de Ciencias-Juriquilla, UNAM y consistió en su secado a

temperatura ambiente y a la sombra; posteriormente se molieron en un mortero de madera

y tamizaron en malla de 2 mm. El suelo tamizado se almacenó en botes de polietileno para

su mejor manejo y control en el laboratorio.

Para los análisis de laboratorio se tomaron submuestras representativas en base al método

de cuarteo. Los análisis físicos y químicos se efectuaron de acuerdo a los métodos

propuestos por el manual de procedimientos de ISRIC (Reeuwijk, 1993) y a los criterios

señalados por la Norma Oficial Mexicana 021 (SEMARNAT, 2002), que establece las

especificaciones de fertilidad, salinidad y clasificación de suelos, estudio, muestreo y

análisis; así los descritos en la NOM-147 (SEMARNAT, 2007), para los metales pesados.

4.2.2 Determinación de las propiedades químicas del suelo

4.2.2.1 Salinidad

Las sales solubles del suelo son aquellas que presentan mayor solubilidad en relación al

yeso y son evaluadas a partir de la determinación de los cationes y aniones en el extracto

de la pasta de saturación, siguiendo los procedimientos de la NOM-021 (SEMARNAT 2002).

A continuación se describe brevemente el método de extracción:

Preparación de la pasta de saturación

Se preparó mezclando 250 g (±1 g) de suelo y agua destilada, la cual se agregó hasta llevar

al suelo a punto de saturación. Posteriormente, las pastas se dejaron reposar durante 24 h

y previo a su filtrado se tomó una submuestra para determinar el contenido de humedad. El

filtrado se realizó al vacío y el extracto fue almacenado en tubos de 50 mL para los análisis

siguientes. Para efecto de control de calidad se adicionó a cada lote de muestras dos

blancos con agua destilada para determinar su pH y conductividad eléctrica en las pruebas

de referencia.

Informe Final



A los extractos de saturación de cada muestra se midió el pH con un Potencíometro marca

Thermo Scientific modelo Orión Star A211 y la Conductividad Eléctrica (CE) con un

Conductímetro Marca Thermo Scientific, modelo Orión Star A212.

Porcentaje de Sodio Intercambiable (PSI) y RAS

El Porcentaje de Sodio Intercambiable (PSI) y el Rango de Adsorción de Sales (RAS), son

índices para evaluar el grado de salinidad y/o sodicidad de los diferentes órdenes de suelos

y se calcularon a partir de la concentración de los cationes solubles (Richards, 1985).

Una vez hechas las determinaciones de CE y PSI se procedió a clasificar las muestras de

suelo de acuerdo a los criterios establecidos por Aceves (1989), que se muestran en la

Tabla 4-3.

Tabla 4-3. Rangos y clases de Conductividad Eléctrica y PSI.

Clasificación Intervalos

CE(dS/m) PSI Efectos sobre las plantas

Suelos salinos

Ligeramente salinos 2-4 Altera rendimientos sensibles

Medianamente salinos 4-8 Mayoría de los cultivos reducen su

rendimiento

Fuertemente salinos 8-12 Solo cultivos tolerantes

Extremadamente

salinos

>12 No apto para cultivos convencionales

(Plantas halófilas)

Suelos sódicos

Ligeramente sódicos 7-15 Reducción de la producción de 20 a 40%

en suelos arcillosos

Medianamente sódicos 15-20 Reducción del 40 al 60%

Fuertemente sódicos 20-30 Reducción de producción del 60 al 80%

Extremadamente

sódicos

<30 Reducción a más de 80%

Fuente: (Bohn et al., 1985; Aceves, 1989; Richards, 1985).

67

4.2.2.2 Iones solubles

Los iones solubles del suelo fueron evaluados a partir de la cuantificación de los aniones y

cationes, en el extracto de la pasta de saturación, basándose en la NOM-021 (SEMARNAT,

2002). Para lo cual, cada uno de los extractos se dividió en dos fracciones:

Cationes solubles.

Corresponden a la primera fracción. Inicialmente se agregaron cristales de timol para evitar

el desarrollo microbiano; a los blancos se le agregaron los mismos reactivos (blanco

reactivo). A partir de este extracto se cuantificaron los siguientes cationes: calcio (Ca),

magnesio (Mg), potasio (K) y sodio (Na). Cabe mencionar que de acuerdo a la

concentración de cada catión, eventualmente fue necesario preparar diluciones del extracto

original. Para evitar interferencias, se utilizaron como supresantes al Lantano (La) en una

solución 0.5% y el Cs al 0.1%.

La cuantificación de Ca y Mg solubles se realizó en el Espectrómetro de Absorción Atómica

en un equipo PinAAcle 900H de Perkin Elmer. Las determinaciones de K y Na se realizaron

con un Flamómetro (Flame Photometer) Sherwood modelo 360. Los análisis se realizaron

en el Laboratorio de Edafología Ambiental, del Instituto de Geología, UNAM.

Las curvas de calibración utilizadas para los diferentes cationes fueron:

Ca: 0, 1.00, 2.00, 3.00 y 4.00 mg/L

Mg: 0, 0.100, 0.200, 0.300 y 0.400 mg/L

K: 0, 0.50, 1.00, 1.50 y 2.00 mg/L

Na: 0, 0.50, 1.00, 2.00, 3.00 y 4.00 mg/L

Aniones Solubles.

La segunda fracción del extracto de saturación, se preparó con 1 gota de hexametafosfato

de sodio al 0.1% para prevenir la precipitación de los carbonatos; así como cristales de

timol, además de los blancos reactivos por cada lote. En el análisis se incluyeron los

Fluoruros (F-), Bicarbonatos (HCO3-), Cloruros (Cl-), Bromuros (Br-), Nitratos (NO3

-1),

Sulfatos (SO4-2), y Carbonatos (CO3

-2).

La cuantificación de los F-, Cl-, Br-, NO3-1, SO4

-2, se realizó por medio de la técnica de

Cromatografía de Iones, con detección conductimétrica (mg/L). Con respecto a HCO3- y

CO3-2, se determinaron por titulación potenciométrica. Los análisis se realizaron en el

Laboratorio de Cromatografía, del Instituto de Geología, UNAM.

Informe Final



La validación del método consistió en la preparación de las curvas con una disolución

multianiónica trazable al NIST (high-purity standards de 100 mg/L) y por cada 10 muestras

problema se analizó una muestra control que permitió evaluar la respuesta del equipo para

todos los aniones. El CV de este estándar control fue menor al 3%. La Tabla 4-4 indica los

estándares de trabajo:

Tabla 4-4. Límites de detección y análisis de regresión para aniones-

Anión

Límite de

detección

instrumental

(mg/L)

Coeficiente de

correlación (r)

Intervalo lineal

(mg/L)

F- 5 0.9998 10-100-

HCO3 25 0.9993 50-1000

Cl- 5 0.9999 10-100

Br- 5 0.9997 10-100-1

NO3 10 0.9995 15-100-2

SO4 20 0.9998 25-100

4.2.2.4 Metales pesados

Preparación de la muestra

Para la digestión de las muestras se realizó una segunda molienda, por lo que fue necesario

tomar una submuestra representativa a partir de su cuarteo, repitiendo el método hasta

conseguir un tamaño de muestra de 5 g de suelo. Este material se molió en un mortero de

ágata con el fin de homogeneizar la muestra y aumentar su área de superficie. Finalmente

el suelo se almacenó en pequeños recipientes de polietileno hasta su análisis.

Digestión de las muestras

La digestión de las muestras de suelo se realizó por lotes. Un lote de muestras comprendió

14 unidades que equivalieron al número de vasos, capacidad máxima del microondas, de

las cuales once correspondieron a muestras de suelos. El tubo doceavo del lote

correspondió a un duplicado seleccionado al azar; en la treceava posición se incluyó un

blanco del método (blanco reactivo), con el fin de descartar posibles contaminaciones

durante la preparación de las muestras. En la última posición (catorce) se colocó un material

de referencia certificado (de suelo con clave SRM 2709, NIST National Institute of Standard

69

& Technology), el cual se utilizó para dar certeza al método. Por lo tanto las tres últimas

muestras correspondieron a las muestras de control del método.

Se corrieron 17 lotes hasta digerir 183 muestras de suelo y sus correspondientes muestras

control, por lo que las digestiones se elevaron a 231 muestras. Las repeticiones sirvieron

para comparar los valores de los blancos y de los porcentajes de recuperación del estándar

de referencia certificado San Joaquin Soil 2709, NIST, con lo cual se aseguró la precisión

de las lecturas y se validó la calidad del método.

Para preparar las muestras de un lote, se tomó una cantidad de 0.3 g de muestra,

incluyendo el estándar de referencia certificado San Joaquin Soil 2709, NIST. Todo el lote

fue sometido a una pre-digestión por una hora con 5ml de ácido nítrico (HNO3) re-destilado,

y 1 ml de ácido fluorhídrico (HF), con la finalidad de hacer una degradación previa de la

materia orgánica y de la sílice y producir la salida de gases que se pudieran generar en el

proceso de digestión ácida dentro del horno de microondas, evitando con ello posibles

accidentes. Durante el tiempo de pre-digestión, las muestras se agitaron manualmente

cada 15 min.

Posteriormente, se sometieron a digestión ácida (EPA 3051) en un horno de microondas

(marca CEM modelo MarsX). Las condiciones de rampeo bajo las cuales se operó el horno

de microondas para la digestión se muestra en la Tabla 4-5.

Tabla 4-5. Condiciones del horno de microondas para la digestión

de muestras de suelo

Rampeo W Potencia

%

Tiempo

Min

Presión

PSI

Temp.

ºC

Mantenimiento

Min

1 1200 100 15:00 0120 170 00:00

2 1200 100 5:00 0120 185 05:00

3 1200 0 5:00 0120 185 01:00

4 1200 100 10:00 0120 185 00:00

5 1200 100 7:00 0120 195 15:00

Una vez terminada la digestión, se dejó enfriar la muestra hasta alcanzar una temperatura

ambiente de aproximadamente 25ºC. Posteriormente se vertieron los digestos en tubos de

Informe Final



plástico de 50 ml (Corning), se les agregó 1ml de (H3BO3) saturado para neutralizar el ácido

fluorhídrico y se aforaron con agua desionizada a un volumen de 25 mL. Las muestras

líquidas se filtraron en filtros de nitrocelulosa con una porosidad de 0.22 µm.

Las muestras se cuantificaron con Espectro de Absorción Atómica, Marca Perkin Elmer

modelo Analyst 800 por el método de Flama para el Plomo (Pb), Niquel (Ni), Cromo (Cr) y

Cobalto (Co) y por el método de Horno de grafito el Cadmio (Cd). Los análisis se realizaron

en la Unidad de Análisis Ambiental, de la Facultad de Ciencias, UNAM.

Tabla 4-6. Límites de detección y porcentaje de recuperación del estándar de

referencia certificado San Joaquín Soil 2709, NIST.

Plomo Niquel Cromo Cobalto Cadmio Arsénico Mercurio

LD

mg/L 0.172 0.174 0.231 0.127 0.003 1.633 0.015

%Rec 108.4 101.8 90.8 108.80 105.0 46.77 62.14

LD = Límite de detección. % Rec= Porcentaje de recuperación

Tanto el Arsénico (As) como el Mercurio (Hg) se analizaron en un laboratorio certificado

―Laboratorios ABC, Química Investigación y Análisis‖. Para ambos, se utilizó el método

analítico de espectrometría de absorción atómica (Semarnat, 2007). En el As se requirió el

generador de hidruros de flujo continuo y se utilizó como reductor el NaBH4, en el proceso

de formación del hidruro (sección B.3.1.3) y para el Hg el vapor frío (sección B.3.1.4).

Una vez obtenidas las concentraciones, fueron evaluadas de acuerdo a las concentraciones

de referencia establecidas dentro de la NOM-147 para metales pesados en suelo

(SEMARNAT, 2007), (Tabla 4-7).

71

Tabla 4-7. Concentraciones de referencia totales para metales pesados en suelo

Contaminante

Uso agrícola

/residencial

/comercial (mg/kg)

Uso industrial

(mg/kg)

Arsénico 22 260

Bario 5400 67000

Berilio 150 1900

Cadmio 37 450

Cromo hexavalente 280 510

Mercurio 23 310

Níquel 1600 20000

Plata 390 5100

Plomo 400 800

Selenio 390 5100

Talio 5.2 67

Vanadio 78 1000

Fuente: NOM-147-SEMARNAT (2007).

4.2.2.5 Isótopos de Azufre (34S) y Oxígeno (18O)

La relación 34S/32S se determinó en los sulfatos solubles del suelo. El procedimiento de

precipitación y recuperación de los sulfatos se llevó a cabo en el Laboratorio de Química

Analítica del Instituto de Geofísica, UNAM. Con el método citado por Dold & Spangenberg

(2005) y Smuda et al. (2008).

Las muestras de suelos se saturaron con agua en equilibrio con CO2 (pH 5.5 ±0.2), en

proporción 1:20 (muestra: agua) por 18 h a 200 RPM, y separando el suelo por filtración

con Whatman® No. 4 y posteriormente con membranas de celulosa de 045µm. Los cuales

se sometieron a acidificación pH<2 (HCl ultrapuro), este último para eliminar los carbonatos,

por el método de ebullición-agitación. A continuación, se preparó una solución de BaCl2

hidratado (ultrapuro) en agua miliQ. Los sulfatos disueltos en el extracto de saturación, se

precipitaron con el BaCl2 en exceso, de tal manera que el sulfato disuelto precipitara como

BaSO4. El precipitado de sulfatos se filtra y se elimina el exceso de Cloruros, secándolos

en estufa a 75ºC. Finalmente se vertieron en viales de plásticos perfectamente sellados y

rotulados.

La determinación del 34S se llevó a cabo en la Universidad de Arizona, USA (Laboratory os

Isotope Geochemistry, Departament of Geoscience). El 34S fue medido en SO2 gas en un

espectrómetro de masas (Thermo Quest Finnigan Delta PlusXL), en relación con un flujo

continuo de gas. La combustión de las muestras fue a 1030 ºC con CO2 y V2O5 usando un

Informe Final



analizador elemental Costech, acoplado al espectrómetro de masa. La normalización se

basó en los estándares de referencia internacional OGS-1 y NBS 123. La calibración fue

linear en el intervalo de -10 to +30 por mil. La precisión se estimó en ± 0.15 o mejor (1s),

con base a las normas internas repetidas.

El d18Odel sulfato fue medido en CO gas en un espectrómetro de masas (Thermo Electron

Delta V), en relación a un flujo continuo de gas. La combustión de las muestras fue a 1350

ºC con un exceso de C usando un analizador elemental Thermo Finnigan acoplado al

espectrómetro de masas. La normalización se basó en los estándares de referencia

internacional OGS-1. La calibración fue linear en el intervalo de -10 to +30 por mil. La

precisión se estimó en ± 0.3 por mil o mejor (1s), con base a las normas internas repetidas.

5.2.3 Diseño de cartografía digital

Para cartografiar la variabilidad espacial de los parámetros químicos del suelo, se empleó

la técnica de interpolación con la media ponderada por el inverso de la distancia (IDW por

sus siglas en inglés); lo anterior se realizó mediante la plataforma del Sistema de

Información Geográfica Arc Gis v. 10.1(ESRI, 2012). La técnica de interpolación IDW asume

que los objetos que están más cerca son más parecidos en características que aquellos

que se sitúan a mayor distancia, por lo que para predecir el valor de un punto que no ha

sido muestreado, se utilizan los valores de los puntos muestreados que están cercanos a

éste. A medida que la distancia se hace más grande, la influencia de un punto decrece

exponencialmente (Moreno-Jiménez, 2006). Aplicaciones similares para el estudio espacial

mediante este sistema de interpolación han sido reportadas con resultados satisfactorios

(Segura-Castruita et al., 2014). Mediante este método se generaron mapas de variabilidad

espacial para las siguientes variables del suelo: pH, C.E., PSI, Sulfatos, Cloruros, SAR,

Plomo, Níquel, Cromo, Cobalto, Cadmio, Arsénico y Mercurio.

4.2.4 Análisis estadístico

Se obtuvieron los valores promedio y de desviación estándar para cada sitio en cada uno

de los parámetros evaluados.

Para evaluar el efecto del sitio en cada uno de los parámetros del suelo, se realizó un

análisis de varianza de una vía (ANOVA), cuando se detectaron diferencias significativas,

se realizó la prueba post hoc de Tukey (p<0.05). Posteriormente se realizó un análisis de

clúster para entender el agrupamiento de los sitios de acuerdo con las variables

73

edafológicas, utilizando medias no pareadas (UPGMA) como método de agrupamiento y la

r de Pearson como distancia. Todos los análisis se realizaron mediante el programa

Statistica v. 7 (StaSoft Inc, 2005).

Dada la alta correlación entre varios parámetros, se realizó un análisis de componentes

principales (ACP) a fin de reducir la dimensionalidad y redundancia de las variables

analizadas y poder analizarlas mejor (Hotelling, 1933). Se obtuvieron los eigenvalores de

los principales factores obtenidos mediante el análisis, así como las gráficas biplot para

representar la distribución de los sitios y puntos de muestreo de acuerdo a su relación con

los factores obtenidos.

5. RESULTADOS

5.1 Génesis y diversidad geografía de los suelos del entorno del CGCP

El presente estudio tiene como antecedente inmediato los diagnósticos de suelos

realizados por este grupo de trabajo para la zona de estudio en las fases I y II. Cabe resaltar

que en ambas ocasiones se empleó el Sistema de Clasificación de Suelos de la World

Reference Base en su versión al año de 2007 (IUSS Working Group WRB, 2007).

Considerando las múltiples adecuaciones que ha presentado este sistema en los años

posteriores, para la versión actual del estudio se optó por emplear la versión 2014, (IUSS

Working Group WRB, 2014), con la cual se pretende que a partir de su la inclusión en la

leyenda de suelos, integrar el máximo posible de descriptores de los procesos que tienen

lugar en cada suelo.

Una vez culminados los trabajos y análisis de campo y laboratorio, se procedió a interpretar

la información obtenida aplicando el sistema WRB, 2014, indicando la presencia de cuatro

grupos de suelos de referencia (GSR): Vertisoles, Solonchaks, Solonetz y Fluvisoles. La

leyenda completa y ubicación dentro de la zona de estudio se muestra en la Figura 5-1 y

los diferentes calificadores primarios y secundarios se justifican dentro del apartado

respectivo para cada grupo de suelos. Adicionalmente, es posible obtener mayor

información con las descripciones de campo contenidas en el Anexo I de este documento.

Figura 5-15. Localización y clasificación de los perfiles de suelo

5.1.1 Primer grupo de suelos: Vertisoles

El grupo de suelos de los Vertisoles se ubica preferencialmente en la porción centro y sur

de la zona de estudio, limítrofe con los terrenos del CGCP. Este grupo se caracteriza

principalmente por su alto contenido de arcillas expandibles que en función del contenido

de humedad experimentan ciclos de expansión – contracción. Esta condición favorece la

formación de grietas profundas y el desplazamiento de materiales superficiales hacia las

capas internas del suelo (WRB, 2014; Deckers et al., 2001a). El uso actual de la mayoría

de estos suelos es agrícola, con rendimientos (Judkins, 2010) . Su condición arcillosa,

predispone mayor dificultad para la labranza por la dureza del suelo y por su lento desalojo

de agua interna debido a su drenaje deficiente: Dentro de este grupo solo se tiene un perfil

representativo localizado en las coordenadas UTM 11 N 0662521 O; 3592369 N,

aproximadamente a dos km noreste de la laguna de evaporación del CGCP. De acuerdo a

la clasificación WRB, 2014 (IUSS Working Group WRB, 2014), la leyenda de suelos para

el perfil descrito de este grupo es la siguiente: Calcic Sodic Vertisol (Aric).

5.1.1.1 Propiedades morfológicas

En superficie, se encuentra una capa de arado de al menos 30 cm de profundidad, lo que

le confiere el calificativo de segundo orden (Aric). Los colores en húmedo en el perfil varían

entre pardo (7.5 YR 7/2) y pardo y pardo oscuro (7.5YR 7/4), denotando contenidos medios

de materia orgánica; la textura dominante es arcillosa hasta los 95 cm, variando en

contenido de arcillo limosa y arcillo arenosa en los horizontes inferiores. La estructura en

los diferentes horizontes está dominada por bloques subangulares de tamaño medio y

desarrollo muy fuerte con consistencia muy plástica y adhesiva cuando se les humedece.

Son comunes los revestimientos y las superficies de fricción entre los 60 y 80 cm. Presenta

una reacción fuerte a carbonatos en todo el perfil y dada la escasa actividad biológica en

superficie, es poca la presencia de raíces, principalmente finas. La tabla 5-1 muestra los

datos completos de las propiedades morfológicas para este grupo.

Informe Final



Tabla 5-8. Propiedades morfológicas del grupo de los Vertisoles

Perf

il

Hor

.

Prof.

(cm)

Colo

r

Textu

ra

a

Estruct

ura

b

Rocas

(%) Rasgos

ped. c

Raíc

es

d

Por

os

e

CO3

-2

f

Nod

o 4

Ap 0-25 7.5Y

R

7/2

R Tg 0 0 1f 2f M,F

Btk

1

25-60 7.5Y

R

7/3

R BSAmg 0 0 1f 1f

Btk

2

60-80 7.5Y

R

6/3

R BSAm,g 0 Rc,Vm 0 1f

Btk

3

80-95 7.5Y

R

5/4

R M 0 M1,2 1f 1f F

BCk 95-

120

7.5Y

R

7/3

RL BSAg 0 Mp;Rc1,2 1f 1f F

BCk

2

120-

135

7.5Y

R

8/3

RA BSAg Vp, Rc1,2 1f 1f F

CB > 135 7.5Y

R

7/3

CA BSAm,g 0 0 0 0 F

a- CA-franco arenoso, CRL-franco arcillo arenoso, CR-franco arcilloso, RA-arcillo arenosa, RL-arcillo-

limoso, R-arcilloso b- G-granular, T-terrones, BSA-bloques subangulares, BA-bloques angulares, L- Laminar, M-masiva. f-

finos; m-medios; g-gruesos c- 0-sin rasgos, R-revestimientos, V-venaciones, N-nódulos, M- Moteados. p-pocos; c-comunes; m-

muchos. 1-hierro, 2-manganeso, 3 carbonatos; 4-arcillasd- 0- sin raíces,1-pocas, 2-comunes, 3-muchas; mf-muy finas; f-finas; m-medias; g gruesase- 0- sin poros, 1-pocos, 2-comunes, 3-muchos; mf-muy finos; f-finos; m-medios; g gruesosf- N-nula, M-moderada, F-fuerte, MF-muy fuerte.

77

5.1.1.2. Iones solubles

La relación de cationes solubles es: Na+>Ca++>Mg++>K+. Los rangos de las concentraciones

de Na+ en el perfil varían entre 2886 y 5838 mg/L, considerados como altos, lo que le

confiere el calificativo de primer orden Sodic en su leyenda. Los rangos en las

concentraciones para el Ca++ varían de 338 a 902 mg/L, igualmente elevados, por lo que el

segundo calificativo de primer orden en la leyenda es Calcic. Una característica común en

la distribución de los aniones solubles radica en que su concentración máxima se sitúa en

el horizonte localizado de 60 a 80 cm, lo que se puede atribuir al elevado contenido de

arcillas expandibles, que al mezclarse en el proceso de expansión y contracción,

redistribuyen los iones en todos los horizontes del suelo (Deckers et al., 2001a ). Por lo que

respecta a los aniones la relación en cuanto a concentración es Cl-1>SO4-2>HCO3

-1 y su

comportamiento sigue un patrón irregular dentro del perfil, destacando el hecho de que las

máximas concentraciones, también se encuentran entre los 60 y 80 cm de profundidad. La

elevada concentración de cloruros, sodio y sulfatos, de acuerdo a Flynn (2015), supone una

condición de vulnerabilidad para el desarrollo de los cultivos. Mayor información de este

apartado se presenta en la Tabla 5-2.

Tabla 5-9. Iones solubles para el grupo de los Vertisoles - -1 -1 -2

Perfil Hor. Prof. Ca2+ Mg2+ K+ Na+ HCO3 Cl NO3 SO4

cm mg/L -1

Nodo 4 Ap 0-15/25 824.0 293.6 89.5 2886.0 365.4 3870.8 729.2 2377.0

Btk1 15/25-60 553.5 258.6 40.5 3646.0 84.3 3133.0 136.8 4134.9

Btk2 60-80 902.0 322.6 319.5 5294.0 112.4 6213.8 64.6 3217.5

Btk3 80-95 338.6 169.6 37.5 3086.0 84.3 2568.4 75.5 3228.3

BCk 95-120 474.0 185.1 34.5 3006.0 56.2 3013.3 71.9 3452.8

BCk2 120-135 637.0 299.6 49.5 5838.0 84.3 5060.2 72.1 2656.2

CB >135 477.0 259.6 51.5 5638.0 140.6 5703.3 45.3 1594.4

5.1.1.3. Indicadores de salinidad

El pH de estos suelos presenta valores de pH entre 7.75 y 8.2, confiriéndole un carácter de

moderadamente alcalino. Sus conductividades eléctricas indican valores mayores de 12 dS

m-1, condición restrictiva para plantas poco o moderadamente tolerantes a la salinidad, sin

embargo es un grupo con los menores valores en este parámetro (7.8 a 15.8 dS m-1). El

PSI en todas las profundidades supera ampliamente al 15 %, los valores registrados a

través de perfil se encontraron en el rango de 7.9 a 14.4), (Tabla 5-3).

Informe Final



Tabla 5-10. Indicadores de salinidad del grupo de los Vertisoles N4

Perfil Hor. Prof.

cm

pH CE

dS m-1

RAS PSI

Nodo 4 Ap 0-15/25 8.24 13.9 122.1 64.1

Btk1 15/25-60 8.19 14.3 180.9 72.6

Btk2 60-80 8.05 21.1 213.9 75.9

Btk3 80-95 7.75 11.7 193.6 74.0

BCk 95-120 8.06 11.8 165.6 70.8

BCk2 120-135 8.00 17.8 269.8 79.9

CB >135 7.95 17.4 293.8 81.2

CE – Conductividad Eléctrica RAS – Relación de Adsorción de Sodio, PSI – Porcentaje de Adsorción de

Sodio.

5.1.1.4 Metales pesados

La concentración de metales pesados tiene el siguiente orden: Cr>Ni> Pb>Co>Cd>Hg>As.

El As únicamente fue detectado en las profundidades de 25-60 y 95-120 cm. En ningún

caso se observa un patrón definido en las concentraciones dentro del perfil y en ningún

caso se superan las concentraciones establecidas por la NOM-147 (SEMARNAT, 2007),

para los diferentes usos de suelo. La Tabla 6-4 integra las concentraciones totales para los

metales pesados en el perfil.

Tabla 5-11. Metales pesados para el grupo de los Vertisoles N4

Perfil Hor. Prof.

cm

Pb Cd Cr Co

mg kg-1

Ni As Hg

Nodo 4 Ap 0-25 22.60 0.31 58.62 10.85 42.51 ND 0.02

Btk1 25-60 28.57 0.36 70.56 12.44 54.86 2.92 0.04

Btk2 60-80 24.03 0.34 70.92 12.08 53.62 ND 0.06

Btk3 80-95 21.05 0.37 75.24 10.93 48.37

BCk 95-120 22.16 0.36 67.17 10.45 51.86 4.96 0.04

BCk2 120-135 14.07 0.21 42.71 9.65 40.41 ND 0.03

CB >135 13.60 1.19 41.60 9.89 39.38 ND 0.04

79

5.1.2. Segundo grupo de suelos: Fluvisoles

Los Fluvisoles son suelos azonales y genéticamente suelos jóvenes que se desarrollan a

partir de depósitos aluviales, lacustres y marinos. Muchos Fluvisoles bajo condiciones

naturales se inundan periódicamente. Dentro de la zona de estudio, los Fluvisoles están

distribuidos hacia la porción Noreste-Este del Valle en la proximidad con el cauce del Río

Colorado. El perfil tipo para este grupo de suelos dentro de la zona se ubica en las

coordenadas UTM 11S 671590 O; 3589615 N. aproximadamente a 2 km noreste del Ejido

Nuevo León y su clasificación completa (IUSS Working Group WRB, 2014) es: Sodic

Orthofluvic Fluvisol (Loamic, Protocalcic).

5.1.2.1. Propiedades morfológicas

El desarrollo del perfil muestra evidencia de estratificación y débil diferenciación de

horizontes, rasgo distintivo de los Fluvisoles; los colores no muestran gran variación entre

horizontes y se sitúan entre (7.5 YR 5/3) y (7.5 YR 7/3). Las texturas varían de franco

limosas a franco arenosas, lo que le confiere el calificativo de segundo orden (Loamic).

Presenta una estructura granular en superficie y de bloques subangulares en profundidad

con desarrollo moderado a débil. La reacción a carbonatos varia de fuerte a muy fuerte

(Protocalcic). Sin presencia de fragmentos rocosos y pocas raíces en el horizonte

superficial del perfil del suelo. Presencia de venaciones y nódulos de carbonatos (Tabla 5-

5).

Tabla 5-12. Propiedades morfológicas del grupo de los Fluvisoles

Perfil Ho

r.

Prof.

(cm)

Color Textu

ra

Estruc

tura

Roca

s (%)

Rasgos

ped.

Raíc

es

-Poros CO3

e 2

a b c d f

Nodo

14

Ap

1

Ap

0-20

20-50

7.5YR

5/3

7.5YR

CL

CL

Gfg

BSAm

0

0

0

0

2f

1f

1f

1f

F

MF

2

C 50-75

5/4

7.5YR CA Lg 0 Vp, Np 1m 2m MF

2B 75-110

6/4

7.5YR CL BSAg 0 Rp1, Np 0 1f F

w1

2B 110-135

7/3

7.5YR CL BSAg 0 Nc,Rc1 0 2m MF

w2 7/2

2C > 135 7.5YR

7/3

CA BSAg 0 0 0 1f N

a CA-franco arenoso, CRL-franco arcillo arenoso, CR-franco arcilloso, RA-arcillo arenosa, RL-arcillo-

limoso, R-arcilloso

Informe Final



b G-granular, T-terrones, BSA-bloques subangulares, BA-bloques angulares, L-Laminar, M-masiva. f-

finos; m-medios; g-gruesos c 0-sin rasgos, R-revestimientos, V-venaciones, N-nódulos, M-Moteados. p-pocos; c-comunes; m-

muchos. 1-hierro, 2-manganeso, 3 carbonatos; 4-arcillas d Sin raíces,1-pocas, 2-comunes, 3-muchas; mf-muy finas; f-finas; m-medias; g gruesas e Sin poros, 1-pocos, 2-comunes, 3-muchos; mf-muy finos; f-finos; m-medios; g gruesos f N-nula, M-moderada, F-fuerte, MF-muy fuerte.


La secuencia en las concentraciones de los cationes solubles es: Na+>Ca++>Mg++>K+. Los

rangos de concentración de Na+ fluctúan entre 246 y 921 mg/L, con una ligera tendencia a

incrementarse a mayor profundidad. Para el Ca++ las concentraciones varían de 133 a 439

mg/L, mientras que para el Mg++ los valores extremos oscilan entre 51 y 262 mg.L-1. Para

el K+ se registran concentraciones entre 12 y 35 mg/L. Para los aniones, la secuencia de

concentración es SO4-2> Cl-1> HCO3-1 con límites mínimos para los tres en el horizonte de

20 a 50 cm. En el horizonte subsuperficial (20 a 50 cm) se advierte la concentración más

baja en la mayoría de los iones, lo que pudiera estar supeditado a su iluviación ante la

aplicación frecuente de riego (Tabla 5-6).

Tabla 5-13. Iones solubles para el grupo de los Fluvisoles

Perfil Prof

cm Ca2+ Mg2+ K+ Na+

mg/L

- HCO3 Cl-1

-1 NO3

-2 SO4

Nodo 14 0-20 318.7 122.8 34.9 681.6 196.8 702.5 127.6 949.3

20-50 133.0 51.3 12.1 246.4 140.6 141.9 40.8 558.3

50-75 439.2 188.3 14.3 681.6 28.1 330.2 ND 2265.5

75-110 415.8 244.8 13.1 741.6 84.3 339.1 ND 2506.3

110-135 428.3 262.8 13.3 921.6 112.4 424.8 ND 2751.4

>135 249.8 153.8 10.1 841.6 84.3 403.0 ND 1681.1


El valor de pH para el perfil tipo de este grupo es fuertemente alcalino (8.3-8.64), la CE es

la más baja registrada para todos los suelos (<5.3 dS m-1). El PSI es mayor a 15 (26.8 –

81

46) lo que le da el calificador de primer orden Sodic en su clasificación. La vocación

eminentemente agrícola de este suelo predispone la aplicación constante de láminas de

riego que mantienen baja la CE, no obstante los elevados contenidos de sodio

intercambiable pudieran generar condiciones adversas para algunos cultivos (Tabla 5-7).

Tabla 5-14. Indicadores de salinidad para el grupo de los Fluvisoles

Perfil Prof

cm

pH CE

dS m-1

RAS PSI

Nodo 14 0-20 8.64 4.1 45.9 39.9

20-50 8.74 1.8 25.7 26.8

50-75 8.31 4.4 38.5 35.7

75-110 8.48 4.9 40.8 37.1

110-135 8.29 5.3 49.6 41.8

>135 8.43 4.2 59.2 46.3

CE – Conductividad Eléctrica; RAS – Relación de Adsorción de Sodio; PSI – Porcentaje de

Adsorción de Sodio

5.1.2.4. Metales pesados

La concentración de metales pesados tiene el siguiente orden: Cr>Ni> Pb>Co>Cd>Hg>As.

El As no fue detectado a ninguna profundidad. En ningún caso se observa un patrón

definido en las concentraciones dentro del perfil. Destaca el hecho de que la profundidad

de los 75-110 cm mantiene las concentraciones más altas de metales pesados, aunque en

ningún caso se superan las establecidas por la NOM-147 (SEMARNAT, 2007) para los

diferentes usos de suelo. La Tabla 5-8 integra las concentraciones totales para los metales

pesados en el perfil.

Informe Final



Tabla 5-15. Metales pesados para el grupo de los Fluvisoles

Perfil Prof

cm

Pb Cd Cr Co

mg/Kg

Ni As Hg

Nodo 14 0-20 31.74 0.38 62.00 11.29 38.27 ND 0.04

20-50 30.04 0.36 61.58 11.08 40.68

50-75 30.11 0.32 50.49 7.87 20.67 ND 0.04

75-110 39.57 0.43 64.94 10.64 42.64 ND 0.05

110-135 19.86 0.30 52.01 8.91 28.11 ND 0.04

>135 10.37 0.15 37.70 5. 25.06 ND 0.03

5.1.3. Tercer grupo de suelos: Solonchaks

El término Solonchak hace referencia al grupo de suelos cuya característica común es

poseer una elevada concentración de sales solubles, generalmente están supeditados a

zonas áridas y semiáridas donde la evapotranspiración es intensa a lo largo del año y la

cristalización de las sales tiene lugar a diferentes profundidades. Dentro del grupo se

encontraron 3 perfiles cuya leyenda y características generales son las siguientes:

Nodo 6 Calcic Sodic Gleyic Solonchak (Chloridic, Evapocrustic, Hypersalic)

Coordenadas UTM: 11S 667361 O; 3595146 N. Corresponde a un suelo anteriormente

agrícola, actualmente en abandono debido a los elevados contenidos de sales. Situado

junto al borde de un canal de riego y rodeado de campos agrícolas. En superficie presenta

una costra salina mayor a 2 cm de espesor por evaporación lo que define el calificador

secundario Evapocrustic.

Nodo 12: Sodic Solonchak (Chloridic, Evapocrustic, Hypersalic, Protocalcic,

Prototechnic, Transportic). Coordenadas UTM 11S 664978 O; 3585516 N. Perfil situado

dentro de las instalaciones del CGCP. EN la capa superior se han depositado materiales

exógenos como gravas (Prototechnic) y fragmentos grandes de concreto (Transportic)

para estabilizar el terreno. En superficie presenta una costra salina mayor a 2 cm de

espesor por evaporación lo que define el calificador secundario Evapocrustic.

83

Perfil Hor Prof Color Textu Estruct Roca Rasg Raíc Poro CO3 -2-

Nodo 21. Calcic Sodic Solonchak (Chloridic, Puffic, Hypersalic) Coordenadas UTM:

11S 663576 O; 358867 N. Perfil situado dentro de las terrenos del CGCP, en la porción sur,

cercano a los depósitos de salmuera. Sustenta escasos remanentes de matorral halófito y

en superficie presenta una costra hinchada por cristales de sales, lo que le confiere el

calificador secundario de Puffic.


Los colores de estos suelos varían de ligeramente pardos a pardo oscuros denotando bajos

contenidos de materia orgánica en todo el perfil. Predominan las texturas medias y finas,

aunque en el perfil N12 se advierten rasgos de discontinuidad por su manejo debido a la

introducción de artefactos y fragmentos gruesos de concreto. Como se ha mencionado,

superficialmente, estos suelos presentan encostramientos salinos con una consistencia

moderada a fuerte, seguidos de estructuras granulares y/o laminares, en tanto que a mayor

profundidad predominan los bloques subangulares medios y gruesos.

Dada la escasa actividad biológica en superficie que registran estos suelos, no se advierte

la presencia de raíces. Es muy frecuente la presencia de nódulos y venaciones cuya

reacción al HCl es muy fuerte, (Calcic), lo que denota una intensa migración y

redepositación de carbonatos secundarios hacia capas inferiores. Mayores detalles se

encuentran en la Tabla 5-9 y en el Anexo I.

Tabla 5-16. Propiedades morfológicas del grupo de los Solonchaks

(cm) ra

a

ura

b

s (%) os

ped.

c

es

d

s

e

f

Nodo 6 A1 0-10 7.5YR RL G,T 0 0 0 1f MF

6/3

A2 10-20 7.5YR CRL BSAg 0 Nc2 0 Cf MF

5/3

Bwk 20-35 7.5YR CR BSAm 0 Vp 0 Cf MF

1 5/4

Bwk 35-55 7.5YR CRL BSAf 0 Rp1,2 0 Cf MF

2 5/3

Btk1 55-65 7.5YR

5/3

2Btk 65-100 7.5YR

R

R

BSAm

BSAm,g

0

0

Nc,Rc

4

Vm,

0

0

Cf

Cm

MF

MF

2 6/2 Rc1,2

Informe Final



CB > 100 7.5YR

7/3

CA BSAg 0 Nc,

Rp1

0 Cf F

Nodo

12

Ap1 0-5 7.5YR

3/4

RA Lf 10 Vc 0 Pf M

Ap2 5-15 7.5YR

3/2

R BSAf 8 Vc 0 Pf M

AC 15-35 7.5YR

7/4

AC BSAm 5 Rc1 0 Cf M

2Bn

a1

35-85 7.5YR

5/2

R M 10 Vc,

Mc2

0 M

2Bn

a2

85-120 7.5YR

6/1

R M 0 Nc2 0 Pf M

Nodo

21

A1 0-5 7.5YR

7/3

CL Lg 0 0 0 Cf F

A2 5-25 7.5YR

7/2

CRL Gf 0 0 0 Mf F

AB 25-35 7.5YR

5/3

CL Lg 0 Rc1 0 Cf F

Bw 35-80 7.5YR

6/2

CL BSAg 0 Mp1 0 Cf F

2Bn

a

80-120 7.5YR

4/3

CLR Lg 0 Mm3 0 Cm F

2Bw

1

120-

145

7.5YR

4/3

CA BSAg 0 M

c1

0 Cm F

2Bw

2

> 145 7.5YR

5/3

CA BSAg 0 0 0 Cm F


limoso, R-arcilloso b G-granular, T-terrones, BSA-bloques subangulares, BA-bloques angulares, Laminar, M-masiva. f-

finos; m-medios; g-gruesos c 0-sin rasgos, R-revestimientos, V-venaciones, N-nódulos, Moteados. p-pocos; c-comunes; m-

muchos. 1-hierro, 2-manganeso, 3 carbonatos; 4-arcillas d Sin raíces,1-pocas, 2-comunes, 3-muchas; mf-muy finas; f-finas; m-medias; g gruesas e Sin poros, 1-pocos, 2-comunes, 3-muchos; mf-muy finos; f-finos; m-medios; g gruesos f N-nula, M-moderada, F-fuerte, MF-muy fuerte.

85

Perfil Hor. Prof Ca2+ Mg2+ K+ Na+ HCO Cl-1 NO3 -1 SO4

-2


Para los tres perfiles, la secuencia de concentración de cationes solubles es:

Na+>Ca++>Mg++>K+. Son de destacar los elevados contenidos de sodio soluble, sobre todo

en las capas superficiales debido a la evaporación y cristalización de las sales, destacando

el perfil 21 con 207,278 mg/L. Esta condición, define a todos los perfiles de este grupo con

el calificador primario de Sodic. En profundidad, estas concentraciones aunque menores,

siguen presentando valores elevados.

El segundo catión en importancia es el calcio cuyas concentraciones elevadas otorgan el

calificativo primario Calcic para los perfiles 6 y 21.

Para los aniones, en los tres perfiles de suelo la secuencia de concentración es Cl-1 >SO4-2

>HCO3-1. Las elevadas concentraciones de Cl-1 determina el calificativo secundario de

Chloridic. No obstante, en los perfiles 12 y 21, la concentración de sulfatos de incrementa

con la profundidad, tal comportamiento pudiera estar ligado a los movimientos capilares

dentro del suelo (Tabla 5-10).

Tabla 5-17. Iones solubles para el grupo de los Solonchacks

.

cm

mg/L -1

3

Nod A1 0-10 29129. 18299. 739.5 68125.0 281. 1832 2449. 67.49

o 6 0 6 1 90.0 4

A2 10- 15584. 15649. 679.5 19238.0 56.2 7668 1846. 1165.32

20 0 6 2.3 0

B 20- 9294.0 9349.6 38 16438.0 14 50523.6 967 1510.

wk 35 9. 0. .5 32

1 5 6

Bwk 35- 7269.0 7199.6 319.5 15638.0 28.1 4264 722.3 1204.89

2 55 3.1

Btk1 55- 2795.0 1404.6 109.5 9038.0 28.1 1752 128.3 2083.57

65 7.7

2Btk 65- 2170.0 1149.6 91.5 7438.0 84.3 1459 91.3 163.70

2 100 7.9

CB >10 2523.0 1449.6 81.5 8238.0 0.0 1657 55.7 1592.09

0 7.8

Nod Ap1 0-5 26 55 469 94397.6 56.2 1376 ND 109.5

o 12 08.9

Informe Final



Ap2 5-25 18 35 499 112397. 6

0.0 1668 46.7

ND 88.8

AC

25- 35

14

21

448

5453.6

28.1

7534. 6

ND

782.5

2Bna

1

35- 80

23

63

107

12237.6

28.1

2259 6.2

461.7

2Bna

2

80- 120

23

72

115

11637.6

28.1

2039 1.5

ND

1020.2

Nod o 21

A1 0-5 26 1 28564. 2

943 08. 8

196.8 1753 27.7

1865.0 15 70. 2

A2

5-15

13

1

34687. 2

871 57. 7

140.6

2072 78.9

1475.8

22 6.5

A B

15-35

62

9

1667.1

268 54. 4

112.4

7177 8.2

646.9

13 62. 6

B w

35-85

97

1

2229.4

830 7.6

140.6

1415 0.0

185.57

19 65. 9

87

2B na

85-120 12 1 2189.2 970 8.2

281.1 1854 7.3

ND 15 64. 7

2B w1

120- 145

18

1

3394.0

157 10. 8

224.9

3084 1.4

ND

97 0.5

2B w2

>145

18

1

2965.3

149 10. 4

84.3

3073 7.0

ND

78 6.7


Los perfiles de este grupo, se caracterizan por presentar una CE superior a los 30 dS m-1

con los máximos en la capa superficial y decreciendo con la profundidad. El perfil 21 registra

los valores más elevados para esta variable en superficie (264 dS m-1), con respecto al

perfil 6 y 12 (197 y 208 dS m-1 respectivamente). Los valores de pH para los tres perfiles

son ligeramente alcalinos. El PSI se sitúa en un rango de 71 a 97, lo que determina un alto

nivel de sodicidad siendo por tanto indicador de sodicidad (Sodic), un calificador de primer

orden para estos suelos. La condición de suelos salino-sodicos es manifiesta para este

grupo, denotando restricciones severas para el desarrollo de la vegetación (Tabla 5-11).

Informe Final



Tabla 5-18. Indicadores de salinidad para el grupo de los Solonchaks

Perfil Prof.

cm

pH CE

dS m-1

RAS PSI

Nodo 6 A1 0-10 6.54 197.3 442.4 86.7

A2 10-20 7.24 141.0 153.9 69.3

Bwk1 20-35 7.41 101.0 170.3 71.4

Bwk2 35-55 7.28 88.8 183.9 73.0

Btk1 55-65 7.47 43.9 197.2 74.3

2Btk2 65-100 7.70 35.2 182.6 72.8

CB >100 7.59 39.7 184.8 73.1

Nodo 12

Ap1

0-5

6.87

208.8

746.8

91.7

Ap2 5-25 6.85 233.3 1079.4 94.1

AC 25-35 7.73 26.0 191.4 73.8

2Bna1 35-80 7.90 51.3 317.9 82.4

2Bna2 80-120 7.85 50.1 298.6 81.5

Nodo 21 A1 0-5 7.20 264.7 2527.1 97.4

A2 5-15 6.69 255.2 985.8 93.6

AB 15-35 7.40 158.0 446.2 86.8

Bw 35-80 7.31 42.5 351.1 83.8

2Bna 80Ca-120 7.96 51.1 368.9 84.4

2Bw1 120-145 7.90 79.1 497.8 88.0

2Bw2 >145 7.75 71.6 472.4 87.4

89


La propiedades morfológicas indican diferencias texturales importantes en los perfiles de

este grupo. Lo anterior explica los cambios en los contenidos de metales pesados (MP),

independientes a la profundidad. Ya que la adsorción de los MP depende de los sitios de

intercambio en el complejo de cambio dado por el material fino del suelo.

La relación de las concentraciones para cada perfil fue la siguiente:

N6 Cr>Ni>Pb>Co>As>Cd>Hg. No existe un patrón con respecto a la profundidad para

ninguno de los metales pesados. Ninguna concentración rebasa los límites estipulados en

la NOM-147 (Semarnat, 2007).

N12 Cr>Ni>Pb>Co>Cd>As>Hg. Para este perfil las mayores concentraciones para todos

los MP se encuentran entre los 35 y 120 cm. Ninguna concentración rebasa los límites

estipulados en la NOM-147. En este perfil la concentración de Hg en superficie es

considerablemente más elevada (0.12 mg/kg), con respecto al resto del perfil sin que ello

implique que rebase lo estipulado por la norma.

N21 Cr>Ni>Pb>Co>As>Cd>Hg. No existe una tendencia con respecto a las

concentraciones con la profundidad pero la concentración de As a la profundidad de 85-

120 rebasa ligeramente (29.21 mg/kg) la concentración estipulada por la NOM 147 para el

caso de uso agrícola/residencial o comercial (22 mg/kg). No obstante es preciso comentar

que este perfil se localiza dentro de los terrenos del CGCP, sujetos a uso industrial que de

acuerdo a la norma citada permitiría una concentración máxima de 260 mg/kg Los datos

completos para los tres perfiles se encuentran en la tabla 5-12.

Tabla 5-19. Metales pesados para el grupo de los Solonchaks

Perfil Prof Pb Cd Cr Co Ni As Hg

cm 1 mg/Kg

Nodo 6 0-10 23.99 0.23 44.57 8.62 36.52 ND 0.03

10-20 11.70 0.24 37.49 10.26 44.20 ND 0.04

20-35 20.16 0.24 54.26 11.53 53.48 1.70 0.05

35-55 24.32 0.26 59.59 12.76 56.97 2.66 0.07

55-65 34.09 0.28 60.35 14.71 46.65 ND 0.06

65-100 27.33 0.31 57.84 13.05 45.37 2.89 0.03

>100 6.58 0.19 42.37 8.22 28.19 ND 0.02

Informe Final



Nodo 12 0-5 24.46 0.30 59.79 9.14 36.11 1.83 0.12

5-25 46.71 0.45 50.63 9.21 36.39 ND 0.05

25-35 18.15 0.06 35.61 5.07 11.71 ND 0.04

35-80 42.64 0.34 68.47 12.62 43.81 16.13 0.06

80-120 48.53 0.41 44.75 11. 50.73 12.11 0.06

Nodo 21 0-5 27.89 0.28 53.87 11.02 38.43 ND ND

5-15 16.62 0.26 49.42 9.64 36.49 5.17 0.04

15-35 38.77 0.36 64.13 12.15 47.91 6.02 0.05

35-85 24.41 0.30 53.86 9.11 34.38 3.82 0.06

85-120 55.22 0.42 65.52 12.10 47.05 29.21 0.10

120-145 13.84 0.08 43.07 7.01 23.37 9.49 0.07

>145 19.77 0.11 54.81 10.88 41.49 20.52 0.14

Reportados según la NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004 ND- no detectado

5.1.4. Cuarto grupo de suelos: Solonetz

Los Solonetz son suelos con un horizonte subsuperficial arcilloso, estructura muy

desarrollada y con alto contenido de sodio intercambiable y fuertemente alcalinos. Estos

suelos están normalmente asociados a zonas bajas y climas cálidos. En la zona de estudio,

el perfil representativo de este grupo se ubica aproximadamente a 9 km con dirección

sureste del CGCP con coordenadas UTM: 11S 673532 O; 3581003 N.

La leyenda completa para este perfil de suelo es: Vertic Calcic Salic Solonetz (Cutanic,

Hypernátric).


Este suelo, de manera característica presenta un suelo superficial negro o pardo en húmedo

(7.5YR 5/3) que sobre yace a un horizonte nátrico con elementos estructurales de bloques

subangulares fuertemente desarrollados (Tabla 5-13). A partir de los 10 cm de profundidad

son observables venaciones de carbonatos secundarios y revestimientos de arcillas lo que

le confiere el calificador secundario Cutanic a este suelo. La reacción a carbonatos es muy

fuerte en todo el perfil. Sin presencia de fragmentos rocosos y raíces comunes en los

91

primeros 60 cm de profundidad. La presencia de agrietamientos y un horizonte con arcillas

expansibles en los primeros 100 cm de profundidad le confiere el calificador primario Vertic

en su leyenda.

Tabla 5-20. Propiedades morfológicas del grupo de los Solonetz

Nodo Ap

19 1

Ap

2

Bt

k1

Bt

k2

0-10 7.5YR

5/3

10-35 7.5YR

5/2

35-65 7.5YR

6/2

65-110 7.5YR

5/2

CRL BSAm 0 0 Cf Cf MF

CRL BSAg 0 VcMc Cf Cf MF

RL BSAm 0 Rp4 Cf Pf MF

CR BSAm 0 Rc1,4 0 Pf MF

Bt 110-150 7.5YR

k3 4/2

R BSAg 0 Rc1,4,

M

0 Pf F


limoso, R-arcilloso b G-granular, T-terrones, BSA-bloques subangulares, BA-bloques angulares, Laminar, M-masiva. f-

finos; m-medios; g-gruesos c 0-sin rasgos, R-revestimientos, V-venaciones, N-nódulos, Moteados. p-pocos; c-comunes; m-

muchos. 1-hierro, 2-manganeso, 3 carbonatos; 4-arcillas d Sin raíces,P-pocas, C-comunes, M-muchas; mf-muy finas; f-finas; m-medias; g gruesas e Sin poros, P-pocos, C-comunes, M-muchos; mf-muy finos; f-finos; m-medios; g gruesos f N-nula, M-moderada, F-fuerte, MF-muy fuerte.


La secuencia en la concentración de cationes es: Na+>Ca++>Mg++>K+. El rango de

concentración de Na+ fluctúa entre 3471 mg.L-1 para la capa superficial y disminuye

gradualmente con la profundidad hasta 2365 mg.L-1. En el caso del Ca++ las

concentraciones varían de 1271 a 570 mg.L-1, con lo cual adquiere el calificador de primer

orden Calcic. (Tabla 5-14).

Perfil Ho Prof.

r (cm)

Color Textu Estruct

ra ura a b

Ro Rasgos

cas

Vol

.

(%)

Raíce Por

s os e

CO3

2

f

-

Ped. d

Informe Final



La secuencia de aniones es Cl-1 > SO4-2> HCO3

-1

Tabla 5-21. Iones solubles para el grupo de los Solonetz

Perfil Prof

cm Ca2+ Mg2+ K+ Na+

mg/L

HCO3-

1 Cl-1

-1 NO3

-2 SO4

Nodo 19 0-10 1271.3 391.8 62.9 3741.6 84.3 5423.7 687.9 1764.2

10-35 1025.8 511.8 49.9 3382.6 168.7 6505.0 695.5 2574.3

35-65 551.8 273.8 34.9 2605.6 84.3 2143.9 133.5 3774.7

65-110 570.30 303.8 26.9 2365.6 84.3 2314.8 111.9 3090.8


El pH varía de ligeramente a moderadamente alcalino (7.47 – 7.9), y la CE es de 18.5 dS m-

1 en superficie y tiende a disminuir con la profundidad hasta 10. 7 dS m-1. El PSI es > 15 en

todo el perfil, por lo que adquiere el calificativo secundario de Hypernatric (Tabla 5-15). Tales

condiciones determinan compactación y baja permeabilidad del suelo; por lo tanto

restricciones importantes para el desarrollo de los cultivos.

Tabla 5-22. Indicadores de salinidad para el grupo de los Solonetz

Perfil Prof

cm

pH CE

dS m-1

RAS PSI

Nodo 19 0-10 7.47 18.5 129.8 65.5

10-35 7.79 22.0 122.0 64.1

35-65 7.91 11.4 128.2 65.3

65-110 7.65 10.7 113.2 62.4

93


La relación en la concentración de metales pesados para el perfil representativo de este

grupo de suelos es la siguiente: Cr>Ni>Pb>As>Cd>Hg. No existe un patrón de distribución

de MP con respecto a la profundidad y en ningún caso se rebasan los límites establecidos

por la NOM-147. (Tabla 5-16).

Tabla 5-23. Metales pesados para el grupo de los Solonetz

Perfil Prof

cm

Pb Cd Cr Co

mg/Kg-1

Ni As Hg

Nodo 19 0-10 36.13 0.49 70.38 11.68 49.04 ND 0.07

10-35 29.74 0.45 68.39 10.86 50.40 ND 0.04

35-65 30.69 0.44 72.04 9.15 43.30 3.07 0.05

65-110 42.90 0.41 75.43 8.44 53.34 4.10 0.11

6. DISCUSIÓN

6.1 Diagnóstico de los suelos en la zona agrícola del entorno y terrenos del CGCP

Como ha quedado establecido en apartados anteriores, la salinidad primaria en el suelo es

producto de la interacción de factores ambientales (precipitación, temperatura,

evapotranspiración geología, mineralogía), proceso que de manera natural guardan un

equilibrio con en el comportamiento hidrológico de los suelos (Department of Environment

and Resource Management, 2011). Con la intensificación de las actividades agrícolas e

industriales en el valle, este equilibrio se ha visto afectado, desencadenando procesos

secundarios de migración y acumulación de sales. Para entender la dinámica espacial de

los mecanismos que determinan la migración y acumulación de sales solubles y metales

pesados en el suelo, esta investigación planteó su estudio a partir de dos esquemas

complementarios: a) La comprensión de los procesos naturales o antrópicos de la dirección

de los flujos hídricos que determinan el transporte y retención de sales solubles y metales

pesados dentro del suelo, y b) El estudio de la variabilidad espacial de estos componentes

en la capa superficial del suelo representados cartográficamente por medio de métodos de

interpolación (Rodríguez-Garrido et al., 2017). Ambas visiones, permiten entender el

comportamiento tridimensional de las propiedades y procesos que tienen lugar en el suelo.

Informe Final



Partiendo de estas bases, en los apartados siguientes se pretende explicar el

comportamiento de la salinidad en el suelo en función de su historia reciente de manejo,

considerando las implicaciones que tiene su estado actual sobre las actividades productivas

que sustenta.

6.2 Condiciones edáficas de los suelos que den las bases para la recuperación

ambiental y de los suelos salinos

6.2.1 Dinámica de la salinidad en los perfiles de suelo de la zona industrial del CGC y

la zona agrícola del entorno

Durante la cuarta etapa del presente proyecto, se ha logrado obtener un panorama

actualizado de la problemática de los suelos, representada principalmente por los procesos

de salinización y sodificación, altas concentraciones de cloruros y sulfatos. El diseño de

esta investigación permitió entender los patrones de acumulación - distribución de estos

componentes a partir de dos niveles de referencia: a) en el sentido vertical, mediante el

estudio de los perfiles representativos de cada grupo de suelos hasta una profundidad

promedio de 120 cm, y b) en superficie, con la toma de muestras y su análisis en 25 nodos

distribuidos dentro de la zona de estudio. Como resultado de este esquema, y bajo la

integración de los criterios del Sistema de Clasificación de suelos WRB (2014), así como

de los establecidos por el Laboratorio de salinidad del Departamento de Agricultura de los

E. U. (Richards, 1985), se diseñó la Tabla 6-1 en la que se sintetizan los criterios de

clasificación y condiciones restrictivas.

Tabla 6-24. Diversidad de suelos , uso actual y condición de salinidad para los

suelos representativos

de la zona de estudio

Perfil Clave WRB,2014 Clave

USDA

Uso de suelo

actual

Condiciones restrictivas

N4 Calcic Sodic

Vertisol (Aric)

Salino

sódico

Agricultura de riego Moderadamente salino

Fuertemente sódico

N6 Calcic Sodic

Gleyic Solonchak

(Chloridic,

Evapocrustic,

Hypersalic)

Salino-

Sódico

Terreno agrícola

abandonado,

ensalitrado

Fuertemente salino

Fuertemente sódico

Alta concentración de

cloruros

95

N12 Sodic Solonchak

(Chloridic,

Evapocrustic,

Hypersalic,

Protocalcic,

Prototechnic,

Transportic)

Salino -

Sódico

Uso Industrial

(terrenos del

CGCP)

Fuertemente salino

Fuertemente sódico

Alta concentración de

cloruros

N14 Sodic Orthofluvic

Fluvisol (Loamic,

Protocalcic)

Sódico Agricultura de riego Moderadamente salino

Fuertemente sódico

N19 Vertic Calcic Salic

Solonet (Cutanic,

Hypernátric

Salino -

Sódico

Agricultura de riego Fuertemente salino

Fuertemente sódico

N21 Calcic Sodic

Solonchak

(Chloridic, Puffic,

Hypersalic)

Salino -

Sódico

Remanentes de

matorral halófito

(terrenos del

CGCP)

Fuertemente salino

Fuertemente sódico

Muy alta concentración de

cloruros

Como puede advertirse, predominan los suelos salinos sódicos y sódicos, cuyas

restricciones determinan la problemática actual. A continuación se indican las condiciones

generales para cada grupo de suelo por condición de salinidad y/o sodicidad.

Grupo de los suelos salino sódicos

Una porción importante de la zona de estudio está integrado por el grupo de Referencia de

Suelo (GRS) de los Solonchaks (IUSS Working Group WRB 2014), y los nodos de muestreo

son: N6, N12 y N21. Una condición común a estos suelos son los elevados valores de

Conductividad Eléctrica (CE) registrados a diferente profundidad, pero sobretodo en las

capas superficiales (Fig. 6-1).

Informe Final



Figura 6-16 Valores de Conductividad Eléctrica en profundidad

para los perfiles de suelo salino-sódicos

Estos suelos registran valores superiores a los 30 dS m-1 lo que les confiere una condición

de extremadamente salinos.

De acuerdo a la Figura 6-1, los tres perfiles siguen el mismo patrón de distribución de sales

solubles en profundidad, lo cual indica el predominio de flujos de humedad y sales solubles

de las capas inferiores del suelo hacia la superficie principalmente por acción capilar, esto

se puede explicar dada la escasa profundidad de la capa freática en algunos suelos, tal y

como lo indican (Armienta et al. 2014), quienes realizaron estudios hidrológicos dentro de

la zona.

97

Figura 6-17. Perfiles de humedad para suelos salino sódicos

Como puede observarse, en la figura 6-2, el perfil de humedad indica que en las capas más

profundas los contenidos de humedad son mayores que en superficie, en el caso de los

perfiles N12 y N21, es muy probable que la principal fuente de humedad sea el agua

proveniente de la capa freática, por lo que en la medida en que varíe la profundidad a la

que se encuentra, la elevación de agua y solutos por capilaridad será regulada. Para el

perfil N6, es probable que además de la vía mencionada de transmisión de agua, el hecho

de encontrarse dentro de una zona agrícola de riego, podría estar determinando que

también existan flujos laterales, intensificando la migración y acumulación de sales en

superficie, tal y como ha sido expuesto en otros estudios (Flowers, 2004).

La distribución superficial de la CE para los suelos bajo esta condición indica la prevalencia

de niveles extremadamente altos (> 30 dS m-1) para la zona, en los terrenos del CGCP, así

como para terrenos agrícolas abandonados representados por el nodo 6, cercano a borde

de canal (Ver, Mapa de CE en Anexo II).

Una condición común en todos estos suelos es su porcentaje de Sodio Intercambiable

superior a 30, que les confiere una condición de sódicos (Figura 6-3).

Informe Final



Figura 6-18. Porcentaje de Sodio Intercambiable en profundidad para los suelos

salino sódicos.

Otro aspecto común a estos suelos es la formación de costras en superficie, lo cual

contribuye a reducir la infiltración e incrementar la escorrentía.

De acuerdo a autores como Summer y Naidu (1998) y Krasilnikov et al. 2013), aquellas

capas con mayor contenido de arcillas, son más propensas a acumular sodio

intercambiable, situación que se refleja para este grupo de suelos en las capas intermedias

de granulometría más fina. La distribución espacial para esta variable se muestra en el

mapa de PSI (Ver Anexo II).

Grupo de suelos sódicos

Este grupo está representado por los perfiles representativos de los nodos 4, 14 y 19, todos

bajo manejo agrícola. Si bien en ellos, los valores de conductividad eléctrica se sitúan entre

4 y 20 dS m-1, el hecho de que sean significativamente menores que los del primer grupo,

no debe pasar desapercibido. Dado el régimen climático de la región y las prácticas de

manejo de riego, es muy factible que tengan lugar procesos de lavado de sales solubles

99

producto de la aplicación periódica de la lámina de riego, como de flujos ascendentes por

capilaridad hacia la superficie del suelo cuando la humedad superficial se reduce por

evapotranspiración, favoreciendo procesos intermitentes de recarga y descarga de

humedad (Deckers et al., 2001a).

Figura 6-19. Perfiles de Conductividad Eléctrica para el grupo de los suelos

sódicos.

Dado que existe una correlación entre contenido de humedad, clase textural y acumulación

de sales solubles, es de esperarse que aquellos suelos con texturas arcillosas en su interior,

tengan una conductividad eléctrica más elevada que en capas de texturas gruesas. En el

caso del perfil del nodo 14, las texturas medias favorecen una conductividad hidráulica

mayor y podrían predisponer un mejor lavado y desalojo de sales solubles, condición más

restrictiva para los perfiles N4 y N19 con mayor proporción de arcillas en profundidad.

Informe Final



Figura 6-20 Perfil de humedad para los suelos sódicos.

Sodicidad.

La condición de suelos sódicos para este grupo, está dada por los valores del Porcentaje

de Sodio Intercambiable (PSI), superiores a 30, lo que origina una condición de fuertemente

sodicidad (Figura 6-6).

101

Figura 6-21. Valores de Porcentaje de Sodio Intercambiable

para el grupo de suelos sódicos.

Informe Final



De acuerdo a diversas investigaciones sobre riego y drenaje (Richards, 1985; Pla, 1997;

Villafañe, 1997), la aplicación frecuente de riego tiende a abatir los niveles de salinidad

hacia las capas subsuperficiales del suelo, en contraparte, en los periodos intercultivo, el

suelo desprovisto de cubierta vegetal (suelo desnudo), es desecado por evapotranspiración

y se crea un gradiente de succión que produce un movimiento ascendente de agua y sales

solubles por capilaridad.

Los datos de campo y laboratorio, indican que en algunos de los suelos, las condiciones de

salinidad se registran, principalmente entre los 60 y 100 cm. Lo anterior puede indicar dos

situaciones 1) abatimiento de las sales a zonas profundas como resultado del lavado, 2) o

bien que el manto freático tiende a elevar las sales a través de procesos de capilaridad

(Ramírez-Hernández & García, 2004).

En términos generales, podemos señalar que para la zona de estudio predominan los

procesos de salinización y sodificación; donde las sales y sodio se acumulan en todo en

perfil del suelo con dominio de concentración de sales en superficie y acumulación de sodio

en profundidad. El proceso de salinización se expresa mediante valores de pH mayores a

8.5 y CE de más de 4 dS m-1. Mientras que el proceso de sodificación se manifiesta por la

presencia de un horizonte nátrico, que denota acumulación de altos contenidos de sodio en

el complejo de cambio de la fracción fina del suelo y que degrada principalmente las

propiedades físicas e hidráulica del suelo. Finalmente cabe mencionar que estos procesos

de acumulación han sido analizados por otros grupos de investigadores (Multiservicios

Técnico Agrícolas, 1996; UACh, 2007),quienes han reportado que el nivel freático elevado

en ciertos periodos del año, determina la movilidad de las sales a través del perfil.

6.2.2. Factores limitantes para el desarrollo de los cultivos

A partir de los análisis de laboratorio del extracto de la pasta de saturación se determinaron

las concentraciones de aniones y cationes solubles en la capa arable del suelo, algunas de

las cuales llegan a constituirse como restrictivas para el desarrollo de los cultivos. En este

apartado se presentan las tablas correspondientes a los valores de pH, Conductividad

Eléctrica, Porcentaje de Sodio Intercambiable y Cloruros en la capa arable de los 25 nodos

muestreados. Así mismo, se establecen las condiciones restrictivas por categoría. Esta

información se acompaña de los mapas de distribución espacial por variable ubicados en

el Anexo II de este documento. Es preciso argumentar que los efectos indicados, solo

deben tomarse como referentes debido a que múltiples estudios han demostrado que los

103

datos obtenidos para una zona, no son totalmente extrapolables a otras, ya que la

deficiencia en el desarrollo de los cultivos en zonas salinas pueden tener un origen

multifactorial.

pH del suelo

La mayoría de los cultivos crecen de manera satisfactoria con un pH que va de 6.2 a 8.3

(Flynn, 2015), en muchos suelos de zonas áridas y semiáridas de México el pH está

controlado por el contenido de carbonatos en el suelo. Para la zona de estudio,

prácticamente la mayoría de los sitios de muestreo en superficie se sitúan entre 6.6 y 8.5

(Tabla 6-2), siendo probable que los sitios con valores alcalinos moderados a fuertes

pudieran estar ligeramente limitados para la movilidad y disponibilidad de los nutrimentos.

Tabla 6-25. Interpretación de los valores de pH del suelo dentro de la zona de

estudio

1 < 5 Fuertemente ácido

2 5.1 - 6.5

6.6 -

Moderadamente

ácido

Condiciones adecuadas

3 7.3

Neutro Efectos tóxicos

3,6,12,16,17,21,

22,23

1,2,4,5,7,9,10,11

para la mayoría de los

cultivos

Suelos generalmente con

CaCO3, disminuye la

4 7.4 - 8.5

5 > 8.5

Moderadamente

alcalino

Fuertemente

,13,14,18,19,20,

24,25

disponibilidad de P y B.

Deficiencia crecientes de

Co, Cu, Fe, Mn, Zn.

Clorosis férrica.

Exceso de sodio

intercambiable (PSI > 15),

Mayores problemas de

alcalino 8,15

Fuente: NOM 021 RECNAT-2000

Conductividad Eléctrica (CE)

clorosis férrica)

Clase Valor Condición

Nodos dentro

de la zona de

estudio

Efecto esperable

Informe Final



La CE es uno de los principales indicadores para determinar el grado de salinidad del suelo.

El crecimiento de las plantas en medios salinos se ve afectado desfavorablemente con una

intensidad que varía de una especie a otra y por lo general es posible advertir un cuadro

sintomatológico como el que a continuación se describe (Porta, 2006).

Tabla 6-26. Sintomatología de especies vegetales en suelos salinos

Sintomatología de especies vegetales en suelos salinos

Retraso o inhibición total en la germinación

Reducción del área foliar y talla

Menor producción de materia seca

Necrosis en las hojas

Disminución de rendimientos

Muerte antes de completar su desarrollo en casos extremos

Fuente: Porta, 200

En la Tabla 6-4 se establecen los intervalos de CE para los suelos de la zona de estudio.

De acuerdo a los valores obtenidos, se observa que prácticamente todos los sitios

muestreados presentan algún grado de salinidad en superficie, por los que las restricciones

para los cultivos van de moderadas a muy severas, sobre todo para aquellos sitios que se

ubican dentro y en la periferia del CGCP, como se puede observar en la carta temática de

CE que aparece en el Anexo II de este documento.

Tabla 6-27. Interpretación de los valores de Conductividad Eléctrica

Intervalo Valor

(dS/m) Condición Nodos dentro de la zona de estudio

1 <1 Sin salinidad

2 1.1 - 2.0 Muy ligeramente

salino 9

3 2.1 - 4.0 Moderadamente

salino 11,15

4 4.1 - 8.0 Salino 4,5,7,8,14, 20,24

105

5 8.1 - 16.0 Fuertemente salino 10, 18,25

6 > 16Muy fuertemente

salino 2,3,4,6,12,13,16,17,19,21,22,23,

Fuente: NOM 021 RECNAT-2000

Porcentaje de Sodio Intercambiable y Relación de Adsorción de Sodio

El exceso de sodio en el suelo tiene repercusiones puntuales sobre la las propiedades

físicas de los suelos, particularmente al favorecer la dispersión de arcillas que pueden

migrar en profundidad y colmatar los poros, disminuyendo la conductividad hidráulica del

suelo (Porta, 2006; White, 2006), Estos cambios en el comportamiento hídrico del suelo y

el incremento en los valores de sodio tiene connotaciones importantes en el desarrollo

vegetal dentro de la zona de estudio, que se expresan en la Tabla 6-5. Se puede advertir

que la mayor parte de los sitios muestreados en el estudio, registran valores elevados de

PSI, tomándose como referencia algunas especies que pudieran ser tolerantes a

determinadas concentraciones.

Tabla 6-28. Tolerancia de diferentes cultivos al PSI y RAS en la zona de estudio

Tolerancia al

sodio Nombre común Nombre científico

Respuesta al

crecimiento en

condiciones de

campo

Nodos dentro de la

zona de estudio

Extremadamente

sensible Aguacate Persea americana

Síntomas de

toxicidad por sodio

(PSI = 2-10),

RAS = 2.3 - 8.4)

Cítricos Citrus spp.

Frutas de

caducifolios

Ejote Phaseolus vulgaris

Chícharo Phaseolus vulgaris

Maíz Zea mays

Sensible Frijol Phaseolus vulgaris Bajo crecimiento

aún a pesar de

que las

condiciones del

suelo sean

buenas

(PSI = 10-29;

RAS = 8.5-18)

Garbanzo Cicer arietinum

Informe Final



Moderadamente

tolerante Trébol Trifolium spp.

Bajo crecimiento

debido a factores

nutricionales y

condiciones

adversas del suelo

1,8,9,10,11,14,15

(PSI = 20-40; ras

18-46)

Avena Avena sativa

Zanahoria Daucus carota

Festuca Festuca spp.

Lechuga Lactuca sativa

Cebolla Hordeum vulgare

Rábano Raphanus sativus

Ryegrass Lolium sp.

Sorgo Sorghum vulgare

Espinaca Spinacia oleracea

Tolerante Alfalfa Medicago sativa

Bajo crecimiento

debido a

condiciones

físicas del suelo

5,7,18,19,20,24,25

(PSI = 40-60;

SAR 46-100)

Cebada Hordeum vulgare

Remolacha Beta vulgaris

Algodón Gossipium hirsutum

Trigo Triticum sp.

Tomate

Solanum

lycopersicum

Muy tolerante Agropyron cristatum Bajo o nulo

crecimiento

debido a

condiciones

físicas del suelo

2,4 (PSI= > 60;

RAS= > 100)

3,6,12,13,16,17,21,22,23

Fuente: (Pearson ,1960; Flynn, 2015).

107

Tabla 6-29.Tolerancia relativa de algunos cultivos a las concentraciones de

cloruros, determinadas a partir del extracto de la pasta de saturación

Tolerancia

relativa

Cloruros Cultivo Nodos dentro

de la zona de

estudio

(ppm) a Nombre

común Nombre científico

Muy sensible 355

Frijol Phaseolus vulgaris L.

1

zanahoria Daucus carota L.

Lechuga Lactuca spp.

Cebolla Allium cepa L.

Fresa Fragaria spp.

Nabo Brassica rapa L.

Sensible 532

Repollo Brassica oleracea L.

5,8,11, 15 Maíz Zea mays L.

Pasto

Orchard Dactylis glomerata L.

Moderadame

nte sensible

709

886

Pepino Cucumis sativus L.

14, 20, 24 Tomate Solanum lycopersicum L.

Brócoli Brassica oleracea L. var. botrytis L.

1064 Calabaza Cucurbita pepo L.

Pasto Sudán Sorghum bicolor (L.) Moench

Moderadame

nte tolerante

1241 Trigo con

cresta Agropyron cristatum (L.) Gaertn

1418 Festuca alta

Schedonorus arundinaceus

Roem. & Schult. 10

Remolacha

roja Beta vulgaris L.

1595 Calabacín

Cucurbita pepo L var. melopepo

(L.) Harz 9

1773 Sin dato Sin dato 7

1950

Ryegrass

perenne Lolium perenne L. 25

Tolerante

2127

Cebada

forrajera Hordeum vulgare L.

Trigo Triticum aestivum L.

2482

Sorgo Sorghum bicolor (L.) Moench

Pasto

Bermuda Cynodon dactylon (L.) Pers.

2659 Algodón Gossypium hirsutum L.

Informe Final



2836

Cebada para

grano Hordeum vulgare L. 18

Uva Vitis spp.

más de

3000

2, 3, 4, 6, 12,

13, 16, 17, 19,

21,22,23

Cloruros

Si bien los cloruros son un nutriente esencial para las plantas, un gran número de especies

pueden ser sensibles a determinadas concentraciones, aunque ha sido documentado que

su respuesta puede fluctuar dentro de la misma especie y región, por lo que los datos

presentados solo deben tomarse como referencia. En la Tabla 6-6 se muestra un listado

de especies y sus probables rangos de tolerancia propuestos por Maas et al. (1986),

recopilados por Flynn (2015).

6.3. Evaluación de las concentraciones de metales pesados dentro del CGCP y su

entorno

6.3.1. Distribución vertical y espacial de los metales pesados en la zona de estudio

Los metales pesados (MP) en los suelos pueden ser de origen geológico o antrópico; en el

primer caso, éstos provienen de la roca madre tras ser liberados por meteorización y su

disponibilidad depende de la estructura y estabilidad termodinámica de los minerales de la

roca, siendo las estructuras altamente polimerizadas más estables y resistentes a la

destrucción.

Cuando los MP tienen un origen antrópico, su presencia está asociada a aquellas

actividades humanas que favorecen su acumulación, como es el caso de las emisiones

industriales. Este tipo de acumulación ha alcanzado mayor atención en los últimos años por

su alto impacto socio-ambiental (Adriano, 2001).

El suelo es un receptor de todo tipo de sustancias, y el estudio de sus componentes,

proporciona indicios de lo que ocurre en su entorno (Kannan et al., 2003).

Para evaluar las acumulaciones de los MP es necesario conocer su distribución espacial y

su dinámica (movilidad) a través del perfil de suelo. Al conocer su distribución superficial,

109

podemos asociar los usos del suelo o del territorio con las actividades humanas; así, la

presencia de altas concentraciones de MP en el horizonte superior del suelo con una

disminución drástica en profundidad se puede atribuir a procesos de acumulación de origen

antrópico (Carbonell-Barrachina et al., 1995), mientras que una mayor concentración en las

capas profundas, puede asociarse a procesos de intemperismo natural de los minerales del

entorno (Kabatas-Pendias, 1991).

En México, la NOM-147 SEMARNAT, ha establecido los criterios para determinar las

concentraciones límite de doce elementos: arsénico, bario, berilio, cadmio, cromo,

mercurio, níquel, plata, plomo, selenio, talio y vanadio, que permitan tener las bases para

potenciales acciones de rehabilitación de aquellos suelos contaminados por actividades

agrícolas e industriales.

6.3.2. Análisis de los datos de investigación por perfiles

Este segmento de la investigación se diseñó para describir y conocer el patrón de

distribución de los metales pesados en superficie y en profundidad considerando seis

metales pesados totales: Cr, Ni, Pb, Co, Cd, As y Hg.

Así, para evaluar la distribución en profundidad (vertical) de los metales pesados se

realizaron seis perfiles en la zona de estudio que representan áreas con diferentes usos de

suelo: zona natural con vegetación nativa (ZN), zona industrial (ZI) y zona agrícola (ZA).

(Ver Tablas en la sección de Resultados y Mapas en Anexo II).

En la zona de estudio se observa que el patrón de acumulación de los MP, tanto en

superficie como en profundidad está relacionado con la textura de los horizontes del suelo,

siendo más elevada su concentración en texturas medias y finas (Franco limosa, Franco

Arcillosa y Arcillosa), mientas que en horizontes con textura gruesa (Franco arenosa) su

contenido disminuye de forma abrupta (Figura 6-7). Esta relación es válida,

independientemente de su uso actual (industrial, agrícola o natural).

Informe Final



Zona natural: Solonchack Zona industial: Solonchack Zona agrícola: Vertisol

111

Figura 6-7. Movilidad de los metales pesados totales a través de los perfiles en suelo

con diferente uso y manejo

Esta relación, está soportada por los estudios de Kabata-Pendias (2000) y Alloway (1990),

quienes han señalado que la adsorción de los MP depende principalmente del pH, la

salinidad, la materia orgánica del suelo y la granulometría.

En los suelos de la zona de estudio, la tendencia general de las concentraciones en

superficie y a través del perfil corresponde al siguiente patrón: Cr > Ni > Pb y > Co > Cd>

As (Tabla 6-7). Para el caso particular del As, en prácticamente más del 50 % de los

horizontes no se detectó este elemento (ND) y sólo en el perfil 12 se registró un valor

relativamente bajo (1.6 mg/Kg), en tanto que su concentración en profundidad obedece a

un patrón errático.

Zona agrícola: Fluvisol Zona agrícola: Solonetz

Informe Final



Tabla 6-7. Tendencia de las concentraciones de los MP en superficie y profundidad

Zona GRS Nodo Tendencia de concentración

ZN Solonchacks N21 Cr> Ni> Pb> Co > Cd > Hg > As

ZI Solonchacks N12 Cr > Ni > Pb > Co >As > Cd > Hg

ZA Vertisol N4 Cr > Ni >Pb > Co > Cd > Hg > As

ZA Fluvisol N14 Cr > Ni >Pb > Co > Cd > Hg >As

ZA Solonchacks N6 Cr > Ni > Pb > Co > Cd > Hg > As

ZA Solonetz N19 Cr> Ni > Pb > Co > Cd > Hg > As

Tabla 6-8. Valores de F para el análisis de varianza de una vía de las variables del

suelo en 25 sitios del Valle de Mexicali, *p<0.005, ** p<0.0005

Parámetro F gl (fuente, error)

pH 87.6* 24,100

CE 45.0* 24,100

HCO3-1 10.6* 24,100

Cl-1 137.9* 24,100

NO3-1 22.1* 20,84

SO4-2 7.3** 24,100

Ca+2 35.8* 24,100

Mg+2 114.8* 24,100

Na+ 82.7* 24,100

K+ 78.3* 24,100

RAS 60.8* 24,100

PSI 90.46* 24,100

Pb 18.7* 24,100

Ni 2.2* 24,100

Cr 34.3* 24,100

Co 23.0* 24,100

Cd 17.4* 24,100

As 35.7* 24,100

Hg 7.0** 24,100

El análisis mostró que en todas las variables hay un efecto altamente significativo del sitio,

pues los valores de p en todos los casos son menores de 0.005.

113

Posteriormente, se realizó la prueba post hoc de Tukey, para determinar la diferencia

significativas entre los sitios de muestreo para cada una de las 20 variables analizadas

(Anexo IV).

De manera general, en este segundo análisis estadístico se observa que los nodos o sitios

de muestreo se agrupan en función de su condición de uso de suelo; así, los nodos dentro

de la zona agrícola difieren estadísticamente de aquellos ubicados dentro de la zona

industrial (Anexo IV).

Puesto que para esta investigación es de interés confirmar las relaciones espaciales de las

variables, se realizó un análisis de clúster para conocer el agrupamiento de los sitios de

acuerdo con las variables edáficas, utilizando medias no pareadas (UPGMA) como método

de agrupamiento y la r de Pearson como medida de distancia.

En la Figura 6-8 muestra el dendrograma obtenido con el análisis de clúster, considerando

tanto las variables de salinidad, como los metales pesados.

N1 N7 N10 N2 N25 N24 N4 N5 N8 N14 N20 N9 N18 N15 N11 N3 N6 N13 N12 N23 N22 N16 N17 N21 N19

0.0 0.1 0.2 0.3 0.

Distancia r Pearson

Figura 6-8. Clúster de los nodos de Todos los análisis se realizaron mediante el

programa Statistica v. 7 (Statsoft, 2002)

Aquí puede notarse la formación de dos grandes bloques, uno de ellos con los sitios N3,

N6, N13, N12, N23, N22, N16, N17, N21 y N19 que pertenecen principalmente a la zona

de industrial y zona natural, en donde el proceso dominante es de acumulación de sales

Informe Final



dado que no se hacen aportes regulares de agua. El otro grupo está conformado por nodos

localizados principalmente en la zona agrícola: N1, N7, N10, N2, N25, N24, N4, N8, N14,

N20, N9, N18 y N15. Cabe mencionar que el nodo 25, hasta hace 4 años era una zona de

cultivo y actualmente es parte del CGCP. Es de notar que el nodo 11 queda separado del

resto de los nodos y se localiza a 13.5 km al NE de CCGP. El suelo de este nodo pertenece

a un Fluvisol.

Finalmente, se realizó un análisis de componentes principales (ACP) para encontrar

variables correlacionadas entre sí que formen grupos (factores) que nos aporten

información para explicar la variabilidad del suelo como sistema y como objeto de estudio.

De acuerdo con el ACP, los cuatro primero factores explican el 81.4% de la varianza total.

De ellos, el primer factor (eigenvalue = 10.32), explica aproximadamente el 51.6%, mientras

que el segundo factor (eigenvalue = 2.93), explica el 14.68%, el tercer factor (1.76), explica

el 8.78% y el cuarto (1.27), el 6.35%. (Tabla 6-9).

Tabla 6-9. Valores propios de los primeros cuatro factores que explican la varianza

Eigenvalues of correlation matrix and related statistics.

Active variable only.

Value

number

Eigenvalue % total de

variance

Cumulative

Eigenvalue

Cumulative

%

1 10.32265 51.61336 10.32266 51.6133

2 2.93627 14.68135 13.25892 66.2646

3 1.75651 8.78254 15.01543 75.07771

4 1.27026 6.35145 16.28572 81.4286

En la Tabla 6-10 se señala las variables componentes de los cuatro factores que explica el

81.4 % de la varianza total acumulada.

115

Tabla 6-10. Se muestran las variables correlacionadas con cada factor

Variable

Factor coordinates of the variables, based on correlations

(Cluster.sta)

Factor1 Factor2 Factor3 Factor4

Altura 0.236947 0.669480 0.140082 0.172496

pH 0.958164 0.226205 -0.002589 -0.096596

CE -0.826669 -0.113032 -0.258489 -0.064765

HCO3-1 0.622374 0.540104 0.338297 0.111381

Cl-1 -0.988386 -0.076524 -0.031012 -0.011477

NO3-1 -0.613219 -0.115567 -0.083201 0.688514

SO4-2 0.526516 -0.066758 -0.333263 -0.165329

Ca+2 -0.908236 -0.261640 0.138537 0.485527

Mg+2 -0.719956 -0.267265 0.320974 -0.082415

Na+1 -0.969443 -0.004449 -0.183906 -0.299354

K+1 -0.660046 0.078073 -0.184706 -0.213283

RAS -0.877479 0.092980 -0.364758 -0.021749

PSI -0.902032 -0.283333 -0.227823 0.082058

Pb 0.497059 -0.645565 0.106183 -0.093791

Ni 0.551472 -0.420353 0.074228 -0.092037

Cr 0.610293 -0.645465 -0.267158 -0.095946

Co 0.721060 -0.582949 -0.256314 0.277412

Cd 0.652244 -0.596444 0.115516 -0.385155

As -0.448363 -0.275778 0.660212 -0.276211

Hg -0.524564 -0.303501 0.677114

El primer factor está altamente correlacionado de manera negativa con los Cl-1 (cloruros) y

el Na +1 (sodio), esto indica que las altas concentraciones de estos iones afectan las

propiedades suelo (calidad del suelo) mientras que el pH, altamente correlacionado de

manera positiva, indica que mientras más alcalino es el suelo se favorece la precipitación

de aniones y cationes, incluyendo a los metales pesados.

Por su parte el factor dos, está altamente correlacionado de manera positiva con la altura

(m snm) indicando que en una posición baja en el relieve, se puede favorecer la

concentración metales pesados y sales.

Informe Final



De hecho el proceso de acumulación de sales, está asociado a un elevación del nivel

freático alto en las partes bajas del terreno debido a que se favorece la movilidad de los

iones solubles por acción de la capilaridad (Straw et al., 2015).

En este mismo factor 2, el Pb y Cr son las otras dos variables, con mayor correlación

negativa, lo que indica que su alta concentración se favorece en condiciones de pH alto y

baja altitud.

En el caso del Pb las más altas concentraciones significativas se localizan en los nodos 13

y 25; ambos nodos con influencia de actividad antrópica ya que se localizan a unos 200 m

de la carretera que va del Ejido de Nuevo León al Ejido de Michoacán. El Pb puede estar

contenido en pinturas y gasolinas (Pierzynsky et al., 2000), en tanto que el Cr es muy

resistente a la oxidación, por lo que es utilizado ampliamente en aleaciones con el acero y

el cromado de superficies metálicas (Alloway, 1990).

El factor tres tiene mayor correlación con Hg y As (positivo) aunque son los menos

abundantes y su origen puede atribuirse a fuentes naturales ya que el As registró de manera

irregular, sólo en los nodos 16, 12 y 21, localizados dentro del CGCP.

Finalmente para el factor cuatro, los nitratos (NO3-) están relacionados de forma positiva lo

que indica que las concentraciones pueden estar relacionadas con los valores de pH altos

en zonas bajas del relieve y por tanto responde a la dinámica de movilidad del conjunto de

aniones relacionados con la salinidad.

7.3.4. Los metales pesados y la Normatividad en México

En la Tabla 6-10, podemos observar que para todos los casos, las concentraciones

registradas en la zona de estudio, están por abajo de los límites permisibles referenciados

para las actividades agrícolas e industriales de la NOM-147 SEMARNAT. Esto coincide

con la investigación de Ibáñez-Huerta & García-Calderón (2010), quienes identificaron

bajas concentraciones en metales pesados (As, Hg, Co, Cr, Ni, Pb y Cd) conforme a lo

estipulado en esta norma oficial

117

Tabla 6-10. Análisis químicos de metales pesados totales del CGCP y la zona

agrícola del Valle de Mexicali B.C.

Parámetr

o

Mínim

o

Máxim

o

Promedi

o

NOM-147

Uso/límite

Agrícola-

Industrial

Niveles

naturales(

1)

Rango

suelos(4,

5)

Rango

crítico

suelos(4,

5)

ppm

As* ND 26.35 4.97 22 260 1 a 40 0.1 a 40 20 a 50

Hg ND 0.18 0.04 23 310 0.01 - 0.5 0.3 - 5

Co 2.56 15.45 10.91 (3) (3) 1 a 408 (2) 0.5 - 6.5 25 -50

Cr 19.88 69.30 48.48 280 510 1 a 2000 5 - 1500 75 - 100

Ni 13.30 83.60 42.05 160

0

20,00

0

2 - 750 100

Pb 8.45 49.65 26.82 400 700 2 - 300 100-400

Cd 0.11 0.49 0.33 37 450 0.01 - 2.0 3 - 8

ppm: partes por millón. ND-No detectado, NOM- NOM-147/SEMARNAT/ SSA1-2004;

(1)-Departamento de Salud y Servicios Humanos de Estados Unidos, (2)- Promedio en el mundo,

(Fuente, Alloway, 1990) (3) No normado, (4) -Alloway (1990), (5) Kabatas-Pendias 2001.

Solo en tres muestras superficiales localizadas dentro del CGCP en el Nodo 16, cercano a

la Laguna de evaporación, el Arsénico (As) rebasó el límite permisible para uso agrícola

con (26.25 mg/kg). La distribución del As en la zona de estudio es muy errática, de hecho,

en más del 50% del total de muestras no se detectó este elemento (ND) (ver Mapa As en

el Anexo III).

En los perfiles 12 y 21 la concentración del As incrementa con la profundidad en el sentido

vertical través del perfil del Nodo 21 entre 85-120 cm y >145 (Tabla 6-12) y esto se ha

relacionado a un incremento de arcillas en tales horizontes donde las texturas son finas

(Tabla 6-9).

Doménech & Peral (2006), han señalado que los MP a pH alcalino presentan poca

movilidad ya que precipitan en forme carbonatos y sulfatos; aunque hay excepciones ya

que se ha reportado que el As y Cr, son más móviles a pH alcalino. En la zona de estudio

estos dos elementos se encuentra en el polo opuesto uno del otro de acuerdo: Cr> Ni>Pb

> Co > Cd > Hg > As.

Informe Final



Donde el As tiene una distribución derivado de los procesos geoquímicos en la zona natural

e industrial mientras que Cd está relacionado con la zona agrícola y se le relaciona como

fuente de los fertilizantes químicos que lo contienen como componente secundario residual.

6.4. Análisis del origen de los sulfatos en los suelos de la zona aledaña a la Planta

Geotérmica Cerro Prieto (1)

6.4.1. Introducción

En el paisaje que rodea la planta geotérmica Cerro Prieto, Baja CA, México, se desarrollan

suelos que reflejan la edad y los factores geográficos dominantes de la región. En general,

el área posee suelos relativamente recientes (Holoceno) que se han formado en respuesta

a los procesos fluviales de escurrimiento local, así como a las inundaciones y sedimentación

del sistema del Río Colorado (Portugal et al., 2005).

Los suelos que se han formado en estos depósitos, que van desde suelos ricos en arcilla,

formados por depósitos de grano fino dentro de la cuenca hasta suelos más arenosos

formados por procesos fluviales de alta energía que contienen cantidades significativas de

NO3- <SO4

-2 <Cl-

6.4.2. Suelos de Cerro Prieto

La investigación en curso y los informes de Ibáñez-Huerta y Álvarez-Arteaga (2017)

proporcionan una visión de la diversidad de suelos alrededor de Cerro Prieto (Figura 6-9,

Tabla 6-11).

Debido a la vecindad del Río Colorado y al nivel del mar, también debe considerarse que

el nivel freático es relativamente poco profundo. En esta investigación, se usan relaciones

isotópicas S y O estables derivados del sulfato para ayudar a delimitar la fuente original del

SO4-2, y comprender los procesos que lo confinaron dentro de los suelos de esta región.

_

(1) Agradecemos a la Dra. Aurora Armienta del Instituto de Geofísica-UNAM por apoyo su en la

determinación de los isótopos de S y O.

119

Figura 6-9. A. Ubicación de los suelos de estudio y del estanque de evaporación

Cerro Prieto. B. Mapa del área de estudio y la salinidad de los suelos en los EUA.

Justo al norte de la frontera internacional y C. Mapa del suelo de los suelos de los

EUA justo al norte de la frontera internacional y el área adyacente

en Baja CA, México

Debido a que en la zona de estudio no se ha realizado un mapa regional, es importante

señalar que los suelos identificados cerca de Cerro Prieto tienen un patrón muy similar a

los suelos cartografiados a través de la frontera internacional en los Estados Unidos (Figura

6-9 B y C). Por ejemplo, los suelos al norte de la frontera son mapeados en gran parte

como Torrifluvents Vertic, con cantidades menores de Torrifluvents. Estos dos tipos de

suelo son equivalentes a los Vertisoles y Fluvisoles identificados en este estudio alrededor

de Cerro Prieto.

Informe Final



Tabla 6-11. Localización de los perfiles de suelos

Nodo UTM

X

UTM

Y

Elevacion (m) Clasificación

N4 662521 3592369 7 Vertisol

N6 667361 3595146 9 Solonchack

N12 664978 3585516 6 Solonchack

N14 671590 3589615 8 Fluvisol

N19 673532 3581003 9 Vertisol

N21 663576 3582867 9 Solonchack

Además, los suelos al norte de la frontera tienen un alto contenido de sal total y muchos de

ellos tienen conductividades de 5.0 dS.m-1 en los primeros 100 cm de profundidad. Así, los

suelos cercanos a Cerro Prieto forman parte de un patrón regional de suelos, típico de este

entorno ambiental fluvio-deltaico.

La investigación ha demostrado que el paisaje regional tiene una capa freática superficial

(Portugal et al., 2005; Armienta et al., 2014), donde el agua freática está presente y puede

suministrar agua subterránea para las plantas y la evaporación, así como solutos que en

última instancia precipitan en sal en cuanto el agua se evapora.

Esta fuente constante y ascendente de agua y sal es contrarrestada por el movimiento del

agua hacia abajo. La lluvia en la región es sólo de 55 mm y-1, por lo que el impacto del agua

de lluvia en las propiedades del suelo se podrá observar mejor donde el agua subterránea

tenga un impacto mínimo en los procesos del suelo.

Los Solonchack son suelos ricos en sales (palabra rusa para "marisma de sal") que

característicamente tienen una superficie rica en sal. En la taxonomía del suelo del USDA,

estos suelos se clasifican comúnmente como Salids (aridisoles ricos en sal).

Recientemente, los investigadores han reconocido el papel único de la migración

121

ascendente del agua y la sal, en la formación de algunos de estos suelos y han

proporcionado sugerencias para una mejor clasificación diagnóstica del suelo (Finstad et

al., 2015) y una visión de su formación y geoquímica (Finstad et al., 2016). En este estudio,

exploramos con mayor detalle los perfiles químicos e isotópicos de los perfiles de suelo

cercanos a Cerro Prieto, que fueron descritos y analizados para este estudio.

Los objetivos son: (1) identificar la historia y dirección (es) del flujo de agua en los suelos

durante su formación y (2) identificar la fuente del sulfato en los suelos, utilizando isótopos

estables de S y O.

6.4.3. Métodos de isótopos y antecedentes

El azufre (S) tiene dos isótopos estables principales: 32S = 94,99% de S, y 34S = 4,24% de

S. El Oxigeno (O) tiene dos isótopos estables principales: 16O = 99.76%, O18 = 0.2%. La

abundancia de isótopos raros con respecto a isótopos estables se reporta como una

proporción (de raro a lo más abundante), y se normaliza con un estándar internacional. Para

S,

34S = (Rs/Rstd -1)1000

Y

18O = (Rs/Rstd -1)1000

Donde Rs = 34S / 32S o 18O / 16O y Rstd = tasas respecto a las normas internacionales. Para

S, el estándar es el Canyon Diablo Troilite (V-CDT) y para O es el Standar Mean Ocean

Water (V-SMOW) (Sharp, 2006).

Las tasas del S y O estables derivados del sulfato presente en el suelo se ven afectadas

por (1) el origen geológico del sulfato y (2) los procesos biogeofísicos que afectan al sulfato

durante el transporte y los procesos del suelo (e.g. Rech et al., 2003; Ewing et al., 2008;

Amundson et al., 2012).

Se examinó con detalle la geoquímica de cinco perfiles de suelo (Figura 6-9A, Tabla 6-11).

En resumen, estos abarcan los ambientes geográficos clave: Vertisoles (representan

ambientes con depositación de grano fino), Fluvisoles (representan ambientes de depósitos

arenosos debido a flujos del agua con mayor fuerza) y suelos que han acumulado

cantidades significativas de sales en superficie (Solonchacks). La topografía se inclina

suavemente de O al SO.

Informe Final



Todos los suelos contienen altas concentraciones de aniones solubles, la concentración de

un determinado anión aumenta de acuerdo a su solubilidad (los Cl y NO3 son más solubles

que el SO4). En general, el NO3 no se encuentra comúnmente en concentraciones tan altas

como en esta zona, y el origen de estos nitratos puede ser un seguimiento interesante en

un proyecto de investigación.

Los suelos del lado norte de la frontera internacional, a unos 40 km del N, también tienen

concentraciones de NO3 que aumentan significativamente hacia la superficie del suelo

(suelos del Valle Imperial, datos de caracterización del suelo del Departamento de

Agricultura de los Estados Unidos (USDA). Las adiciones agrícolas de fertilizantes

nitrogenados son una posible fuente para los niveles elevados de nitrato en ambos lados

de la frontera, pero es importante hacer notar que exploraciones geoquímicas de

reconocimiento, mucho antes de que la agricultura de riego comenzara, encontraron

acumulaciones económicamente viables de sales de nitrato en el margen oriental de lo que

ahora es el Mar de Salton (Mansfield y Boardman, 1932). Por lo tanto, puede haber fuentes

geológicas de nitrato que están contribuyendo a los niveles observados de NO3. Esta sería

una pregunta interesante para futuras investigaciones.

Ahora se sabe muy bien, que el movimiento lento y la precipitación de sulfato como mineral

CaSO4 (anhidrita) en los suelos de las regiones hiperáridas da como resultado una

modificación vertical de los isótopos estables, debido a fraccionamientos pequeños que se

producen entre el SO4 disuelto y el CaSO4 sólido. En general, los minerales sólidos se

enriquecen aproximadamente 1.65 ‰ en 36S con respecto al SO4 disuelto y

aproximadamente 1.15 ‰ en 18O con respecto al SO4 disuelto (Ewing et al., 2008; Finstad

et al., 2016). Por lo tanto, para determinar con precisión el valor isotópico de la reserva

original de sulfato que contiene el suelo, se debe calcular la media ponderada de los

isótopos S y O del sulfato (basado en el espesor y la concentración de sulfato en cada

horizonte).

6.4.5. Resultados e Interpretaciones

6.4.5.1. Perfiles salinos

(Distribución de las sales a través del perfil del suelo)

Una clave para entender los orígenes y los procesos pedogénicos que han distribuido la sal

en los suelos es examinar los perfiles de Cl y SO4. En general, para un flujo unidireccional

simple, a medida que el agua fluye y se pierde por evapotranspiración, el SO4 es el primero

123

que tiende a precipitarse en la disolución del suelo como el mineral Anhidrita (CaSO4) y el

Cloruro (y Nitrato) son los últimos en precipitar, cuando el agua se evapora. En el simple

movimiento descendente del agua, el Cl tiende a concentrarse a profundidades por debajo

de SO4 (Ewing et al, 2008), mientras que para aguas ascendentes, Cl se concentra por

encima del SO4 (Finstad et al., 2016). Sin embargo, es importante reconocer,

especialmente en paisajes impactados por la actividad humana y el riego, que los suelos

también pueden reflejar los cambios recientes en la profundidad de la capa freática y la

acumulación de sal. Esto parece ser posible para los suelos de Cerro Prieto. Los perfiles

N6, N12, N19, N21 y posiblemente N14 todos muestran claramente concentración próximas

a la superficie de la tierra de Cl (y NO3), que decrece con la profundidad, indicativas de las

aguas ricas en Cl (y NO3) que migran hacia arriba. Este es un resultado muy típico de la

evaporación de aguas subterráneas poco profundas (por ejemplo Finstad et al., 2016).

Los extractos del suelo de la zona de estudio también tienen concentraciones significativas

de SO4. Las concentraciones tienden a alcanzar un máximo entre aproximadamente 50 y

100 cm de profundidad. Debido a que el sulfato es menos soluble en agua con respecto al

Cl y NO3, es probable que los extractos de agua (los extractos de la pasta de saturación)

no eliminen todo el sulfato sólido en los suelos. Por ejemplo, muchas de las concentraciones

de sulfato registradas (en esta investigación) se aproximan a los valores para que el CaSO4

llegue al equilibrio con el agua (~ 1500 mg SO4 / L).

Por lo tanto, la concentración de sulfato obtenida a partir del extracto de la pasta de

saturación del suelo, refleja las concentraciones típicas del agua en suelo pero no

proporciona el sulfato total del suelo. Sin embargo, se espera que la presencia de sulfato

en este ambiente se base en la química del agua del Río Colorado y la composición local

del canal y del agua subterránea (Armienta et al., 2014). Además, la química de los pozos

de producción de Cerro Prieto está dominada por Cl-1, y tiende a ser baja en SO4-2

(Lippmann et al., 1991; Truesdell et al, 1981). A continuación se utilizan isótopos para

delimitar aún más el origen y evolución del sulfato en los suelos.

6.4.5.2. Perfiles de isótopos S y O del sulfato

La Tabla 6-12 proporciona un resumen de todos los datos disponibles sobre la composición

isotópica S (y O) del sulfato en y alrededor del Campo Geotérmico de Cerro Prieto.

Brevemente, el sulfato de agua de mar forma un dato extremo de 34 S de 21 ‰.

Informe Final



Tabla 6-12. Datos de sulfatos (en ‰)

Pozos

produc

ción

Pozos

somero

s

Pozos

agríco

las

Canal

es

Río

Colora

do

Río

Colora

do

Isótopo

s de O

Sulfato

(S) de

agua de

mar

Sulfato

(O) de

agua de

mar

14.5 15.3 2.6 0 -9.6 -0.6 21 9.5

15.1 13.2 7.5 -0.2 -10.2 -1.4

18.6 -0.3 14.6 0.33 -9.9 -1

18.2 5.5 2.6 0.98

17.8 -0.24 1.9 -0.96

20.4 -0.13 31.3 -0.72

13.3 2.42 -0.24

18.8 2.78 -0.2

16 5.21

19.6 8.82

20.13 -1.55

17.54 1.97

15.98

Medi

a 17.38 5.555 6.68 -0.126 -9.9 -1

DS 2.24 7.12 8.82 0.599 0.3 0.4

Los pozos de producción de Cerro Prieto están ligeramente empobrecidos en 34S con

respecto al agua de mar. En última instancia, el sulfato marino es probablemente una de

las fuentes claves de sulfato para los pozos de producción, ya sea a través del ciclo

subterráneo y el calentamiento del agua marina, o de sedimentos marinos.

El ligero desplazamiento se debe probablemente a las contribuciones de S a partir de la

roca calentada, que se reporta es de alrededor de 5 ‰ (Rech et al., 2003), así como el agua

del Río Colorado que ha percolado profundamente a través de los sedimentos y contribuido

al embalse térmico (Lippman et al., 1991). Así, en primera instancia, los pozos de

producción parecen ser en gran medida una mezcla de sulfato marino y derivado de roca,

y forman un producto local final que es la fuente de sulfato en los suelos. En el extremo

más negativo, la composición de isótopos S (y O) de sulfato en el Río Colorado (cerca de

125

su frontera con el estado de Colorado en los Estados Unidos) es de aproximadamente -9,9

‰ para S y -1 ‰ para O. En última instancia el origen es el intemperismo de la roca

sedimentaria en la cuenca del río Colorado.

Los canales que suministran agua a los campos agrícolas bajo riego que rodean el CGCP

(Cerro Prieto) parecen derivarse del desvío de agua del Río Colorado cerca de la frontera

internacional. En general, el agua del canal está relativamente agotada en 34S, y se puede

suponer que refleja la composición del río Colorado en el momento en que llega a la frontera

con México. Los pozos superficiales y agrícolas (reportados por Armienta et al., 2014)

tienen valores de isótopos de S intermedios respecto a los canales y los pozos de

producción, aunque los valores medios del isótopo de S, se parecen más a los del canal.

Un número reducido de muestras en los pozos agrícolas (y) poco profundos son similares

a las de los pozos de producción.

La media ponderada de los isótopos S del SO4 total (basado en las concentraciones

disueltas de SO4) en los cinco suelos oscila entre -5,2 y 3,6 ‰. En general, estos datos son

más consistentes con el valor isotópico del agua del canal (actualmente extraída del Río

Colorado) y la fuente a largo plazo de agua y sales de las inundaciones del Río Colorado,

la migración y los impactos del agua subterránea.

La concentración final de sulfatos (así como cloruros y nitratos) en los suelos,

probablemente se produjo al menos inicialmente (y en algunos casos aún hoy en día) a

través de la migración ascendente del agua subterránea poco profunda, su evaporación y

subsecuente concentración de sales por evaporación. Sin embargo, los perfiles del suelo

también están expuestos a la atmósfera y reciben agua de lluvia (aunque muy modesta en

la región de Mexicali) que a su vez provoca el movimiento descendente de agua y sales

que la lluvia disuelve. Por lo tanto, es probable que los perfiles de sales e isótopos de los

suelos de esta región reflejen la importancia relativa del movimiento ascendente del agua

y la sal (facilitándose cuando las capas freáticas están cerca de la superficie) contra el

movimiento descendente de agua y sal donde las capas freáticas han retrocedido a través

del tiempo geológico y ahora el agua de lluvia ejerce un papel significativo en los perfiles

isotópicos de las sales.

Por ejemplo, el perfil N14 (un Calcic Fluvisol) es un suelo con concentraciones bajas de Cl

(sugiriendo una acumulación mínima de agua subterránea) en el cual se observa un

impacto migratorio del Cl hacia abajo en perfil (presencia de horizontes Bw y

concentraciones de sulfato que aumentan de manera importante con la profundidad.

Informe Final



La mayoría de los suelos examinados parecen tener al menos patrones consistentes con

un importante movimiento descendente de lluvia y sulfato. Por el contrario, el perfil N21

(Solanchak Hypersalic) es un paisaje árido, compuesto de una costra gruesa de NaCl en la

superficie que indica un pronunciado movimiento ascendente de agua y sales (ver Finstad

et al., 2016). Estas hipótesis son comprobables con los datos de los isótopos S y O. Hay

dos pruebas que deben cumplirse para confirmar la interpretación de que los perfiles de

sulfato reflejan el movimiento lento y progresivo del sulfato hacia arriba o hacia abajo.

En primer lugar, sabemos que los datos promedio de los isótopos de S y O de los perfiles

son relativamente similares a los de los canales y de los ríos. Sin embargo, en cualquiera

de los perfiles, los horizontes individuales pueden tener variaciones muy significativas de

isótopos de horizonte a horizonte. Cuando el sulfato precipita como minerales sólidos, y se

redisuelve (y este proceso se repite), el sulfato empobrecido de isótopos se mueve

preferentemente en la fase disuelta a lo largo de la trayectoria del movimiento del agua. Por

lo tanto, los sulfatos y el agua que se mueve hacia abajo tendrán valores más negativos en

sus isótopos 34S y 18O al incrementarse la profundidad del suelo (y viceversa para el agua

que se mueve hacia arriba). Si esta variación es causada por procesos físicos (en oposición

a las diferencias aleatorias en las fuentes de sulfato), una gráfica de isótopos O vs S debe

dar una pendiente de ~ 0,7 a ~ 1,2 (lo que señala una proporción de los fraccionamientos

isotópicos de O vs S durante la precipitación y disolución del CaSO4) (Ewing et al., 2008).

Observamos que algunos horizontes del suelo han sido arados durante la agricultura

(horizontes Ap). La mezcla y la adición de sal del agua del canal pueden afectar la química

del isótopo de estos horizontes, así que para nuestra primera prueba de la hipótesis,

utilizamos solamente horizontes sin barbecho agrícola (no se incluyen los horizontes Ap).

Los resultados se muestran en la Figura 6-10. Como lo demuestran los datos, existe una

fuerte relación lineal, con una pendiente de 0.72, que apoya la hipótesis de que el

movimiento físico y las reacciones del sulfato han causado la amplia variación de los

isótopos de S y O en los suelos.

127

Figura 6-10. Gráfica de la composición isotópica O vs S considerando el sulfato

total de los suelos y sin tomar en cuenta los horizontes Ap.

También observamos que los factores de fraccionamiento de los isótopos de O (e incluso

el del S) entre el SO4-2 disuelto y el CaSO4 sólido permanecen perfectamente restringidos,

conduciendo así a cierta incertidumbre en cuanto al valor exacto que la pendiente debe

alcanzar durante un proceso similar a Rayleigh (ver abajo). Sin embargo, el simple patrón

lineal positivo de los isótopos S y O apoya la hipótesis del movimiento impulsado por el

agua. No obstante, una prueba más desafiante es la interpretación de la dirección primaria

o el flujo más reciente del soluto en los suelos (dado que la sal pudo haberse acumulado

originalmente por varios mecanismos y se ha reorganizado pedogénicamente).

Ewing et al. (2008) desarrolló un modelo de Rayleigh relativamente sencillo para replicar el

movimiento del agua del suelo, el cual es útil en esta investigación. El modelo se basa en

la idea de que el valor del isótopo a una profundidad determinada debe reflejar la fracción

de sulfato precipitado a esa profundidad, en relación con el registrado abajo (movimiento

descendente) o superior (movimiento ascendente):

𝛿𝛿𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑧𝑧) = (𝛿𝛿𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑠𝑠𝑒𝑒𝑠𝑠(𝑧𝑧) + 𝑓𝑓𝛼𝛼𝑤𝑤−𝑠𝑠−1 − 1000

Donde 𝛿𝛿𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑧𝑧)= el 𝛿𝛿 valor para el sólido a la profundidad z,

Informe Final



𝛿𝛿𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑠𝑠𝑒𝑒𝑠𝑠(𝑧𝑧)= el valor de los disuelto a la profundidad z, y

f es el inventario en el horizonte del suelo a la profundidad z, como una fracción del

inventario total por debajo de la profundidad z.

α = el factor de fraccionamiento isotópico entre las fases disuelta (w) y sólida (s).

Cualquier entrada de sulfatos disueltos desde arriba (o debajo) a cualquier profundidad

dada se considera el depósito al comienzo del proceso de precipitación/disolución.

El CaSO4 precipitado a una profundidad determinada se considera como la fracción residual

de esos insumos después de la eliminación incremental de una fase disuelta enriquecida

isotópicamente mediante transporte descendente (o ascendente).

La fase disuelta se puede determinar por el balance de masa:

𝛿𝛿𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠

[𝛿𝛿𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑠𝑠𝑒𝑒𝑠𝑠(𝑧𝑧)𝐶𝐶𝐶𝐶𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑠𝑠𝑒𝑒𝑠𝑠(𝑧𝑧) − 𝛿𝛿𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑧𝑧)𝐶𝐶𝐶𝐶𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑧𝑧)] (𝑧𝑧) =

𝐶𝐶𝐶𝐶𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑧𝑧)

Donde δdis (z) es el valor para la fase disuelta a una profundidad z.

El valor a la entrada (ya sea la superficie o la base del suelo) se supone que corresponde

al valor medio ponderado del suelo. El valor de la ecuación anterior se convierte entonces

en el valor de entrada del horizonte subyacente (superpuesto). Por lo tanto, utilizando las

concentraciones de sulfato medido vs profundidad, y los isótopos S y O medidos vs

profundidad, se puede probar si el modelo puede recrear los perfiles de isótopos S y O.

La dirección del flujo hipotético que causó la mayor parte de la acumulación de sulfato es

uno de alto a bajo contenido de 34S y 18O.

Si el modelo de Rayleigh puede replicar estos patrones, es un indicador muy fuerte del

proceso de cómo se acumulan los sulfatos, que luego se puede comparar con los perfiles

de sales más solubles. En este informe, hacemos notar que las concentraciones de SO4,

obtenidos de extracto de la pasta de saturación, probablemente no representan las

concentraciones totales de CaSO4 en el suelo, ya que algunos sulfatos en fase sólida

pueden no haberse disuelto en los extractos. Sin embargo, las concentraciones de la

129

solución pueden ser proporcionales al contenido de la fase sólida total, lo que puede

permitirnos utilizar los modelos anteriores. Para ilustrarlo, se muestran los resultados de los

modelos para dos suelos: N21 con decrementos importantes en los valores de 34S y 18O al

disminuir la profundidad y N14 con valores decrecientes al aumentar la profundidad. Los

modelados resultantes se ilustran en la Figura 6-11. Aunque permanecen algunas

incertidumbres en los valores exactos.

Figura 7-11. Comparación de la composición de sulfato para un Solonchack (N21) y

un Fluvisol (N14). A y D: concentraciones de SO4 a partir de la extracción de la

pasta de saturación, a través del perfil, B y E: valores de 34S medido y modelado del

sulfato, y C y F: valores de 18O medido y modelado.

Informe Final



Si bien permanecen algunas incertidumbres en los valores exactos de los factores de

fraccionamiento de sulfato (y el inventario de sulfato total), los resultados son notablemente

consistentes con nuestras hipótesis.

En general, todos los suelos, excepto el N21, muestran evidencia del efecto de las aguas

migratorias hacia abajo sobre la composición del isótopo de sulfato, probablemente por la

lluvia, y en el caso de los suelos agrícolas, por algunos efectos del agua de riego. Sin

embargo, la fuente de los sulfatos está estrechamente relacionada con la del canal y el

agua del Río Colorado.

6.4.6. Interpretaciones

Las concentraciones de Cloruros y Nitratos en los perfiles de los suelos localizados en los

Nodos N6, N12, N19 y N21 y posiblemente el Nodo14 muestran evidencia de movimiento

ascendente y de evaporación con procesos de depositación de sales muy solubles en

superficie. Esto obedece a un proceso actual y permanente donde la lluvia (aunque sea

modesta) puede disolver y redistribuir las sales hacia abajo, sobre todo en zonas de uso

industrial (N12, N19 y N21) o de tierras abandonadas (N6) en zonas agrícolas, donde el

suelo no tiene aplicaciones de riego. La distribución de la concentración de los SO4,

determinado por sus isótopos S y O, muestran que su fuente principal son aguas similares

al Río Colorado, canales y pozos poco profundos.

Los perfiles del SO4, iluminados por sus isótopos S y O, revelan que su principal fuente son

aguas similares al Río Colorado, canales y pozos poco profundos.

Las fuentes principales de los sulfatos medido a través de sus isótopos de S y O revelan

que su fuente principal son aguas al Río Colorado, canales y pocos poco profundos.

El mecanismo que concentra el SO4 en los suelos se puede atribuir al enriquecimiento

evaporativo de las aguas subterráneas.

Sin embargo, la mayoría de los perfiles de suelo (excepto N21) tienen evidencia isotópica

que apoya un proceso de movimiento descendente y fraccionamiento isotópico causado

por el agua de lluvia (con base al SO4 del extracto de la pasta de saturación).

Puesto que el SO4 es mucho menos soluble que las otras sales presentes en estos suelos,

puede ser que las diferentes historias (escenarios, condiciones ambientales) de SO4 frente

131

a Cl, NO3 puedan reflejar un aumento reciente del nivel freático debido al riego y fuga del

agua de los canales en la región. La dinámica de los sulfatos, Cl y NO3 muestra un aumento

reciente del nivel freático, atribuible al agua de riego y a fugas de los canales de la región.

7. CONCLUSIONES

• En la zona de estudio, el principal factor limitante para el desarrollo de lavegetación natural y cultivos es la acumulación de sales y sodio, en el Valle deMexicali, la migración de sales por capilaridad y su precipitación en la superficiedel suelo es un proceso generalizado debido al régimen climático que favorecela evapotranspiración.

• En la zona agrícola la redistribución de sales está influenciada por la aplicaciónde riego y acumulación de sodio entre los 30 y 60 cm de profundidad.

• Las concentraciones de metales pesados no rebasan los límites de la NOM-147/SEMARNAT/SSA1-2004, para fines agrícolas o industriales.

• La distribución espacial de salinidad pH, CE y PSI y metales pesados muestranuna zonificación estrechamente relacionada con el uso y manejo del suelo.

• El estudio de los isótopos estables 34S y 18O, ha demostrado que la fuenteprincipal de los sulfatos proviene de las aguas del Río Colorado, canales ypozos poco profundos, por todo lo anterior, se concluye que la operación delcampo geotérmico, no es la causa de las condiciones de los suelos en la zonade estudio.

• Lo anterior indica que la operación del campo no determina el deterioro en lacondición del suelo.

Informe Final



8. RECOMENDACIONES

Considerando que la acumulación de sales en los suelos del Valle de Mexicali es unfenómeno generalizado que implica tanto a suelos agrícolas como de uso industrial,su atención requiere de la participación y colaboración de los diferentes sectoresinvolucrados.

Dado su capacidad organizacional y en función de su capacidad económica, sepropone que la Comisión Federal de Electricidad coordine un proyecto participativoentre los sectores agrícola, industrial, gubernamental y académicos.

Así mismo, se debe considerar seriamente el cambio de cultivos a especies comopalmas datileras y salicornia, que son más tolerantes a suelos salinos o la creación decooperativas dedicadas a la crianza de ovejas.

9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS

Aceves, E. 1989. Los Suelos Ensalitrados Y Los Métodos Para Su Recuperación.

Universidad Autónoma de Chapingo.

Adriano, D.C. 2001. Trace Elements in Terrestrial Environments: Biochemistry,

Bioavailability and Risks of Metals. New York, EUA: Springer Verlag.

Agrícolas, Multiservicios Tecnico. 1996. ―Estudio de Salinidad de Los Suelos Agrícolas

Circundantes Al Sur, Suroeste Y Sureste Del Campo Geotérmico de Cerro Prieto, En el

Valle de Mexicali, B.C. México.‖

Alloway, B.J. 1990. Heavy Metals in Soils. John Wiley and Sons.

Amundson, R., J.D. Barnes, S. Ewing, A. Heirnssath, and G. Chong. 2012. ―The Stable

Isotope Composition of Halite and Sulfate of Hyperarid Soilsand Its Relation to Aqueous

Transport.‖ Geochimica et Cosmochimica Acta 99: 271–86.

133

Ariel Construcciones S.A. 1967. ―Estudio hidrogeológico preliminar de los acuíferos del

Valle de Mexicali B.C. y Mesa de San Luis, Son.‖

Armienta, M.A., R. Rodriguez, N. Ceniceros, O. Cruz, A. Aguayo, P. Morales, and E.

Cienfuegos. 2014. Groundwater Quality and Geothermal Energy. The Case of Cerro Prieto

Geothermal Field, Mexico. Renewable Energy. doi:10.1016/j.renene.2013.09.018.

Bohn, L.H., MacNeal, L.B., O´Connor, A.G. 1985. Soil Chemistry. A Wiley-Interscience

Publication. New York, EUA: Interscience.

Carbonell-Barrachina, A.A., F.M. Burló-Carbonell, and J.J. Mataix-Beneyto. 1995. Arsénico

En El Sistema Suelo-Planta. Significado Ambiental. Universidad de Alicante, España.

Deckers, J, O Spaargaren, & F Nachtergaele. 2001. ―Vertisols: Genesis, Properties and

Soilscape Management for Sustainable Development.‖ In The Sustainable Management of

Vertisols, 169:815–17. doi:10.1097/01.ss.0000148743.13487.5f.

Department of Environment and resource management. 2011. Salinity Management

Handbook. Queensland, Australia.

Dold, B., & J. E. Spangenberg. 2005. ―Sulfur Speciation and Stable Isotope Trends of Water-

Soluble Sulfates in Mine Tailings Profiles.‖ Environmental Science and Technology 39 (15):

5650–56. doi:10.1021/es040093a.

Doménech, X., & J. Peral. 2006. Química Ambiental de Sistemas Terrestres. Barcelona,

España: Ed. Reverté S.A.

ESRI (Environmental Systems Resource Institute). 2012. ―ArcGIS Desktop: Release 10.1.‖

Redlands CA.

Ewing, S., W. Yang, D.J. DePaolo, G. Michalski, C. Kendall, B.W. Stewart, M. Thiemens,

and R. Amundson. 2008. ―Non-Biological Fractionation of Stable Ca Isotopes in Soils of the

Atacama Desert, Chile.‖ Geochimica et Cosmochimica Acta 72: 1096–1110.

FAO. 2009. Guía Para La Descripción de Suelos. 4a edición. Roma: Organización de las

Naciones Unidas para la Agricultura.

Fernandez, R. 1991. ―The Economic Evolution of the Imperial (USA) and Mexicali (Mexico)

Valleys.‖ Journal of Borderlands 6 (2): 1–22.

Informe Final



Finstad, K., M. Pfeiffer, G. McNicol, J. Barnes, C. Demergasso, and G. Chong. 2016. ―Rates

and Geochemical Process of Soil and Salt Crust Formation in Salars of the Atacama Desert,

Chile.‖ Geoderma 284: 57–72.

Flowers, T. J. 2004. ―Improving Crop Salt Tolerance.‖ In Journal of Experimental Botany.

doi:10.1093/jxb/erh003.

Flynn, R. 2015. ―Interpreting Soil Tests: Unlock the Secrets of Your Soil.‖

García, E. 2004. Modificaciones Al Sistema de Clasificación Climática de Köppen.

Universidad Nacional Autónoma de México.

Hotelling, H. 1933. ―Analysis of a Complex of Statistical Variables into Principal

Components.‖ Journal of Educational Psychology 24 (6): 417. doi:10.1037/h0071325.

Ibáñez-Huerta, A. 2013. ―Estudio de Los Suelos Afectados Por Sales Como Base Para

Evaluar La Influencia Del Complejo Geotérmoeléctrico Cerro Prieto Sobre La Zona Agrícola

Aledaña. Valle de Mexicali, Baja California. México.‖ México D.F.

Ibáñez-Huerta, A., G. Alvarez Arteaga. 2017. ―Actualización Del Diagnóstico Del Riesgo de

Afectación Del Complejo Geotérmoeléctrico Cerro Prieto Sobre Los Suelos Del Valle de

Mexicali, Baja California, México. Tercer Informe Parcial.‖

Ibáñez-Huerta, A., & N.E. García-Calderón. 2010. ―Evaluación de Las Emisiones de La

Planta Geotérmica Cerro Prieto Sobre El Recurso Suelo.‖ México D.F.

Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. 1996. ―Extractor Rápido de Información

Climátológica ERIC.‖ Cuernavaca, Morelos.

Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI). 1983. Carta Geológica.

Mexicali I11-12. Escala 1:250 000.

———. 2001. ―Síntesis de Información Geográfica Del Estado de Baja California. México.‖

IUSS Working Group WRB. 2007. World Reference Base for Soil Resources. World Soil

135

Resources Report 103. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations

(2006), Pp. 132, US22.00 (Paperback). ISBN 92-5-10511-4. Experimental Agriculture. Vol.

43. doi:10.1017/S0014479706394902.

———. 2014. World Reference Base for Soil Resources 2014. International Soil

Classification System for Naming Soils and Creating Legends for Soil Maps. World Soil

Resources Reports No. 106. doi:10.1017/S0014479706394902.

Judkins, G. & Soe Myint. 2012. ―Spatial Variation of Soil Salinity in the Mexicali Valley,

Mexico: Application of a Practical Method for Agricultural Monitoring.‖ Environmental

Management 50 (3): 478–89. doi:10.1007/s00267-012-9889-3.

Judkins, L.G. 2010. ―Mexican Produce Agriculture and Land Degradation:a Study of Soil

Salinization in the Mexicali Valley, Mexico.‖ Arizona State University.

Judkins, L.G., & S. Mylnt. 2010. ―Spatial Variation of Soil Salinity in the Mexicali Valley,

Mexico: Application of a Practical Method for Agricultural Monitoring.‖ Environmental

Management 50: 478–89.

Kabatas-Pendias, A. 1991. Trace Elements in Soils and Plants. Second edi. USA: CRC

Press.

Kannan, K., S. Battula, B.G. Loganathan, C.S. Hong, W.H. Lam, D.L. Villenueve, K. Sajwan,

J.P. Giesy, and K.M. Aldous. 2003. ―Tace Organic Contaminants Including Toxaphene and

Trifluralin in Cotton Field Soils Fron Georgia and South Carolina, USA.‖ Archives of

Environmental Contamination and Toxicology 45: 30–36.

Krasilnikov, P, R.J Gutiérrez-Castorena, M.C Ahrens, C.O. Cruz-Gaistardo, S. Sedov, and

Solleiro-Rebolledo. 2013. The Soils of Mexico. Springer.

Lara, A.C. 2011. ―Gestión Y Manejo Del Agua: El Papel de Los Usuarios Agrícolas Del Valle

de Mexicali.‖ Revista Problemas Del Desarrollo 167 (42): 71–95.

Lippmann M. J., A. H. Truesdell, S. E. Halfman-Dooley and A. Mañon M. 1991.A review of

the hydrogeologic-geochemical model for Cerro Prieto. Geothermics. 20 (1/2):39-52.

Maas, E. V., J. A. Poss, & G. J. Hoffman. 1986. ―Salinity Sensitivity of Sorghum at Three

Growth Stages.‖ Irrigation Science. doi:10.1007/BF00255690.

Moreno Jiménez, A. 2006. Sistemas Y Análisis de La Información Geográfica. Manual de

Informe Final



Autoaprendizaje Con Arc Gis. RA-MA Editores.

Payne, B.R., L. Quijabo, & D.C. Latorre. 1979. ―Environmental Isotope in a Study of the

Origing of Salinity of Groundwater in the Mexicali Valley.‖ Journal of the Hydrology 41: 201–

15.

Pearson, G.A. 1960. ―Tolerance of Crops to Exchangeable Sodium.‖ Washington, D.C.

Pierzynsky, G., J.T. Sims, & G.F. Vance. 2000. Soil and Environmental Quality. USA: CRC

Press.

Pla, I. 1997. ―A Soil Water Balance Model for Monitoring Soil Erosion Processes and Effects

on Steep Lands of the Tropics.‖ Soil Technology. 11 (1): 17–30.

Porta, C.J. & Aceves-López M. 2006. Edafología Para La Agricultura Y El Medio Ambiente.

2nded. Madrid, España: Mundi Prensa.

Portugal, E., G. Izquierdo, A. Truesdell, & J. Alvarez. 2005. ―The Geochemistry and Isotope

Hydrology of the Southern Mexicali Valley in the Area of the Cerro Prieto, Baja California

(Mexico) Geothermal Field.‖ Journal of Hydrology 313: 132–48.

Quintero, N.M., L.E. Sánchez, K. Collins, & Ch. Ganster. Eds. 2003. Desarrollo Medio

Ambiente de La Región Fronteriza México-Estados Unidos. Valles de Imperial Y Mexicali.

Universidad Autónoma de Baja California. México. Universidad Autónoma de Baja

California.

Ramírez-Hernández, J., & S. G. García. 2004. ―Chemical Evolution of Disposal Brine of the

Cerro Prieto Geothermal Field during Its Transport toward Surrounding Soils, Mexico.‖

Environmental Geology 46 (6). Springer Berlin / Heidelberg: 721–26. doi:10.1007/s00254-

004-1075-3.

Ramírez-Hernández, Jorge, Jesús E. Rodríguez-Burgueño, Francisco Zamora-Arroyo,

Concepción Carreón-Diazconti, & Dennice Pérez-González. 2015. ―Mimic Pulse-Base

Flows and Groundwater in a Regulated River in Semiarid Land: Riparian Restoration

Issues.‖ Ecological Engineering. doi:10.1016/j.ecoleng.2015.06.006.

137

Rech, J.A., J. QUade, & W.S. Harte. 2003. ―Isotopic Evidence for the Source of Ca and S in

Soil Gypsum, Anhydrite, and Calcite in the Atacama Desert, Chile.‖ Geochimica et

Cosmochimica Acta 67: 575–86.

Reeuwijk, L.P. Van. 1993. ―Procedures for Soil Analysis. International Soil Reference and

Information Centre (ISRIC).‖ Wageningen. Netherlands.

http://scholar.google.com.mx/scholar?q=International+soil+reference&btnG=&hl=en&as_s

dt=0%2C5#0.

Richards, L.A. 1985. Rehabilitación de Suelos Salinos Y Sódicos. Limusa.

Rodríguez-Garrido, N.E., J.A. Segura-Castruita, M. Orozco-Vidal, and P. Fortis-Hernández.

2017. ―Arsénico Edáfico Y Su Distribución En El Distrito de Riego 017: Uso de Métodos de

Interpolación.‖ Terra Latinoamericana 35: 19–28.

Schorr, W. 2006. Estudios Del Desierto. Universidad Autónoma de Baja California.

Secretaría de Fomento Económico de Baja California. 2009. ―Estudio bibliográfico sobre la

salinidad del Valle de Mexicali.‖

Segura-Castruita, M. A., A. Huerta-García, M. Fortis-Hernández, J. A. Montemayor-Trejo,

L. Martínez-Corral, and P. Yescas-Coronado. 2014. ―Cartografía de la probabilidad de

ocurrencia de Atriplex Canescens en una región árida de México.‖ Agrociencia 48 (6): 639–

52.

SEMARNAT. 2002. ―NOM-021-SEMARNAT-2000.‖ Diario Oficial de La Nación.

http://www.profepa.gob.mx/innovaportal/file/3335/1/nom-021-semarnat-2000.pdf.

———. 2007. ―NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004, Que Establece Criterios Para

Determinar Las Concentraciones de Remediación de Suelos Contaminados Por Arsénico,

Bario, Berilio, Cadmio, Cromo Hexavalente, Mercurio, Níquel, Plata, Plomo, Selenio, Talio

Y/o Vanadio.‖ Diario Oficial de La Federación, 69.

http://www.salud.gob.mx/unidades/cdi/nom/147ssa16.html.

Servicio Sismológico Nacional. 2016. ―Sismo de Mexicali, B.C. Del 4 de Abril de 2010, Mag.

7.2.‖ http://www.ssn.unam.mx/jsp/reportesEspeciales/Mexicali_Reporte_2010-007.pdf.

Sharp, Z. 2006. Principles of Stable Isotope Geochemistry. Prentice Hall.

Siebe, Ch., J. Reinhold, & K. Stahr. 2006. Manual Para La Descripción Y Evaluación

Ecológica de Suelos En Campo. Instituto de Geografía UNAM.

http://scholar.google.com.mx/scholar?q=International%2Bsoil%2Breference&btnG&hl=en&as_s

http://www.profepa.gob.mx/innovaportal/file/3335/1/nom-021-semarnat-2000.pdf

http://www.salud.gob.mx/unidades/cdi/nom/147ssa16.html

http://www.ssn.unam.mx/jsp/reportesEspeciales/Mexicali_Reporte_2010-007.pdf

Informe Final



Smuda, J., B. Dold, J.E. Spnagenberg, & H.R. Pfeifer. 2008. ―Geochemistry and Stable

Isotopes Composition of Fresh Alkaline Porphyry Copper Tailing: Implications on Sources

and Mobility of Elements during Transport and Early Stages of Deposition.‖ Chemical

Geology 256: 62–76.

StaSoft Inc. 2005. ―StatSoft.‖ Statistica Data Analysis Software System,version 7.

http://www.statsoft.com/.

Straw, D.G., H.L. Bohn, & G.A. O´Connor. 2015. Soil Chemistry. Edited by Wiley Blacwell.

Summer M. E., R. Naidu. 1998. Sodic soils. Distribution, properties, management and

environmental consequences. Oxford University Press.

Truesdell a. H., j. M. Thompson, T. B. Coplen. N. L. Nehring and C. J. Janik. 1981. The

origin of the Cerro Prieto geothermal brine. Geothermics. 10 ( 3 / 4 ): 225- 238.

UACh. 2007. ―Dictamen Técnico Para Determinar La Calidad de Suelos Adyacentes Al

Campo Geotérmico de Cerro Prieto, B.C.‖ Texcoco, México.

Vázquez González, R. 1998. ―Estudio Geohidrológico Del Campo Geotérmico de Cerro

Prieto.‖ Firmado Por El CICESE Y La CFE.

Villafañe, R. 1997. ―Evaluación de La Suficiencia Del Riego En Suelos Con Riesgo de

Acumulación de Sales.‖ Agronomía Tropical 47 (2): 161–70.

White, R.E. 2006. Principles and Practice of Soil Science. The Soil as Natural Resource.

Fourth. Blackwell Publishing.

http://www.statsoft.com/

139

10. ANEXOS

I. Descripción de los perfiles de suelo

II. Mapas digitales de la zona de estudio

III. Mapas digitales de parámetros químicos

IV. Análisis estadístico

Informe Final



VI. ANÁLISIS HIDROGEOQUÍMICO: EVOLUCIÓN HIDROGEOQUÍMICA

Y AMBIENTAL DE LA ZONA CIRCUNDANTE AL CAMPO

GEOTÉRMICO

RESUMEN EJECUTIVO

El estudio que se presenta se llevó a cabo para determinar la evolución hidrogeoquímica y

ambiental de la zona circundante al CGCP de la CFE en Cerro Prieto, Baja California, desde

el año 2012. Se colectaron muestras de pozos de producción, la laguna de evaporación y

de piezómetros dentro del campo geotérmico, así como de canales, pozos que se utilizan

para riego agrícola, norias y un pozo de agua potable ubicados en el área circundante. Se

analizaron las concentraciones de iones mayores, sílice y especies menores (As, Pb, Cd,

Crtot, Cr(VI), Hg, Cu, Zn, Fe, Li, F-, B). Se determinaron también los contenidos isotópicos

de de δ18O y δ2H del agua, así como de δ34S y δ18O en los sulfatos disueltos. Los

resultados se plasmaron en mapas con la distribución de iso-concentraciones. Se

compararon las concentraciones medidas con los límites permisibles para agua de riego y

potable. Los rangos y distribución de las concentraciones en la zona agrícola (ZA) y en el

CGCP no mostraron evidencias de contaminación proveniente del campo geotérmico hacia

el acuífero de la ZA. El agua es de tipo clorurada sódica en los pozos geotérmicos mientras

que en los agrícolas las proporciones de los iones son variables y la mayoría son de tipo

mixto. La relación Na/K obtenida de los pozos de la zona aledaña al CGCP va de 31.5 a

135.1, los valores obtenidos de la relación Na/K de las muestras de canal de 34.8 a 43.1, y

la relación Na/K obtenida en pozos del CGCP es de 4.3 a 8.3, cabe señalar que un menor

valor indica mayor influencia de agua geotérmica. Los contenidos de elementos tóxicos que

pudieran impactar a los cultivos son inferiores a las normas para riego. Sin embargo, las

concentraciones de cloruro hacen al agua inadecuada para este fin para todas las muestras

(excepto un pozo de riego agrícola ligeramente inferior) ya que superan los límites de 142

mg/L y 147.5 mg/L establecidos por la FAO y los criterios ecológicos mexicanos,

respectivamente. Los pozos en la zona agrícola presentan alto riesgo de salinización y bajo

riesgo de alcalinización, el agua tiene una calidad regular a mala según el diagrama de

aptitud agrícola y tiene una calidad de admisible a buena según el diagrama de Wilcox. Las

concentraciones de elementos potencialmente tóxicos (As, Hg, Pb, Cd, Crt, Cr(VI), F-) se

mantienen en los rangos de concentración medidos en el muestreo realizado a fines de

2010 y principios de 2011, sin observarse tendencias a aumentar. El pozo que suministra

agua potable en el ejido Vicente Guerrero cumple con los límites establecidos para agua de

141

consumo humano por la NOM-127 (2000) para todos los parámetros medidos. Sin embargo,

es conveniente seguir verificando su composición para una mejor protección de la salud de

la población.

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Antecedentes. Los fluidos geotérmicos pueden contener concentraciones elevadas de

elementos potencialmente tóxicos que si no son manejadas adecuadamente, constituyen

fuentes potenciales de contaminación de las aguas superficiales y subterráneas de su

entorno. Con objeto de evaluar si esta situación se presentaba en relación a la operación

del Complejo Geotermoeléctrico de Cerro Prieto (CGCP), se llevó a cabo un estudio de

aguas superficiales y subterráneas dirigido por el antes Programa Universitario del Medio

Ambiente entre los años 2010 y 2012. Los resultados del estudio que integraron las

características hidrogeoquímicas e hidrogeológicas de la zona geotérmica y del entorno

agrícola, no mostraron una afectación significativa del complejo geotermoeléctrico en las

aguas subterráneas y superficiales. Sin embargo, debido a las características

hidrogeológicas de la zona con pozos en constante explotación, interacción entre el agua

de los canales y de riego de la zona agrícola con el agua subterránea, además de la

presencia de fallas y fracturas, llevó a la recomendación de observar la evolución de la

calidad del agua por medio de muestreos al menos una vez al año. Cabe señalar que el

análisis químico del agua de la zona es imprescindible, para detectar a tiempo posibles

cambios que pudieran afectar al ambiente y/o a la salud de los habitantes de la zona.

Dichos cambios pueden implicar modificaciones en las características geoquímicas

generales del agua (iones mayores, parámetros físico-químicos), así como en las

concentraciones de elementos potencialmente tóxicos que pudieran sobrepasar las normas

de agua de riego y/o potable en su caso, y afectar los suelos, cultivos e incluso la salud de

los habitantes de la zona agrícola aledaña. Una detección temprana hará posible evitar la

exposición de la población y el daño ambiental.

Con base a lo anterior, para determinar la evolución hidrogeoquímica y ambiental de la zona

circundante al CGCP de CFE en Cerro Prieto, Baja California desde 2012 se inició el

proyecto: ―Evolución hidrogeoquímica y ambiental de la zona circundante al Campo

Geotermoeléctrico de Cerro Prieto, en Mexicali, Baja California. Fase IV‖ bajo la

responsabilidad directa de la Dra. María Aurora Armienta Hernández investigadora del

Instituto de Geofísica de la UNAM y la dirección general del Programa Universitario de

Estrategias para la Sustentabilidad.

1.2. Localización. El Campo Geotérmico de Cerro Prieto (CGCP) está ubicado en el Valle

de Mexicali al sureste de la ciudad de Mexicali Baja California y al Oeste del Ejido Nuevo

Informe Final



León (Figura 1) el CGCP forma parte de la cuenca del Mar Salton (Lippmann et al., 1991;

Arellano et al., 2011). El clima es árido con temperaturas mayores a 40°C en julio y un

mínimo de 4°C en invierno, en la zona hay una precipitación promedio de 55 mm/año y una

evaporación promedio de 2200 mm/año (Portugal et al., 2006).

Figura 1.- Zona de estudio donde se observan los pozos muestreados

1.3. Geología, tectónica e hidrogeología. El basamento de Cerro Prieto está compuesto

de rocas metamórficas (esquistos y gneiss) del Pérmico, tonalitas del Jurásico-Cretácico y

granitos del Cretácico las cuales se localizan a 4000 m de profundidad. Lutitas grises y

143

areniscas intercalan con lutitas marrón del Terciario, esta estructura litológica tiene un

espesor de 2500 a 3000 m. Lodolitas y sedimentos de origen de diferente granulometría,

sin consolidar, que cubren extensas zonas, tienen una profundad de 500 a 800 m (Figura

2). Los centros volcánicos y las rocas volcánicas asociadas son generalmente andesitas.

Riolitas y dacitas del Mioceno-Plioceno presentes solamente en la Sierra Pinta y rocas del

pleistoceno-holoceno son las rocas que constituyen el volcán de Cerro Prieto (Arellano et

al., 2011). El material sedimentario que rellena el valle empezó a depositarse

aproximadamente hace 6Ma, la fuente más importante de este material ha sido el río

Colorado (Barajas et al., 2001; Winker y Kindwel, 1996), conforme fue acumulándose el

material en el frente del delta debido a un hundimiento al sur del sitio de estudio (1 mm/año)

(Johnson et al., 1983) la cuenca se dividió en dos, al norte está ubicada la cuenca lacustre

de la depresión del Salton y al sur la cuenca fluvio deltáica de la que forma parte el valle de

Mexicali (Winker y Kidwell, 1996). En la zona dominan tres tipos de ambientes

sedimentarios, el más superficial tiene una profundidad de 120 a 200 m, es producto de un

ambiente fluviodeltáico que ha sido inundado por mareas, este ambiente tiene una

extensión desde el río hasta la parte media del valle, el siguiente ambiente sedimentario es

del tipo lagunar o de estuario, está localizado en la parte media del valle de Mexicali y llega

hasta la zona de la laguna de evaporación del CGCP, el tercer ambiente son abanicos

aluviales y depósitos eólicos que se encuentran entre las Sierras Cucapá y Mayor y parte

oeste de Cerro Prieto.

Tectónicamente la región presenta un sistema de fallas complejo como las fallas Michoacán,

Cerro Prieto y la Imperial con una orientación NW-SE y las fallas Hidalgo y Volcano que son

perpendiculares a las primeras (Lira, 2005). Estas fallas cruzan el basamento y llegan a la

corteza y son las que permiten el ascenso de flujo geotérmico (Vonder Haar and Howard,

1981). En toda la zona, la falla de San Andrés generó una deformación compleja y un

alargamiento al noroeste de la cuenca Salton y de Cerro Prieto (Moro, 2006).

Hidrogeológicamente la zona presenta dos acuíferos principales, uno freático de poca

profundidad (nivel freático entre 4 y 8 m de profundidad) y el otro de gran profundidad que

es el que presenta características geotérmicas (Portugal et al., 2005). El CGCP explota el

acuífero profundo y la zona agrícola utiliza el agua del somero (Armienta et al., 2014). El

sistema acuífero se recarga por la infiltración del río Colorado, fugas de canales y el agua

de riego (Armienta and Rodríguez, 2010). El flujo preferencial del acuífero profundo es SW

y S y en el acuífero superficial es NE-SW (Lippmann et al., 1991, Vázquez 1999).

Informe Final



Figura 2.- Geología de los alrededores del CGCP

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

Determinar la evolución hidrogeoquímica y ambiental de la zona circundante al CGCP de

la CFE en Cerro Prieto, Baja California, desde el año 2012.

145

2.2. Objetivos específicos.

1. Determinar las características químicas e isotópicas de aguas subterráneas y

superficiales del campo geotérmico y de la zona agrícola aledaña al complejo.

2. Evaluar si se han producido cambios en la composición química

3. Determinar si dichos cambios (en caso de que se observen) pueden atribuirse a la

operación del CGCP.

4. Evaluar si los parámetros y especies determinadas cumplen con los límites

establecidos para su uso específico.

5. Determinar su potencial para afectar al ambiente.

6. Elaborar un reporte final que integre los resultados y cumpla con el objetivo general

del proyecto.


3.1. Tablas con resultados de análisis químicos e isotópicos

3.2. Mapas con iso-concentraciones.

3.3. Informe final con los hallazgos globales del estudio y recomendaciones para la

protección de la población y el medio ambiente.


4.1. Muestreo y determinaciones en campo. Se recolectaron muestras de agua de

pozos geotérmicos productivos dentro del CGCP previamente seleccionados en el mapa

procurando una distribución que cubriera todo el campo. Sin embargo, debido a que

varios de los pozos ya no operaban o no era posible tomar la muestra directamente se

modificó dicha selección tratando de ajustarse a lo previsto. Se colectaron también

muestras de piezómetros y de la laguna de evaporación. En la zona agrícola se tomaron

muestras de los canales de irrigación, norias, un pozo de abastecimiento que había sido

muestreado en el estudio previo de 2010-2012, y pozos de irrigación. Se efectuó el

primer muestreo de aguas en las zonas geotérmica y agrícola en la semana del 30 de

mayo al 3 de junio y el segundo muestreo del 10 al 13 de octubre de 2016. El

procedimiento de muestreo se realizó de acuerdo a los protocolos establecidos por la

APHA-AWWA (2005), para evaluar la calidad del agua.

Informe Final



Figura 3.- Mapa de la ubicación de los pozos del Campo Geotérmico de Cerro

Prieto, la zona agrícola y el canal ubicados alrededor del CGCP que fueron

muestreados en mayo, junio y octubre de 2016.

En campo se determinaron los valores de pH, temperatura, y conductividad utilizando un

conductímetro Conductronic PC18 y un medidor multiparamétrico YSI.

Para medir el pH se calibró el potenciómetro con soluciones tampón de pH=7 y pH=4 o pH=

9 (dependiendo de la lectura preliminar de la muestra), previamente equilibradas a la

temperatura del agua del pozo.

147

La medición de la conductividad se efectuó después de calibrar el equipo con una solución

estándar de cloruro de potasio 0.01 M (1413 S/cm a 25oC). Esta calibración se realizó

cada 5 muestras.

Las determinaciones de pH y conductancia, aunque varían con la temperatura y el tiempo

de traslado, se repitieron en el laboratorio a fin de descartar posibles errores en los equipos

de campo.

El control del funcionamiento del medidor de ORP se efectuó a través de la medición de la

solución Zobell con una frecuencia en su mayoría cada 2 y 3 sitios.

Las muestras se colectaron en recipientes de polietileno de boca angosta con tapa y

contratapa previamente lavados con solución de HNO3 y agua desionizada, en el

laboratorio. En cada sitio se enjuagaron varias veces con el agua a colectar. En cada botella

se colocó una etiqueta con la clave del sitio, ubicación, fecha y hora. En las tapas se marcó

la clave de la muestra con plumón indeleble. Las botellas de 1 litro destinadas al análisis

de aniones se llenaron hasta el tope para evitar la formación de burbujas, se cerraron con

la contratapa y la tapa de rosca. Las botellas de medio litro y de 250 ml (para el análisis de

Hg) se llenaron hasta las ¾ partes, se les adicionaron aproximadamente 50 y 25 gotas

respectivamente de HNO3 hasta lograr un pH de 2.

Los valores de las determinaciones efectuadas en campo y los datos de la muestra para

cada sitio se registraron en la cadena de custodia que se presenta a continuación:

Informe Final



4.2. Análisis Químicos. Los métodos utilizados para la determinación de los parámetros

físico-químicos de las muestras de agua se listan en la Tabla 1.

149

Tabla 1. Métodos analíticos utilizados para la determinación de parámetros físico-

químicos en las muestras de agua.

Parámetro

determinado

Técnica de análisis

pH, Eh Potenciometría

Conductividad Conductimetría

T Termistor

2-HCO3-, CO3 Volumetría, titulación con HCl

Ca2+, Mg2+ Volumetría

Titulación con EDTA

Cl-, F- Potenciometría con electrodos

selectivos

Na+ y K+ , Li+ Espectrofotometría de emisión

2- SO4 Turbidimetría

Cromo total, Fe, Zn,

Crtot, Cu

Espectrofotometría de absorción

atómica con flama

Cr(VI) Espectrofotometría uv-visible

(Método de la difenilcarbazida)

B Espectrofotometría uv-visible

(Método del ácido carmínico)

As Espectrofotometría de absorción

atómica con generación de hidruros

SiO2 Espectrofotometría de absorción

atómica con flama y uv-visible (método

del ácido molibdosilícico)

Pb, Cd Espectrofotometría de absorción

atómica con flama y horno de grafito

Alcalinidad (HCO3-, CO3

2-, OH-).- El análisis de alcalinidad se efectuó mediante titulación

con solución de ácido clorhídrico (valorado con estándar primario de Na2CO3), utilizando

como indicadores fenolftaleína (para alcalinidad a la fenolftaleína) y una mezcla verde de

Informe Final



bromocresol y rojo de metilo (alcalinidad total) con calentamiento final para desprender el

CO2. En todo el procedimiento se utilizó agua libre de CO2.

Calcio y magnesio (Ca2+ y Mg2+).- Las concentraciones de Ca2+ más Mg2+ (dureza total), se

determinaron mediante titulación con EDTA a un pH de 10 amortiguado y usando como

indicador negro de Eriocromo T. La concentración de Ca2+ se cuantificó mediante titulación

con EDTA a un pH de 12 y con murexida como indicador. La concentración de magnesio se

obtuvo por diferencia.

Cloruro y fluoruro (Cl-, F-).- Los contenidos de cloruro y fluoruro se cuantificaron mediante

potenciometría con electrodos selectivos. Se utilizó un equipo Thermo Scientific Orion 5

Star y solución ajustadora de fuerza iónica; para el fluoruro se añadió también una solución

para evitar la formación de complejos.

Sodio y Potasio (Na+, K+).- Las concentraciones de sodio y de potasio se determinaron

mediante emisión con el mismo equipo utilizado para los análisis por absorción atómica. Se

añadió una solución de LiNO3 para evitar la ionización. Se utilizó un espectrofotómetro de

Absorción atómica AAnalyst 100.

Litio (Li+).- Las concentraciones de litio se determinaron por espectroscopía de emisión con

flama acetileno-óxido nitroso.

Sulfato (SO42-).- Las concentraciones de sulfatos se midieron por turbidimetría por reacción

con cloruro de bario en un espectrofotómetro HP 8452A con arreglo de diodos.

Cromo total (Crtot).- El análisis de cromo total se efectuó por espectrofotometría de

absorción atómica con flama. Se tomaron alícuotas de la muestra dentro del rango lineal

del método y se les añadió 2% de cloruro de amonio para evitar la posible interferencia de

hierro. Las determinaciones se efectuaron con un equipo Perkin Elmer AAnalyst 100.

Hierro, cadmio, cobre (Fe, Cd, Cu).-Las concentraciones de hierro, cadmio y cobre se

determinaron por espectrofotometría de absorción atómica con flama en un equipo Perkin

Elmer AAnalyst 200 con sus respectivas lámparas de cátodo hueco y ajustando la longitud

de onda y el ancho de rejilla a los valores indicados para cada elemento. Para la

151

cuantificación de Fe se agregó 0.2% de CaCl2 para eliminar la interferencia de silicio.

Debido a que parte de los resultados fueron inferiores al límite de detección de Cd con

flama, el análisis se repitió con horno de grafito.

Sílice (SiO2).- Los contenidos de silicio se analizaron mediante espectrofotometría de

absorción atómica con flama óxido nitroso-acetileno con un equipo Perkin Elmer AAnalyst

100 y mediante espectroscopía uv-visible (método del ácido molibdosilícico) para las

muestras con menores concentraciones (hasta 10 mg/L de Si). La concentración de sílice

se calculó por relación estequiométrica con el silicio.

Cromo hexavalente (Cr(VI)).- El Cr hexavalente se analizó por colorimetría con base en la

reacción del mismo con 1,5 difenilcarbazida en medio ácido, la cual produce un color

púrpura-rojizo. La medición de las absorbancias se efectuó en un equipo Thermo Evolution

300.

Boro (B).- El análisis de boro se realizó por colorimetría con base en la reacción del mismo

con ácido carmínico en medio ácido sulfúrico. La medición de las absorbancias se efectuó

en un equipo HP 8452A con arreglo de diodos.

Arsénico (As).- Los contenidos de arsénico se determinaron mediante espectrofotometría

de absorción atómica con generación de hidruros con un equipo Perkin Elmer AAnalyst 200

y sistema MHS-15.

Plomo (Pb), cadmio (Cd).- El plomo y el cadmio se cuantificaron mediante

espectrofotometría de absorción atómica con horno de grafito. Se utilizó un equipo Perkin

Elmer AAnalyst 100 y horno de grafito HGA-850 con corrección de fondo. Se añadió una

solución de NH4H2PO4 en solución de HNO3 como modificador de matriz.

Mercurio (Hg).- Los análisis de mercurio se efectuaron en los laboratorios ABC siguiendo la

NOM 117 SSA1-1994/EPA 7470A-1994 (absorción atómica con vapor frío).

Los análisis químicos de la mayoría de los parámetros se realizaron en el Laboratorio de

Química Analítica del Instituto de Geofísica en la Universidad Nacional Autónoma de

México; se determinaron iones mayores, arsénico, cadmio, plomo, cromo total, cromo

hexavalente, cobre, sílice, boro y litio, el mercurio fue determinado en un laboratorio

mexicano certificado (Laboratorios ABC) mediante espectroscopía de absorción atómica

con vapor frío. El balance iónico fue inferior al 10% para todas, excepto una muestra (De la

laguna de evaporación con -10.15%), y en los pozos agrícolas inferior al 5%. Se utilizaron

Informe Final



estándares certificados High Purity trazables a NIST para obtener las curvas de calibración

de los elementos traza.

4.3. Manejo de la información e interpretación. Se realizaron interpretaciones

hidrogeoquímicas de los resultados obtenidos en el muestreo de 2016, para definir si existe

una posible influencia del agua de los pozos geotérmicos en el agua superficial y

subterránea de la zona agrícola aledaña y se evaluó la calidad de la misma según su uso.

A lo largo del estudio se intercambiaron experiencias y enfoques sobre los avances con la

Dra. Charlotte Smith, de la Univ. De California.

Se realizó un análisis geo estadístico de la distribución de las concentraciones hidroquí-

micas de elementos mayores, menores y traza presentes en los sitios muestreados, con

las concentraciones obtenidas se estableció su relación espacial y la posible influencia del

CGCP en la zona agrícola aledaña. Se utilizó la interpolación de kriging por el método de

Point kriging, que estima los valores de los puntos estudiados en los nodos de una malla.

Para dibujar las isolíneas se utilizó el programa Surfer, posteriormente fueron exportadas

en formato .shp.

5. RESULTADOS

5.1. Hidrogeoquímica y Calidad del Agua. Los resultados del muestreo se reportan en el

ANEXO 1; los rangos de las concentraciones se presentan en la figura 4.

153

Figura 4.- Diagrama de Caja y bigotes de los principales elementos disueltos en las

muestras de agua de a) zona agrícola y b) CGCP.

Informe Final



En la siguiente tabla (Tabla 2) se presentan los rangos de concentración comunes en agua

subterránea, los establecidos en la norma para agua potable y los reportados en ambientes

extremos, para su comparación con los medidos en la zona del presente estudio (Tabla 3).

Tabla 2.- Límite máximo permitido por la NOM-127; Rango típico en agua

subterránea y máxima concentración en ambientes extremos

Elemento

Límite máximo

permitido por la

NOM-127 (mg/L)

Rango típico en

agua subterránea

(mg/L) (Younger,

2007)

Máximo rango en ambiente extremo

(Younger, 2007)

SO 2 4 400 10 a 500

3000 mg/L en drenaje ácido de mina y

drenaje de yeso kárstico.

Cl- 250 10 a 1000 250000 mg/L en salmueras profundas

encontradas en campos petroleros y

cuencas sedimentarias antiguas.

F- 1.5 0.1 a 3 20 mg/L en aguas subterráneas en

algunas áreas con vulcanismo alcalino

reciente

Na+ 200 10 a 1000

150000 mg/L en salmueras profundas

encontradas en campos petroleros y

cuencas sedimentarias antiguas

K+ s.l.m.p. 1 a 50

150000 mg/L en aguas subterráneas

que tienen contacto con depósitos de

Silvita (KCl).

Ca2+(Dureza total 500

mg/L CaCO3) 10 a 500

2500 mg/L en agua ácida

neutralizada por calcita.

155

Mg2+(Dureza total 500

mg/L CaCO3) 5 a 400

10000 mg/L en los alrededores de

lagos evaporiticos hipersalinos en

zonas áridas.

B s.l.m.p. 0.01-10*

Concentración en agua de mar 0.52

mg/L, en el Mar Báltico de 9.57 mg/L,

el promedio mundial es de 4.6

mg/L***, en salmueras hay mayor

concentración (p. ej. 67 mg/L en

Salihli*****, en los salares de Chile

más de 2800 mg/L*******)

SiO2 s.l.m.p. 6 a 12 150 mg/L en algunos manantiales de

agua hidrotermal.

As 0.025 0.0001-0.1* s.r.t.

Fe 0.3 0.01-10* s.r.t.

Li s.l.m.p. 0.0001-0.1*

Hasta 10 mg/L en agua subterránea

donde hay lepidolita, espodumeno,

petalita y ambligonita**, una

concentración mayor se da en

salmueras geotérmicas (p. ej. 18 mg/L

en Germencik*****, en los salares de

Chile se ha medido más de 1000

mg/L******)

Cd 0.005 0.0001-0.1* s.r.t.

Pb 0.01 0.0001-0.1* s.r.t.

s.r.t. = sin rango típico; s.l.m.p. = sin límite máximo permisible

* Rango típico en agua subterránea Thomas Harter (2003).

** Handbook of drinking water quality (1997) *** Argust (1998) **** Kszos and Stewart (2003) ***** Gemici

and Tarcan (2002) ****** Gajardo (2014) ******* Risacher, Alonso, Salazar (1999)

Tabla 3. Rangos de concentración en muestras de agua en el valle de Mexicali-Cerro Prieto colectadas en

mayo, junio y octubre de 2016.

Concentraciones (mg/L) Normas

Especie

Zona agrícola CGCP

Riego

NOM 001

(1996)

Riego

Criterios

Ecológicos CE-

CCA-001/89

Agua Potable

NOM 127

(2000)

Pozos Canales Pozos

Productivo

s

Piezómetros

F- 0.25-0.47 0.50-0.53 1.33-3.29 0.24-1.27 1.5

As nd-0.0026 0.0022-

0.0026

0.2229-

2.5833

nd-0.0050 0.2 PM 0.1 0.025

B nd-0.45

(1.65)

nd-0.65 8.55-67.7 2.41-34.14 0.75-3*

Hg nd nd nd-

0.000298

nd 0.005 PM 0.001

Cd nd nd nd-0.15 nd-0.01 0.05 PM 0.01 0.005

Cu nd

(0.28)

nd nd nd 4 PM 0.2 2.00

Pb nd

(0.0015)

nd-0.01 nd-0.52 0.2-0.44 5 PM 0.01

157

Fe 0.12-0.71

(3.5)

nd-1.12 nd-1.54 1.52-9.25 0.3

Crt nd nd nd 0.03-0.05 1 PM 0.05

Cr(VI) nd nd nd nd

Na+ 104-625

(4275)

198.3-382.5 465-19250 7680-14525 200.00

K+ 2.35-6.35

(31.65)

5.41-10.3 62.7-3462 44-712

Cl- 132.5-639

(9862)

213.5-467 782.5-

42250

21400-33050 147.5 250.00

2-SO4 91.6-988

(2060.8)

273.8-558.6 nd-98.8 3.4-2410 400.0

Concentraciones (mg/L) Normas

Especie Zona agrícola CGCP

Riego

NOM

001

(1996)

Riego

Criterios

Ecológicos CE-

CCA-001/89

Agua Potable

NOM 127

(2000)

Pozos Canales Pozos

Productiv

os

Piezómetros

Ca2+ 58.2-225.7

(1011.7)

75.5-116.6 5.0-1470 233.5-3093.6

Mg2+ 18.9-123.8

(837.7)

27.1-70.8 2.6-60.8 118.0-1840.6

HCO3- 173.0-

558.1

132.1-210.3 12.2-70.8 77.7-402.2

Li 0.02-0.08

(0.44)

0.04-0.05 0.69-30.0 1.1-11.8

SiO2 3.03-30.06 11.34-15.84 103-1112.8 3.89-25.9

l.d. As = 0.0005 mg/L, B= 0.3 mg/L, Hg=0.00005 mg/L, Cu, Fe, Crt =0.05 mg/L, Cr(VI)=0.005 mg/L, SO4= 4

mg/L, Pb=0.001, Cd=0.0001, Li=0.05. Los valores entre paréntesis corresponden a una noria abandonada.

* Según sensibilidad del cultivo. PM= Promedio mensual

La concentración de los distintos elementos químicos, determinados en muestras de agua

de la zona agrícola, fue representada en mapas de isolíneas. A continuación se presentan

aquellos con mayor interés para el presente estudio.

Mapas de isolíneas que representan la concentración de especies químicas

determinadas en muestras de agua en la zona aledaña al CGCP

159

Sílice

Figura 5.- Concentración de sílice (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas indican

la dirección hacia donde incrementan las concentraciones

Informe Final



Sodio

Figura 6.- Concentración de sodio (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas indican


161

Litio

Figura 7.- Concentración de litio (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas indican la

dirección hacia donde incrementan las concentraciones.

Informe Final



Fluoruros

Figura 8.- Concentración de fluoruros (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas

indican la dirección hacia donde incrementan las concentraciones

163

Cloruros

Figura 9.- Concentración de cloruros (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas


Informe Final



Boro

Figura 10.- Concentración de boro (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas indican


165

Arsénico

Figura 11.- Concentración de arsénico (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas


Informe Final



Sulfatos

Figura 12.- Concentración de sulfatos (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas


Mapas de isolíneas que representan la concentración de especies químicas

determinadas en muestras de agua del CGCP

167

Las concentraciones más elevas de arsénico, boro, fluoruros, bicarbonato están

localizadas en el pozo 423, el cual se localiza al este del CGCP. Las concentraciones más

elevadas de calcio, cadmio, cloruros, potasio, sodio, litio, plomo y sulfatos fueron

localizadas en el pozo 302, el cual también presenta concentraciones elevadas de boro y

está localizado cerca de una falla al oeste del CGCP. El pozo E24 presenta las

concentraciones más elevadas de hierro, este pozo está localizado al centro del CGCP.

Los pozos E35A y 513 presentan las concentraciones más elevadas de magnesio, el

primero está ubicado en la parte media del CGCP cerca de una falla, el segundo está

localizado al este del CGCP, los pozos que presentan los valores más elevados de sílice

son los pozos 446D y 311.

Arsénico

Figura 13.- Concentración de arsénico (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la

dirección hacia donde incrementan las concentraciones

Informe Final



Boro

Figura 14.- Concentración de boro (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la


169

Cloruros

Figura 15.- Concentración de cadmio (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la

dirección hacia donde incrementan las concentraciones.

Informe Final



Fluoruros

Figura 16.- Concentración de fluoruros (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la


171

Litio

Figura 17.- Concentración de litio (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la


Informe Final



Sodio

Figura 18.- Concentración de sodio (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la


173

Plomo

Figura 19.- Concentración de plomo (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican


Informe Final



Sulfatos

Figura 20.- Concentración de sulfatos (en mg/L) en el CGCP, flechas indican la


175

Sílice

Figura 21.- Concentración de sílice (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la


Informe Final



Potasio

Figura 22.- Concentración de potasio (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la


177

5.2. Resultados isotópicos. Los resultados de los análisis isotópicos se presentan en la

tabla 6.

Tabla 6.- Valores de δ18O y δ2H del agua termal del CGCP y de la zona aledaña de

muestras recolectadas durante mayo, junio y octubre de 2016.

Clave

Nombre

d2HVSMOW

(‰)

d18OVSMOW

(‰)

MX1601 Ever16 -100.8 -11.78

MX1602 VG16 -113.7 -14.29

MX1603

N430

-113.9

-14.30

Pozos y norias

zona agrícola

MX1634 CHI16 -105.1 -12.83

MX1635 37CH -112.2 -14.40

MX1630 224VER -106.1 -13.91

MX1631 CNA60 -110.2 -14.63

MX1633 Ag10 -105.3 -13.8

MX1626 DELTA16 -91.1 -11.1 Canales

MX1604 CAN216 -95.4 -11.08

MX1605 E23 -78.5 -4.42

MX1606 E24 -95.6 -8.98

MX1607 103 -89.3 -8.39

MX1608 138 -90.1 -8.45

MX1609 M198 -95.8 -7.35

MX1610 220D -90.7 -7.56

MX1611 233 -91.5 -7.20

MX1612 245 -94.3 -8.45 Pozos y

piezómetros

del CGCP MX1613 302 -50.4 -0.31

Informe Final



MX1614 308 -92.5 -6.77

MX1615 343 -85.4 -6.06

MX1616 423 -85.6 -5.45

MX1617 T350A -85.9 -5.75

MX1618 513 -93.6 -7.86

MX1619 E35A -86.9 -6.43

MX1640 II-11 -96.0 -10.12

MX1641 II-13 -88.9 -7.93

MX1637 PZ2 -89.2 -9.38

MX1639 PZ13 -49.0 -0.36

MX1629 311 -94.0 -9.21

MX1620 426 -96.4 -8.61

MX1621 540 -84.5 -6.25

MX1622 L1016 -43.3 0.39 Laguna

En las muestras de la zona agrícola aledaña al CGCP se observa un ligero enriquecimiento

tanto en δ18O como en δ2H comparado con los valores de la línea meteórica global de agua

(GMWL= Global Meteoric Water Line) y con la línea de agua subterránea de México. El

rango de valores de δ18O es de -14.63 a -11.08 y el rango de valores de δ2H de -113.9 a

-91.1 para los pozos y canales de la zona agrícola (Tabla 6). Estos valores no varían mucho

respecto a los valores obtenidos previamente en el 2010.

En la Universidad de Arizona se efectuaron análisis de δ34S y δ18O en los sulfatos

disueltos en el agua para muestras que contuvieron la cantidad de sulfatos requerida por el

laboratorio. Los sulfatos se precipitaron con BaCl2 en la UNAM, la determinación de δ34S

(SO4) se efectuó en el SO2 producido por la descomposición térmica del BaSO4 en un

179

equipo ThermoQuest Finnigan Delta PlusXL. Los valores se reportan como 34S (SO4) ‰

respecto a la troleita, Canyon Diablo Troilite (CDT) con una precisión de 0.20 ‰. Los

resultados se presentan en la tabla 7.

Tabla 7. Valores de δ34S y δ18O en sulfatos disueltos del agua termal del CGCP y

de la zona aledaña de muestras recolectadas durante mayo, junio y octubre de

2016.

Clave Nombre δ34S‰(CDT) δ18O‰(VSMOW)

Zona

agrícola

MX1601 Ever 16 1.9 4.5

MX1602 VG16 29.7 12.3

MX1603 N430 16.0 9.9

435R4 435R4 16.9 9.2

MX1604 CAN216 2.0 6.8

MX1626 Delta16 1.4 6.3

MX1633 Ag1016 1.7 6.6

MX1607 103 16.3 -2.0

Zona

CGCP

MX1611 233 16.6 -3.6

MX1612 245 22.8 -4.4

MX1613 302 7.3 4.4

MX1615 343 12.7 -2.5

MX1616 423 15.0 -2.7

MX1617 T350A 9.7 -2.5

MX1641 II13 25.2 8.7

MX1621 540 17.5 -0.7

Informe Final



6. DISCUSIÓN

6.1. Hidrogeoquímica y calidad del agua. De acuerdo a la tabla 3, el agua de los pozos

y canales de la zona aledaña al CGCP es apta para uso de riego, según los límites

permitidos por la norma de riego (NOM-001-1996). Sin embargo, de acuerdo con los

criterios ecológicos de riego (CE-CCA-001/89) la mayoría de las muestras (excepto una),

exceden el límite máximo permitido para Cl-, un pozo excede el valor máximo permitido

para Cu (Tabla 3). El agua de los pozos productivos del CGCP no es apta para riego, pues

excede los límites máximos permitidos de los criterios ecológicos (CE-CCA-001/89) para

arsénico, boro, cadmio y cloruros y de la norma de riego (NOM-001 (1996)) para arsénico

y cadmio (Tabla 3).

En algunas de las muestras de agua de la zona agrícola las concentraciones de SO42-, Cl-

y Na+ exceden los valores permitidos por la NOM-127 (Tabla 3). Las concentraciones de

Hg, B, Cd, As, Pb, F- y Li son inferiores a 1 (mg/L), ninguno de estos elementos excede los

límites permitidos por la NOM-127. Las concentraciones de SiO2 están por encima del rango

típico en agua subterránea, mientras que las concentraciones de K+, Ca2+ y Mg2+ se

encuentran dentro del rango típico de agua subterránea (Tablas 2 y 3).

En todos los pozos del CGCP las concentraciones de SO42- y Mg2+ están en el rango común

de las agua subterránea, incluso en algunos pozos se encuentran por debajo del mismo,

este fenómeno probablemente se debe a algunos procesos diagenéticos que se favorecen

por modificación de las condiciones redox, temperatura, presión y salinidad, principalmente

para el SO42- (Boschetti, 2011); por otro lado, a elevadas temperaturas el Mg2+ permanece

retenido en arcillas o micas (Ellis, 1971).

En el CGCP las concentraciones de B y Li son elevadas, estas especies químicas

generalmente incrementan su concentración en ambientes geotérmicos, salmueras y en

cuencas sedimentarias (Gemici and Tarcan; 2002). Los valores medidos de B y Li en el

CGCP superan los rangos típicos en agua subterránea, incluso son superiores a valores

reportados en distintos ambientes geotérmicos a nivel mundial (Tablas 2 y 3). Las

concentraciones de SiO2, K+ y Ca2+ superan los valores típicos en agua subterránea en

algunos pozos.

Los pozos del CGCP tuvieron valores de pH entre 6.83 y 8.5, con elevadas concentraciones

de Na+ y Cl- (Fig. 4). El agua de los pozos de la zona aledaña al CGCP presentó valores

181

de pH entre 6.79 y 7.95 y una temperatura entre 24 y 31.9oC el tipo de agua es Na-Ca-

HCO3-Cl, Na-Ca-Cl-SO4, Na-Ca-SO4-Cl principalmente. En la figura 23 se observan

claramente las diferencias en el tipo de agua de las dos zonas. Los pozos del CGCP

muestran un claro predominio de los cloruros mientras que los de la zona agrícola (a

excepción de una noria) son de tipo mixto. En las muestras del CGCP predomina el sodio,

mientras que en los de la zona agrícola los cationes están dominados por el sodio y el

calcio.

La elevada salinidad en toda la región es producto de la disolución de la secuencia

sedimentaria evaporítica marina-continental que cubre todo el graben (Vázquez 1999).

Figura 23. Diagrama de Piper del agua de pozos en explotación del CGCP (cuadros

azules) y de la zona agrícola aledaña (triángulos rojos).

Informe Final



En todas las muestras de los pozos agrícolas, la concentración de sulfatos y cloruros en

solución (Cl+SO4), superan la concentración de bicarbonatos en solución (HCO3) (Fig. 24a

y b). En algunas de las muestras de los pozos agrícolas, la concentración de metales

alcalinos (Na+K) supera la concentración de metales alcalinotérreos (Ca+Mg), los pozos

CH116 y Ever16 presentan este comportamiento de manera más evidente (Fig. 24a y b);

solamente los pozos 224ver, CNA60 y Ag1016 presentan una concentración de metales

alcalinotérreos (Ca+Mg) mayor a la de metales alcalinos (Na+K) (Fig. 24b), el agua de los

pozos agrícolas presenta de ligera a elevada salinidad, principalmente los pozos CH116 y

Ever16.

En todas las muestras de agua de los piezómetros y pozos de producción del CGCP, la

concentración de metales alcalinos (Na+K) supera a la concentración de metales

alcalinotérreos (Ca+Mg) y la concentración de sulfatos y cloruros en solución (Cl+SO4)

superan la concentración de bicarbonatos en solución (HCO3) (Fig. 24a), esta agua

presenta una elevada salinidad, incluso los pozos del CGCP presentan un enriquecimiento

lineal entre la concentración de metales alcalinos (Na+K) y la concentración de sulfatos y

cloruros en solución (Cl+SO4).

En la evolución geoquímica del agua del CGCP, piezómetros y de la zona agrícola existen

procesos de disolución de rocas sedimentarias. Las concentraciones de Ca2+, Mg2+, Na+,

K+, Cl-, SO42- y HCO3

- tienen una marcada diferencia entre ambos sitios. En la zona agrícola,

las concentraciones de Ca2+, SO42- y HCO3

-, en algunos de los pozos pueden ser producto

de disolución de CaCO3 o de CaSO4, una gran parte de los pozos agrícolas presentan una

concentración de SO42- elevada, esta situación es producto de disolución de material

evaporítico, carbonatado y material rico en sulfatos, además de plagioclasas y feldespatos

presentes en el medio.

En el CGCP las concentraciones de Na+ y K+ son superiores a las de Ca2+ y Mg2+ mientras

que las concentraciones de SO42- y Cl- son superiores a las de HCO3

- (Fig. 24), este

fenómeno puede deberse a la disolución de material evaporítico, carbonatado presente a

profundidad.

El pozo Ever 16 presenta los valores más elevados de todos los elementos en esta zona,

excepto sílice y plomo, esto puede deberse a su ubicación muy cerca de la falla Imperial

(Figura 3) y puede estar influido por flujos profundos, lo cual también se refleja por su mayor

183

temperatura (33.6oC). Por otro lado, el pozo VG16 es el único que se utiliza para suministrar

agua potable, los resultados en este muestreo indicaron que cumple con todos los

parámetros establecidos por la NOM 127 que se incluyeron en el estudio.

Figura 24.- Diagrama X, Y es utilizado para comparar la actividad entre metales

alcalinos vs alcalinotérreos y bicarbonatos en solución vs sulfatos y cloruros en

solución (Chadha DK 1999). a) comparativo entre los pozos agrícolas aledaños al

Campo Geotérmico de Cerro Prieto (cuadrados), piezómetros (triángulos) y los

pozos productores (rombos) ubicados dentro del Campo Geotérmico de Cerro

Prieto, b) acercamiento al comportamiento de los pozos agrícolas.

La relación Na/K ha sido usada en el CGCP como geotermómetro pues el Na, junto al Li y

Cl son elementos conservativos y el K junto al SiO2 son reactivos, es decir revelan

tendencias del tipo y=ax-b (Mazor y Mañón, 1978). El Na y K se usan en reacciones de

temperatura, pues la relación Na/K permanece constante y no se ve afectada por la pérdida

secundaria de vapor o por procesos de dilución (Fournier et al., 1974; Mercado 1968). Se

observan claras diferencias en esta relación en la zona agrícola en relación al CGCP. La

Informe Final



relación Na/K obtenida de los pozos de la zona aledaña al CGCP va de 31.5 a 135.1, los

valores obtenidos de la relación Na/K de las muestras de canal es de 34.8 a 43.1, y la

relación Na/K obtenida en pozos del CGCP es de 4.3 a 8.3 (Tabla 4).

Tabla 8. Relación Na/K del agua los pozos de la zona agrícolas, canales y del CGCP

Tipo de agua Aniones Cationes Na/K

Pozos

agrícolas HCO3-Cl SO4-Cl Na Ca 31.5-135.1

Canales Cl SO4 Na Ca 43.1-34.8

CGCP Cl Na 4.3-8.3

6.2. Análisis de aptitud del agua para uso agrícola. Con el fin de determinar si el agua

es apta para uso agrícola se evaluó el riesgo de salinización, se calculó la relación de

adsorción de sodio (SAR), se evaluó el %Na vs la Conductividad eléctrica con el diagrama

de Wilcox, y el diagrama de aptitud agrícola.

El riesgo de la sodificación de las aguas de riego se determina a partir de la concentración

de cationes. Si la proporción de sodio (meq/L) es alta, será más elevado el riesgo de

sodificación, pero si el calcio y magnesio (meq/L) predominan, el riesgo es menor. El índice

se calcula a partir de la fórmula propuesta por Richards (1954).

𝑁𝑁𝐶𝐶⁺ 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑆𝑆 =

�(𝐶𝐶𝐶𝐶2+ + 𝑀𝑀𝑔𝑔2+)� 2

A partir de la evaluación de los distintos parámetros se determinó que el agua de las

muestras de agua de la zona agrícola y de canal presentan un riesgo de salinización alto y

de alcalinización bajo, según los diagramas de aptitud agrícola tienen una calidad de regular

a mala, y el diagrama de Wilcox indica que tiene una calidad de buena a admisible. La

muestra de agua de la zona agrícola Ever16 no es apta para uso agrícola pues presenta

185

un riesgo muy alto de salinización, además según los diagramas de aptitud agrícola y de

Wilcox donde se compara el %Na vs Conductividad eléctrica, su calidad es muy mala, cabe

señalar que el agua procede de una noria y no es usada para la siembra.

Tabla 9. Índices de calidad para uso agrícola

ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA PARA USO AGRÍCOLA

Riesgo de salinización Riesgo de alcalinización

Muestra C S (SAR)

224ver 1920 C2 Alto 3.32 S1 Bajo

CNA60 1890 C2 Alto 4.10 S1 Bajo

AG1016 1710 C2 Alto 3.09 S1 Bajo

CH116 1810 C2 Alto 24.07 S2 Alto

34CH 1700 C2 Alto 4.89 S1 Bajo

37CH 1670 C2 Alto 4.91 S1 Bajo

435-R-4 1200 C2 Medio 2.79 S1 Bajo

Ever16 4160 C4 Muy alto 8.42 S1 Bajo

VG16 1125 C2 Medio 3.60 S1 Bajo

N430 993 C2 Medio 4.28 S1 Bajo

Figura 25.- Diagramas de a) aptitud agrícola y b) Norma L. V. Wilcox.

6.3 Resultados isotópicos. Los resultados de los análisis isotópicos se presentan en las

tablas 6 y 7 y figuras 26 y 27.

En las muestras de la zona agrícola aledaña al CGCP, se observa un ligero enriquecimiento

tanto en δ18O como en δ2H comparado con los valores de la línea meteórica global de agua

(GMWL= Global Meteoric Water Line) y con la línea de agua meteórica de México. El rango

de valores de δ18O es de -14.63 a -11.08 y el rango de valores de δ2H es de -113.9 a -91.1

para los pozos y canales de la zona agrícola (Tabla 6). Estos valores no varían mucho

respecto a los valores obtenidos previamente en el 2010.

2016.

En las muestras de agua del CGCP hay un enriquecimiento en los valores isotópicos de

δ18O y δ2H respecto con los de la zona agrícola, principalmente para los valores de δ18O,

esto es causado por el intercambio isotópico que se lleva a cabo a alta temperatura entre

el agua subterránea profunda y rocas enriquecidas con δ18O (Nuti, 1991; Giggenbach,

1991). El rango de valores de δ18O en el CGCP es de -10.12 a -0.31 y el rango de δ2H es

de -49 a -96.4 (Tabla 6). Todos los pozos presentan un rango de valor similar al obtenido

187

en el 2010 con excepción del pozo 302. Se mantiene la influencia de procesos de

evaporación tanto en la zona agrícola como en el CGCP observada en 2010.

Figura 26.- Variación del δ18O- δ2H en agua termal del CGCP (rombos azules), agua

de uso agrícola (triángulos verdes), piezómetros del CGCP (cuadros morados) de la

noria abandonada (rombo transparente), agua de la laguna geotérmica (círculos

naranjas) y agua de mezcla de lluvia y aguas negras (círculo transparente) en

muestras recolectadas durante 2016.

En la figura 26 se advierte que las muestras de los pozos agrícolas a excepción de la que

se encuentra menos negativa en δ18Oy en δ 2H (el rombo vacío que corresponde a una

noria abandonada con agua estancada) se encuentran cerca de la línea meteórica de

México e indican agua de reciente infiltración. Las muestras de los pozos geotérmicos

muestran enriquecimiento en oxígeno 18 debido a procesos de interacción agua-roca a alta

temperatura. La isotopía del agua de la laguna, del piezómetro 13 y del pozo geotérmico

302, ambos muy cercanos a la laguna, indica influencia de procesos de evaporación. Se

observa también al igual que en el estudio previo, que las aguas de la zona agrícola

muestran procesos de evaporación lo cual es más pronunciado en los canales, como era

de esperarse; por otro lado algunos pozos geotérmicos también presentan dichos procesos

con una tendencia independiente y la laguna de evaporación es el cuerpo de agua con un

mayor efecto del mismo.

Informe Final



Los resultados de los análisis de análisis de δ34S y δ18O en los sulfatos disueltos en el

agua efectuados en la Universidad de Arizona se presentan en la tabla 7 y en la figura 27.

Figura 27.- Variación de δ34S vs δ 18O en sulfatos disueltos en muestras de agua.

Los rombos corresponden a pozos geotérmicos, los triángulos rellenos a pozos de

la zona agrícola, los triángulos vacíos a canales, el cuadrado a un piezómetro y el

asterisco a un pozo de abastecimiento de agua potable.

La figura 27 muestra una clara distinción en los valores de los isótopos de azufre δ34S en

relación de los de oxígeno δ 18O entre los pozos geotérmicos (excepto el 302) y los de la

zona agrícola. La ubicación del pozo 302 ubicado cerca de la laguna y la del piezómetro (II-

13) indica influencia de procesos distintos a los del resto de los pozos analizados en la zona

geotérmica.

Los valores del δ34S de los pozos geotérmicos pueden corresponder a la contribución del

agua marina en el reservorio reportada por Truesdell et al. (1981). Por otro lado, los valores

negativos de 18O medidos en la mayoría de los pozos geotérmicos, indican que la firma

isotópica del 34S puede también deberse a oxidación de pirita como ha sido propuesto

por Portugal et al. (2010). Además, la oxidación de H2S puede producir también valores

negativos de 18O ya que durante este proceso el oxígeno de los sulfatos es suministrado

δ34S‰(CDT) 35.0

30.0

25.0

20.0

15.0

10.0

5.0

0.0

-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0

δ18O‰(VSMOW)

189

por el agua (Lefticariu et al., 2007) que presenta valores negativos en los pozos geotérmicos

(Tabla 6).

7. CONCLUSIONES

Los resultados de los muestreos llevados a cabo en 2016 siguen mostrando importantes diferencias químicas e isotópicas entre los cuerpos de agua de la zona agrícola y el campo geotérmico, similares a lo observado en el estudio previo.

Las tendencias espaciales en las concentraciones no indican un aporte de las especies químicas desde el CGCP hacia las zonas agrícolas aledañas.

Las mediciones isotópicas no muestran influencia de la zona geotérmica en el agua de pozos y canales de la zona agrícola.

Las concentraciones de elementos potencialmente tóxicos (As, Hg, Pb, Cd, Crt, Cr(VI), F-) en la zona agrícola cumplen con los límites establecidos para agua de riego (NOM-003-ECOL-1997) y se mantienen en los rangos de concentración medidos en el muestreo realizado a fines de 2010 y principios de 2011, sin observarse tendencias a aumentar.

Es importante recalcar que el pozo que suministra agua potable en el ejido Vicente Guerrero cumple con los límites establecidos para agua de consumo humano por la NOM-127-SSA1-1994 para todos los parámetros medidos.

No hay indicaciones de que el agua subterránea del CGCP fluya hacia la zona agrícola.

La elevada concentración de cloruro en los pozos de la zona agrícola se debe al medio geológico y a la infiltración de agua evaporada procedente de los canales y el riego.

El agua de la mayoría de las muestras de agua de la zona agrícola presenta riesgo de salinización alto y de alcalinización de bajo a alto; según los diagramas de aptitud agrícola algunos de los pozos tienen una calidad de regular a mala y de acuerdo al diagrama de Wilcox de buena a admisible.

Informe Final



8. RECOMENDACIONES

Es importante determinar las prácticas de riego y mejoramiento de suelos que contrarresten las características del agua de pozos y canales, así como identificar los cultivos tolerantes, adecuados a las condiciones climatológicas del Valle de Mexicali y que proporcionen mejores beneficios económicos.

191


APHA, AWWA, WWF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Washington D.C., 2005.

Argust P. 1998, Distribution of Boron in the Environment, Biological Trace Element

Research. Vol. 66; 131-143 p.

Armienta M.A., R. Rodríguez. 2010, Proyecto ―Evaluación del impacto ambiental del

Complejo Geotérmico de Cerro Prieto ―Instituto de Geofísica, UNAM, México, D.F (inédito).

Armienta M.A., R. Rodríguez, N. Ceniceros, O. Cruz, A. Aguayo, P. Morales, E.

Cienfuegos, 2014. Groundwater quality and geotermal energy. The case of Cerro Prieto

Geothermal Field, Mexico. Renewable Energy. 63: 236-254.

Arellano V.M., R.M. Barragán, A. Aragón, M.H. Rodríguez, A. Pérez, 2011. The Cerro

Prieto IV (Mexico) geothermal reservoir: pre-exploitation thermodynamic conditions and

main processes related to exploitation (2000–2005) Geothermics 40: 190-198.

Arnorsson S. and Andresdottir A. 1995, Processes controlling the distribution of boron and

chlorine in natural waters in Iceland. Geochim. Cosmochim Acta. 59:20, 4125-4246.

Boschetti, T., 2011. Application of brine differentiation and Langelier-Ludwig plots to fresh-

to-brine waters from sedimentary basins: Diagnostic potentials and limits. Journal of

Geochemical Exploration. 108, 126-130.

Chadha DK 1999 A proposed new diagram for geochemical classification of natural waters

and interpretation of chemical data. Hydrogeol J 7(5):431–439.

Ellis, A.J., 1971, Magnesium concentrations in the presence of magnesium chlorite, calcite,

carbon dioxide, quartz: Am. J. Sci., v. 271, p. 481-489.

Informe Final



Fournier, R.O., White, D.E., and Truesdell, A.H., 1974. Geochemical indicators of

subsurface temperature. Part 1, Basic assumptions; part 2, Estimation of temperature and

fraction of hot water mixed with cold water. Jour. Res. USGS, v.2 pp. 259-270.

Gajardo A.C., 2014 Potencial de litio en los salares de Chile. SERNAGEOMIN, informe

Gobierno de Chile 1-42 p. http://www.sernageomin.cl/pdf/presentaciones-geo/Potencial-

de-Litio-en-Salares-de-Chile(AnibalGajardo).pdf

Gemici Ü., Tarcan G., 2002. Distribution of boron in thermal waters of western Anatolia,

Turkey, and examples of their environmental impacts. Environmental Geology 43:87-98.

Giggenbach W.F. 1991 Chemical techniques in geotermal exploration. In F. D’Amore (ed.),

Application of geochemistry in geothermal reservoir development; 119-144. Rome:

UNITAR/UNDP Centre on Small Energy Resources.

Harter T., 2003. Groundwater Quality and Groundwater Pollution. ANR Publication 8084 1-

5 p. http://groundwater.ucdavis.edu/files/136273.pdf

Johnson, N.M., Officer, C.B., Opdyke, N.D., Woodard, G.D., Zeitler, P.K., and Lindsay, E.H.,

1983, Rates of late Cenozoic tectonism in the Vallecito–Fish Creek basin, western Imperial

Valley, California: Geology, v. 11 pp. 664-667 pp.

Kszos L.A., Stewart A.J., 2003. Review of Lithium in the Aquatic Environmet: Distribution in

the United States, Toxicity and Case Example of Groundwater Contamination.

Ecotoxicology, 12, 439-447.

Lefticariu L., Schimmelmann A., Pratt L.M., Ripley E.M., 2007. Oxygen isotope partitioning

during oxidation of pyrite by H2O2 and its dependence on temperature. Geochimica et

Cosmochimica Acta 71, 5072–5088.

Lippmann M.J., A.H. Truesdell, S.E. Halfman-Dooley, A. Mañon, 1991. A review of the

hydrogeologic-geochemical model for Cerro Prieto Geothermics, 20: 39–52.

http://www.sernageomin.cl/pdf/presentaciones-geo/Potencial-de-Litio-en-Salares-de-Chile(AnibalGajardo).pdf

http://www.sernageomin.cl/pdf/presentaciones-geo/Potencial-de-Litio-en-Salares-de-Chile(AnibalGajardo).pdf

http://groundwater.ucdavis.edu/files/136273.pdf

193

Lira, H., 2005. Update of the conceptual geological model for the geothermal reservoir in

Cerro Prieto BC. Geothermics, 8:37-46.

Mazor E., Mañon A.M., 1978, Geochemical tracing in producing geotermal fields: A case

study at Cerro Prieto in: Proceedings/actas, first Symposium on the Cerro Prieto Geothermal

Field, Baja California, Mexico, September 20-22, 1978, San Diego, California / sponsored

by the United States Department of Energy, Division of Geothermal Energy in cooperation

with Comisió n Federal de Electricidad de Mé xico; coordinated by the Earth Sciences Division, Lawrence Berkeley Laboratory, University of California, Berkeley, California in

cooperation with the Coordinadora Ejecutiva de Cerro Prieto, Comisió n Federal de Electricidad, Mexicali, Baja California, México

Mercado, S. 1968. Localización de zonas máximas actividad hidrotermal por medio de

proporciones químicas; Campo Geotérmico Cerro Prieto, Baja California, México. Sociedad

Química Pura y Aplicada, 32 pp.

Mnjokava T.T., 2007. Interpretation of exploration geochemical data for geotermal fluids from

the geotermal field of the rungwe volcanic área, SW-Tanzania. Reports 2007. 303-332.

Moro, 2006. Estudio de gran visión en la región del Valle de Mexicali para la distribución y

aprovechamiento del agua superficial y subterránea con criterio de sustentabilidad. Moro,

Reporte Técnico, Proy IDP 170-08/04.

Nuti, S. 1991. Isotope techniques in geothermal studies. In ―Application of geochemistry in

geothermal reservoir development‖ (Ed). Franco D’More, UNITAR/UNDP center on small

energy resources, Rome Italy, 1991, pp. 215-251.

Portugal E., G. Izquierdo, A. Truesdell, J. Alvarez, 2005, The geochemistry and isotope

hydrology of the Southern Mexicali Valley in the área of the Cerro Prieto, Baja California

(Mexico) geothermal field. J Hydrol, 313: 132-148.

Portugal E., J Álvarez, B.I. Romero, 2006. Hydrochemical and isotopical tracers in the

lacustrine aquifer of the Cerro Prieto área, Baja California, Mexico. J Geochem Explor, 88:

139-143.

Portugal E., Hernandez A., Groundwater geochemistry of a lacustrine zone in the Mexicali

Valley, Northwest Mexico. Proceedings Water Rock Interactions WRI 3. En: Birkle T., Torres-

Alvarado I. (Eds.). Taylor and Francis Group, London, 2010. p. 95-98.

Informe Final



Richards, L.A. 1954. Diagnóstico y rehabilitación de suelos salinos y sódicos. Manual 60.

Personal del laboratorio de salinidad de los E.U.A. Departamento de Agricultura de los

E.U.A., ed. LIMUSA. México. 172p.

Risacher F., Alonso H., Salazar C., 1999. Geoquímica de aguas en cuencas cerradas: I, II

y III Regiones – Chile. Volumen III Estudio de cuencas de la región. S.I.T. N° 51. 299 p.

http://documentos.dga.cl/CQA1921v3.pdf

Seyfried W.E., Janecky D.R., and Mottl M.J., 1984. Alternation of the oceanic crust:

Implications for geochemical cycles of lithium and boron. Geochim. Cosmochim. Acta 48,

557-569.

Shaw D.M. and Sturchio N.C., 1992, Boron-lithium relationships in rhyolites and associated

thermal waters of young silicic calderas, with comments on incompatible element behavior.

Geochim. Cosmochim. Acta 56, 3723-3731.

Truesdell A.H., Thompson J.M., Coplen T.B., Nehring N.L., Janik C.J. 1981, The origin of

the Cerro Prieto teothermal brine. Geothermics 10, 225-238.

Vázquez, G.R., 1999. Condiciones geohidrológicas del acuífero somero en la zona del

Campo Geotérmico Cerro Prieto. 15:11-18.

Vonder Haar S., J.H. Howard, 1981. Intersecting faults and sandstone stratigraphy at the

Cerro Prieto geothermal field. Geothermics, 10:145-167.

Winker, C.D., and Kidwell, S.M., 1996. Stratigraphy of a marine rift basin: Neogene of the

western Salton Trough, California: in Abbott, P.L., and Cooper, J.D., eds., Field Conference

Guidebook and volume for the annual convention, San Diego, California, May, 1996:

Bakersfield, California, Pacific Section, American Association of Petroleum Geologists, pp.

295-336

Younger, P. L., 2007, groundwater in the environment an introduction, HSBC Chair in

environmental technologies. Institute for Research on Environment and Sustainability.

University of Newcastle, United Kingdom, Blackwell Publishing, pp. 74-106.

http://documentos.dga.cl/CQA1921v3.pdf

195

9. ANEXOS

1. Concentraciones de especies mayores, menores y trazas medidas en pozos geotérmicos

productivos, piezómetros y laguna de evaporación dentro del CGCP y en pozos de riego,

norias, canales y un pozo de abastecimiento de la zona agrícola aledaña.

Informe Final



VII. ANÁLISIS DE NAEGLERIA: ESTUDIO SOBRE LA PRESENCIA DE AMIBAS DEL

GÉNERO NAEGLERIA EN LA LAGUNA DE EVAPORACIÓN DEL CAMPO

GEOTERMOELÉCTRICO DE CERRO PRIETO (CGCP), ASÍ COMO DE

DIFERENTES CUERPOS DE AGUA ALEDAÑOS AL CGCP

RESUMEN EJECUTIVO

Las amibas de vida libre (AVL) se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza.

Algunas especies de los géneros Naegleria, Acanthamoeba, Balamuthia y Sappinia pueden

causar infecciones en el sistema nervioso central del ser humano y algunos otros

mamíferos. La única especie patógena para el hombre del género Naegleria es Naegleria

fowleri y causa la infección denominada Meningoencefalitis Amibiana Primaria (MEAP). La

MEAP tiene una tasa de mortalidad del 95%, usualmente dentro de los 10 a 15 días

posteriores a la aparición de manifestaciones clínicas. La enfermedad es de tratamiento

difícil y aunque la infección es rara, se notifican nuevos casos cada año.

Se llevaron a cabo muestreos del agua en el Campo Geotérmico Cerro Prieto (CGCP) y

zonas aledañas. Dentro del Campo, se tomaron muestras del canal principal y los cuatro

canales de descarga, tres sitios de la laguna de evaporación, tres pozos piezométricos y

diez de canales de riego fuera del CGCP. En los 21 sitios se tomaron muestras de agua y

de sedimento, en total se colectaron 42 muestras. Se determinaron in situ los siguientes

parámetros fisicoquímicos: temperatura, pH, conductividad y oxígeno disuelto.

En el laboratorio, las muestras de agua se filtraron por duplicado a través de membranas

de 5 µm de poro. Las membranas se colocaron en medio agar no nutritivo con bacteria

(NNE) y se incubaron a 30°C y a 37°C respectivamente. Las muestras de sedimento se

inocularon también por duplicado, dispersando aproximadamente 0.1 g sobre la superficie

del medio NNE y se incubaron a las mismas temperaturas. Las amibas se axenizaron para

obtener cultivos puros.

La identificación de las amibas a nivel de género, se realizó utilizando criterios morfológicos

y fisiológicos basados en claves taxonómicas. La identificación a nivel de especie, se llevó

a cabo mediante la amplificación y secuenciación de las regiones espaciadoras conocidas

como transcritos internos (ITS) de las Naeglerias encontradas.

197

En ninguna de las muestras colectadas dentro del CGCP, se detectaron amibas del género

Naegleria, ya que aunque las condiciones de pH, temperatura y oxígeno disuelto se

encontraron en los intervalos adecuados para su crecimiento, las altas concentraciones de

sales no permitieron su presencia.

En 9 de 10 canales de riego localizados fuera del CGCP, se identificaron amibas del género

Naegleria. Los niveles de oxígeno disuelto, pH, temperatura y las concentraciones de sales

no fueron factores limitantes para su presencia. Utilizando métodos de biología molecular,

se confirmó la identificación de tres especies de Naegleria: Naegleria gruberi, Naegleria

australiensis y Naegleria pagei, ninguna de las cuales es patógena. N. pagei fue aislada en

dos canales de riego.

De acuerdo con los resultados y basados en estudios previos en la zona, no existe

comunicación directa entre el CGCP y los canales de riego del Valle de Mexicali, por lo que

se puede decir que las amibas del género Naegleria encontradas en los canales de riego

no provienen del Campo Geotérmico.

1. INTRODUCCIÓN

Entre las amibas de vida libre se encuentran los géneros Naegleria, Acanthamoeba,

Balamuthia y Sappinia, a los cuales pertenecen algunas especies que pueden causar

infecciones graves en el sistema nervioso central del ser humano y otros mamíferos. Al

género Naegleria pertenece Naegleria fowleri que es la única especie patógena para el

hombre, la cual causa Meningoencefalitis Amibiana Primaria (MEAP), enfermedad de curso

rápido y fatal que tiene una tasa de mortalidad del 95%, usualmente dentro de los 10 a 15

días posteriores a la aparición de manifestaciones clínicas. La enfermedad es de

tratamiento difícil y aunque la infección es rara, se notifican nuevos casos cada año.

La infección se asocia principalmente al uso recreativo del agua en piscinas y balnearios,

aguas naturales superficiales calentadas de forma natural, aguas de refrigeración industrial

y con el calentamiento de los lagos o lagunas que las plantas generadoras de energía

utilizan como sistemas de enfriamiento. La temporada de temperaturas ambientales altas

favorece la presencia de amibas termófilas, las cuales representan un riesgo de salud,

debido a que las amibas patógenas son termófilas y las temperaturas de proliferación

pueden llegar a los 40°C e incluso hasta los 45°C, por lo que puede haber mayor frecuencia

de las infecciones causadas por estas amibas en el verano.

Informe Final



Casos de MEAP se han reportado en todo el mundo. Por ejemplo, en el 2010 en Minnesota,

en Estados Unidos de Norteamérica, se reportó la muerte de una niña de siete años de

edad, la cual fue asociada con MEAP, la niña había nadado en lagos locales dos semanas

previas a su muerte. Por tal razón se analizó el agua de lagos y ríos donde la paciente había

nadado y las muestras de agua analizadas fueron positivas para N. fowleri. Dos años

después, se reportó un caso similar de un niño de 9 años, que también había tenido

actividades acuáticas en los mismos lagos (Kemble et al., 2012). Ambos casos, señalan

cambios en la distribución geográfica de las AVL debido a que no se habían reportado en

regiones donde la temperatura ambiental es baja.

Los primeros casos de MEAP en el norte de Estados Unidos se registraron en el año 2010,

donde las temperaturas promedio se han incrementado en los últimos años (Siddiqui et al.,

2016).

En 1993, Lares y colegas reportaron la identificación de Naegleria fowleri, aislada de 5

pacientes mortales con MEAP, ocurridos en Mexicali, B.C. La misma especie amibiana la

aislaron de agua de un canal artificial en el cual los pacientes habían nadado antes de

contraer la enfermedad.

En el 2007, Cervantes-Sandoval y colegas, reportaron la caracterización de cepas de

Naegleria fowleri aisladas del líquido cefalorraquídeo de dos casos clínicos que se

presentaron en el noroeste de México, uno en el Estado de Sonora y el otro de Mexicali,

B.C. Ambos pacientes murieron.

En el Valle de Mexicali, en Baja California, México, existe una gran red de canales de riego,

cuyas aguas provienen del río Colorado. A orillas de estos canales se encuentran

asentamientos humanos y sus habitantes suelen sumergirse en esas aguas principalmente

durante el verano, ya que la temperatura ambiental puede llegar hasta los 50°C.

El incremento de casos clínicos causados por amibas de vida libre, en particular por

Naegleria fowleri conduce a la necesidad de estudiar cuerpos de agua naturales y

artificiales cuyas temperaturas sean elevadas. Por tal razón, el propósito de esta

investigación fue detectar la presencia y distribución de amibas pertenecientes al género

Naegleria y en especial la especie Naegleria fowleri en agua del Campo Geotérmico, así

como en cuerpos de agua de las zonas aledañas. Los resultados del estudio pretenden

199

aumentar el conocimiento sobre la presencia de este patógeno importante para que se

puedan tomar medidas y prevenir la infección de la comunidad, especialmente los niños y

jóvenes.

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo general

Describir la presencia de amibas del género Naegleria en la laguna de evaporación de la

Planta Geotermoeléctrica de Cerro Prieto, así como de diferentes cuerpos de agua

aledaños a la planta, e identificarlas por morfología y herramientas moleculares.

2.2. Objetivos específicos

a) Determinar la temperatura, pH, oxígeno disuelto y conductividad del agua de los sitios

de muestreo.

b) Aislar, cultivar y describir morfológicamente a las amibas del género Naegleria.

c) Determinar la patogenicidad de las cepas aisladas de Naegleria spp.

d) Realizar la prueba de tolerancia a la temperatura a las amibas aisladas.

e) Realizar la prueba de flagelación.

f) Identificar Naegleria spp. por RT-PCR mediante:

La determinación de la presencia del gen NAE específico para el género Naegleria.

La amplificación de las regiones ITS de Naegleria spp.

La determinación de la expresión del gen NFA1 de N. fowleri (gen de virulencia).

Secuenciar todos los productos de ITS y Nfa1.

Alinear las secuencias ITS y Nfa1 obtenidas.

Realizar el análisis filogenético de las regiones ITS con los modelos de Máxima

Parsimonia y Neighbor-Joining para identificar a las especies del género,

principalmente N. fowleri.


3.1. Registro fotográfico con la descripción morfológica de las amibas aisladas

pertenecientes al género Naegleria.

3.2. Tabla comparativa mostrando la localidad y temperatura donde se encontró Naegleria

spp.

3.3. Ampliaciones de ITS por PCR

3.4. Secuenciación y alineamiento

3.5. Confirmación de las especies de Naegleria aisladas. Árboles filogenéticos

Informe Final




Muestreo

La última semana de noviembre de 2016 se realizó la campaña de muestreo. Se

seleccionaron 11 sitios dentro del Campo con la ayuda del personal del CGCP considerados

como potencialmente favorables para la proliferación de las amibas:

Cinco (5) de los canales de descarga

Tres (3) de la laguna de evaporación

Tres (3) de los pozos piezométricos

Se seleccionaron 10 canales de riego en las zonas aledañas al campo geotérmico con

ayuda de un mapa del Valle de Mexicali. En cada sitio se tomaron 250 ml de agua y 250 ml

de agua con sedimento. Es decir, dos muestras en cada sitio, por lo que en total se

colectaron 42 muestras. Las muestras de agua y sedimento se colectaron en recipientes

estériles y se mantuvieron a temperatura ambiente hasta su análisis.

Se determinaron los parámetros fisicoquímicos in situ de la siguiente manera: temperatura,

pH y conductividad con un potenciómetro Conductronic PC18 y oxígeno disuelto (OD) con

un oxímetro YSI modelo 51.

Laboratorio

Procesamiento de las muestras: Las muestras de agua se homogeneizaron y se filtraron

100 ml a través de filtros Millipore de 5.0 µm de poro. Las membranas se colocaron en cajas

de Petri con medio agar no nutritivo con la bacteria Enterobacter aerogenes (NNE) (Page,

1988). Este procedimiento se realizó por duplicado para incubar a 30°C y a 37°C.

Las muestras de sedimento se inocularon también por duplicado, dispersando directamente

aproximadamente 0.1 g en la superficie del medio NNE y se incubaron a las mismas

temperaturas que las muestras de agua.

Después de 24 h de incubación y hasta 7 días, las placas con NNE se observaron con un

microscopio invertido para detectar el crecimiento de amibas de vida libre. Las amibas se

subcultivaron en medio NNE fresco y se incubaron nuevamente a 30°C o 37°C. Después

de subcultivar las amibas varias veces con el propósito de limpiarlas y separarlas de otros

microorganismos (bacterias, hongos, levaduras), se pasaron a los medios axénicos Chang

y Bactocasitona para obtener cultivos puros de las amibas aisladas (Rivera et al, 1987).

201

Identificación Morfológica. Se realizaron preparaciones in vivo de las amibas de cultivos

axénicos y/o monoxénicos y se observaron al microscopio óptico de contraste de fases a

10× y 40×. La identificación morfológica se realizó utilizando las claves taxonómicas de

Page (1988).

Prueba de tolerancia de temperatura: Esta prueba consistió en determinar la temperatura

óptima de crecimiento de las amibas. Las amibas aisladas se sembraron por triplicado en

medio axénico o monoxénico, se incubaron a 30 °C, 37 °C y 45 °C y se observaron cada

24 h con un microscopio invertido durante tres días para verificar el desarrollo amibiano.

Prueba de flagelación: A cultivos de las amibas sospechosas de pertenecer al género

Naegleria, se les agregó agua destilada estéril y se observaron con el microscopio invertido

hasta que se observó la fase flagelada de las amibas.

Prueba de Patogenicidad: La prueba se realizó en un grupo de cinco ratones de tres

semanas de edad a partir de cultivos axénicos de las amibas (De Jonckheere, 1980). Los

trofozoítos se concentraron a 3000 rpm durante 10 min y se ajustaron a una concentración

de 1 x 104 - 1 x 106 por ml. De ese concentrado se tomó un volumen de 0.02 ml, y se aplicó

a través de los orificios nasales del ratón. Como control, se inocularon cinco ratones con

medio de cultivo sin amibas. Los ratones se observaron durante 21 días. Los animales que

murieron en o al término de ese periodo, se sacrificaron, se les extrajo el cerebro, hígado,

pulmones y riñones y se colocaron en placas con medio NNE, que se incubaron a la

temperatura de aislamiento (30 o 37°C). Los cultivos se observaron diariamente durante

una semana para detectar desarrollo amibiano.

Extracción de ADN: Las amibas fueron cultivadas axénicamente en medio Chang o

Bactocasitona en frascos de cultivo de 50 ml e incubadas a la temperatura de aislamiento.

Los cultivos se cosecharon y centrifugaron a 3500 y 4100 rpm por 15 min, se desechó el

sobrenadante. Posteriormente, para la extracción del ADN se usó el kit Quick-gDNA™

MiniPrep Zymo Reasearch de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

Amplificación de las Regiones ITS Mediante Reacción en Cadena de la Polimerasa

La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) se llevó a cabo usando el kit PCR Kappa

según las condiciones del fabricante y usando el siguiente mix:

Informe Final



Componentes Volumen

2x Mix 25 µl

DNA Genómico 3 µl

Primer Sentido (µM) 1 µl

Primer Anti Sentido (µM) 1 µl

Agua Inyectable 20 µl

Una vez realizado el mix para cada una de las muestras analizadas, se colocaron en el

termociclador marca Quanta Biotech S-24 y se corrió bajo las siguientes condiciones:

Inicio/

Fin

Proceso Temperatura Tiempo

Alineamiento 95°C 10 min

Comienza

Ciclo

Desnaturalización 94°C 30 seg

30 Alineación 58.15°C 1 min

Fin del

Ciclo

Elongación 72°C 2 min

Elongación Final 72°C 10 min

Almacenamiento 10°C

203

Para la amplificación de la región ITS completa (Dykova, 2006) se usó el siguiente set de

Primers:

G-F WD 5’-GGGATCCGTTTCCGTAGGTGAACCTGC-3’

G-REV 5’-GGGATCCATATGCTTAAGTTCAGCGGGT-3’

Los productos de PCR se corrieron electroforéticamente en un gel de agarosa al 3%

(SIGMA). Para cargar las muestras en el gel, se mezclaron 2 μl de buffer de carga más 5

μl de producto de PCR, se utilizaron 2μl del marcador de peso molecular de 100 bp

(Fermentas). El gel fue teñido con Midori Green Advanced y se corrió con buffer TAE al 1%

a 80V por 40 min. Al término, el gel fue visualizado en un transiluminador UV a 260 nm de

longitud de onda.

Secuenciación y Análisis Filogenético

Los productos de PCR se usaron para llevar a cabo la secuenciación utilizando un

secuenciador marca HITACHI ABI PRISM® 3100 Genetic Analyzer, la secuenciación se

realizó en el laboratorio de Bioquímica Molecular de la Unidad de Biotecnología y Prototipos

(UBIPRO, FESI-UNAM).

Los datos obtenidos de la secuenciación fueron analizados, editados con el programa

BioEdit v7.2.5, utilizando los electroferogramas de las secuencias FWD y RV como base

para editar posibles errores o artefactos y obtener una secuencia consenso a partir de

ambas secuencias, y así tener una secuencia más confiable y certera.

Una vez editadas las secuencias se utilizaron los programas Geneious R9 y ClustalW para

hacer el alineamiento múltiple de secuencias y la comparación de las secuencias obtenidas

con secuencias reportadas en el GenBank mediante una herramienta informática

de alineamiento de secuencias de tipo local (BLAST). Los árboles filogenéticos fueron

realizados con el software Mega7, se hizo la descarga de secuencias ITS de diferentes

especies de Naegleria con la intención de establecer la relación filogenética de Naegleria

con alguna de la especies ya reportada previamente, usando los modelos de Máxima

Parsimonia y Neighbor-Joining con un valor Bootstrap de 1000 y un punto de corte del 50%.

Los mapas de los lugares de muestreo se crearon utilizando ArcGIS Online (ESRI,

Redlands, CA).

https://es.wikipedia.org/wiki/Alineamiento_de_secuencias

Informe Final



5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se analizaron un total de 42 muestras tomadas de 21 sitios dentro y fuera del CGCP. En

ninguna de las muestras analizadas dentro del CGCP se detectaron amibas pertenecientes

al género Naegleria. A diferencia de lo anterior en 9 de los 10 canales de riego se detectaron

amibas pertenecientes a este género (Fig. 1, Tabla 1).

*Fig. 1. SITIO 1: CD1; SITIO 2: CD2; SITIO 3: CD3; SITIO 4: CD4; SITIO 5: CD5; SITIO

6: LV1; SITIO 7: LV2; SITIO 8: LV3; SITIO 9: PZ1; SITIO 10: PZ2; SITIO 11: PZ3; SITIO

12: CRES1; SITIO 13: CRES2; SITIO 14: CRES3; SITIO 15: CRES4; SITIO 16:

CREQT1; SITIO 17: CREQT2; SITIO 18: CDENL; SITIO 19: C4ABRILENL; SITIO 20:

CRENL1 y SITIO 21: CRENL2.

*En azul, verde y morado se muestran los sitios dentro del CGCP. En rojo se muestran los sitios

correspondientes a los Canales de riego del Valle de Mexicali aledaños al CGCP.

205

Tabla 1. Presencia de amibas del género Naegleria en agua y sedimento del CGCP y

de canales de riego del Valle de Mexicali.

ZONA DE MUESTREO SITIOS DE

MUESTREO

PRESENCIA DE

Naegleria

NÚMERO

EN EL

MAPA

CANALES DE

DESCARGA

CGCP

CD1 Negativa 1

CD2 Negativa 2

CD3 Negativa 3

CD4 Negativa 4

CD5 Negativa 5

LAGUNAS DE

EVAPORACIÓN

CGCP

LV1 Negativa 6

LV2 Negativa 7

LV3 Negativa 8

POZOS

PIEZOMÉTRICOS

CGCP

PZ1 Negativa 9

PZ2 Negativa 10

PZ3 Negativa 11

CANALES DE RIEGO

DEL VALLE DE

MEXICALI

CRES1 Positiva 12

CRES2 Positiva 13

CRES3 Positiva 14

CRES4 Positiva 15

CREQT1 Positiva 16

CREQT2 Positiva 17

CDENL Positiva 18

C4ABRILENL Positiva 19

CRENL1 Positiva 20

CRENL2 Negativa 21

CRES1–4 = Canal Revolución Ejido Saltillo CREQT–2 = Canal Revolución Ejido Querétaro-

Tlaxcala CDENL = Canal Delta Ejido Nuevo León C4ABRILENL = Canal 4 de abril

Ejido Nuevo León CRENL1–2 = Canal Reforma Ejido Nuevo León

Informe Final



En la tabla 2 se observa la temperatura del agua que prevaleció en cada uno de los sitios

muestreados. Las temperaturas registradas en las muestras colectadas en los canales de

descarga en el CGCP estuvieron en un intervalo de 34 a 54°C. En las muestras de la laguna

de evaporación y los pozos piezométricos el intervalo fue de 18 a 30°C. En contraste, la

temperatura del agua en los canales de riego fuera del CGCP fue más baja, estuvo en un

intervalo de 16 a 20°C.

A pesar de que la temperatura del agua en el interior del CGCP estuvo dentro de los valores

favorables para las amibas termófilas, no se aislaron amibas del género Naegleria, tal vez

debido a las altas concentraciones de sales en el agua. Cabe mencionar, que en los mismos

sitios se detectó la presencia de otras amibas de vida libre no patógenas como las amibas

pertenecientes a los géneros Vermamoeba, Vannella, Mayorella, Thecamoeba y Rosculus,

lo que sugiere que estas amibas pueden resistir concentraciones altas de sales y

temperaturas altas (Tabla 2).

Se identificaron amibas del género Naegleria mediante criterios morfológicos en nueve de

diez canales de riego ubicados fuera del CGCP, donde los niveles de oxígeno disuelto, pH,

temperatura y las concentraciones de sales no fueron factores limitantes para la presencia

de Naegleria.

207

Tabla 2. Presencia de Naegleria sp. y parámetros fisicoquímicos de los sitios

estudiados

ZONA DE

MUESTREO

PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS PRESENCIA

DE

Naegleria

sp.

Sitios de

muestreo pH

Temperatura

del agua ˚C

OD

(mg/L)

Conductividad

µS/cm

CANALES DE

DESCARGA

CGCP

CD1 7.35 42.5 2.2 4.0 x 10 4 Negativa

CD2 7.9 34.0 2.0 4.3 x 10 4 Negativa

CD3 8.1 43.0 1.8 4.2 x 10 4 Negativa

CD4 7.7 54.0 1.2 4.1 x 10 4 Negativa

CD5 8.0 52.0 1.4 4.4 x 10 4 Negativa

LAGUNA DE

EVAPORACIÓN

CGCP

LV1 6.62 22.0 5.0 4.1 x 10 4 Negativa

LV2 6.7 18.0 5.0 8.7 x 10 4 Negativa

LV3 6.71 19.0 5.8 5.2 x 10 4 Negativa

POZOS

PIEZOMÉTRICOS

CGCP

PZ1 6.01 29.5 1.8 5.9 x 10 4 Negativa

PZ2 6.06 25.0 2.0 4.0 x 10 4 Negativa

PZ3 6.2 30.0 2.2 5.2 x 10 4 Negativa

CANALES DE

RIEGO DEL

VALLE DE

MEXICALI

CRES1 7.5 17.0 4.0 1.6 x 103 Positiva

CRES2 7.6 17.0 3.8 1.4 x 103 Positiva

CRES3 7.5 17.0 3.6 1.6 x 103 Positiva

CRES4 7.5 16.0 4.0 1.6 x 103 Positiva

CREQT1 7.3 19.0 4.2 1.8 x 103 Positiva

CREQT2 7.6 17.0 4.0 1.4 x 103 Positiva

CDENL 7.5 17.0 4.0 1.6 x 103 Positiva

C4BRILENL 7.5 17.0 4.2 1.5 x 103 Positiva

CRENL1 7.7 20.0 4.2 1.5 x 103 Positiva

CRENL2 7.6 17.5 4.0 1.4 x 103 Negativa

Informe Final



Características morfológicas del género Naegleria

El ciclo de vida de las amibas del género Naegleria es relativamente simple. La forma

vegetativa o trofozoíto se desplaza por medio de seudópodos (lobópodos), que son los

responsables del movimiento monodireccional y de la forma ―limax‖ (alargada) de la amiba

(Fig. 2a). El movimiento de la amiba algunas veces está dado por varios seudópodos

localizados al azar en la superficie de la célula, lo que causa que la forma de la amiba sea

muy cambiante. Puede tener varios filamentos uroidales en el extremo posterior que se

denomina uroide.

Cuando las condiciones del ambiente llegan a ser hostiles para la sobrevivencia de la forma

vegetativa, el trofozoíto se transforma a la forma de resistencia quística. La pared del quiste

presenta varios poros a través de los cuales la amiba puede salir cuando las condiciones

ambientales son favorables (Fig. 2b). Naegleria puede desarrollar una etapa flagelada de

la forma vegetativa, donde se pueden observar de 2 a 4 flagelos (Figura 2c).

Esta etapa es temporal y transitoria, el retorno a la forma vegetativa ocurre gradualmente

por medio de una fase intermedia amiba-flagelada (Figura 2d).

Las características del género Naegleria son: trofozoíto entre 15 - 30 µm con un seudópodo

tipo lobópodo; núcleo con un prominente nucléolo denso localizado centralmente y rodeado

de un halo claro; membrana del núcleo bastante conspicua debido a la presencia de

cromatina periférica de aspecto granular grueso (Fig. 2a); quiste circular liso de doble pared

con poros (Fig. 2b); flagelado con un número promedio de 2 flagelos (Fig. 2c).

209

Las características morfológicas específicas de cada una de las cepas amibianas aisladas

de los canales de riego del Valle de Mexicali, B. C., se muestran en la sección 9-1.

Caracterización molecular de los aislados de Naegleria spp.

Ampliaciones de ITS por PCR

La caracterización molecular de las tres especies pertenecientes al género Naegleria, fue

llevada a cabo por medio de las secuencias ITS (ITS1, 5.8S, ITS2). El primer sentido 3', así

como el primer antisentido 5' del ADNr perteneciente a la región ITS amplificaron

exitosamente dicha región (incluyendo ADNr 5,8S) de todos los aislados de Naegleria.

Los resultados obtenidos de los productos amplificados son observados en el gel de

electroforesis (Fig. 3) en donde se aprecia una variación en el tamaño de las secuencias

de los ITS de las diferentes Naegleria spp. El tamaño molecular de cada uno de los

ampliaciones de ITS de las diferentes especies oscila entre los 309 a 350 pb. Los tamaños

de las secuencias completas de ITS así como su integridad se observan en la sección 9-3.

Informe Final



Secuenciación y alineamiento

Los productos de PCR fueron secuenciados, editados y comparados con secuencias de

referencia. El análisis filogenético de las regiones ITS se llevó a cabo mediante el software

MEGA 7 (Megaso, Pensilvania, EUA; http://www.megasoftware.net/), donde se hizo un

análisis comparativo mediante el agrupamiento de las secuencias correspondientes a los

ITS de las amibas aisladas contra 31 especies ya reportadas en el GenBank, según el

alineamiento global mediante BLAST a través de ClustalW2 (Fig. 4). Sección 9-4. Los

diferentes tamaños observados en los productos de PCR de los ITS correspondientes a los

aislados de Naegleria (Fig.3), son resultado de pequeñas inserciones repetidas

principalmente en la región ITS2, la cual está más elongada (Fig. 4).

Confirmación de los aislados de Naegleria. Árboles filogenéticos

La utilización de programas informáticos, permitió la construcción de árboles filogenéticos

que reflejaron gráficamente la genealogía molecular de las distintas especies, mostrando

su posición evolutiva en el contexto de los organismos tipo comparados. El análisis

filogenético para establecer las relaciones entre las cepas de Naegleria aisladas se realizó

mediante el uso de dos algoritmos distintos, el de Máxima Parsimonia (Fig. 5) y el de

Neighbor-Joining (Fig. 6). En ambas figuras se puede observar que el patrón de

ramificación, básicamente es el mismo en los dos modelos utilizados.

El análisis filogenético claramente separó las secuencias de ITS (ITS1-5.8S-ITS2)

correspondientes al ADNr de los diferentes aislados 309, 323 y 350 pb (Naegleria spp.).

Sección 9.5. Las secuencias de 309 pb se agruparon junto con Naegleria australiensis.

Las secuencias de 323 pb tuvieron una relación con Naegleria gruberi, mientras que las

secuencias de 350 pb formaron un clado con Naegleria pagei. Entamoeba nuttalli y

Paecilomyces anatarcticus se utilizaron como grupos externos o grupos control. El grado

de confianza de la ramificación se evaluó mediante un bootstrap de 1.000 de los conjuntos

de datos. Indicando que el programa mostró un porcentaje en la base de los resultados de

los 1000 árboles diferentes generados (1000 repeticiones).

La identificación completa de las amibas aisladas pertenecientes al género Naegleria, se

realizó tomando en cuenta criterios morfológicos, fisiológicos y de biología molecular (Tabla

3).

http://www.megasoftware.net/

211

Tabla 3. Identificación de amibas del género Naegleria aisladas de canales de riego

del Valle de Mexicali

Zona De

Muestreo

Cepa y

origen

Prueba de

Temperatura

(°C)

Prueba de

Flagelación

Prueba de

Patogenicidad

Identificación

Morfológica

de Género

Identificación

Molecular

de Especie

Canal

Revolución

Ejido Saltillo

(CRES)

CRES1

agua 30**, 37 + Negativo Naegleria sp.

Naegleria

gruberi

(99 %)*

CRES2

sedimento 30**, 37 + nd Naegleria sp. nd

CRES3

agua

30, 37**

42 + nd Naegleria sp. nd

CRES4


Canal

Revolución

Ejido

Querétaro-

Tlaxcala

(CREQT)

CRQT1

agua 30**, 37 + Negativo Naegleria sp. nd

CRQT2


Canal Delta

Ejido Nuevo

León

(CDENL)

CDNL

sedimento 30**, 37 + Negativo Naegleria sp.

Naegleria

australiensis

(98 %)*

Canal 4ABRIL

Ejido Nuevo

León

(C4ABRILENL)

C4abrilNL1

agua 30**, 37 +

Negativo Naegleria sp.

Naegleria

pagei

(100 %)*

C4abrilNL2

sedimento 30, 37** - Negativo Naegleria sp. nd

Canal Reforma

Ejido Nuevo

León

(CRENL)

CRNL1

agua 30**, 37 + Negativo Naegleria sp.

Naegleria

pagei

(99%)*

*(ITS1 e ITS2% homología); ** Temperatura óptima; nd = no determinado

Informe Final



6. CONCLUSIONES

En las muestras de agua tomadas en el interior del CGCP no hubo presencia de

amibas del género Naegleria. Las condiciones de pH, OD y temperatura se

encontraron en los rangos adecuados para su crecimiento, pero seguramente las

altas concentraciones de sales no permitieron la presencia de Naegleria.

En 9 de 10 canales de riego ubicados fuera del CGCP, se identificaron amibas del

género Naegleria. Los niveles de OD y pH estuvieron en los intervalos adecuados

para la presencia de las amibas. Las concentraciones de sales no fueron altas y las

temperaturas estuvieron relativamente bajas.

Usando métodos de biología molecular, se confirmó la identificación de las

especies; Naegleria gruberi, N. australiensis y N. pagei ninguna fue patógena para

los ratones.

De acuerdo con los resultados de nuestros análisis y estudios previos realizados en

la zona, no existe comunicación entre el CGCP y los canales de riego del Valle de

Mexicali, por lo que se puede afirmar que las amibas del género Naegleria

encontradas en los canales de riego no provienen del Campo Geotérmico.

7. RECOMENDACIONES

Población

• Evitar sumergir la cabeza en los canales de riego, especialmente durante los meses

de verano.

• En caso de utilizar el agua de los canales de riego para actividades de tipo doméstico,

como el baño, aplicar procesos de desinfección al agua.

Gobierno municipal y/o estatal

• Desazolvar los canales periódicamente para evitar el exceso de sólidos que pueda

servir de sustrato para la colonización de las amibas de vida libre patógenas.

Gobierno municipal, estatal y academia

• Proveer a la comunidad programas de educación en salud (dar pláticas, distribuir

folletos, emitir comunicados, etc.) para advertir a la población sobre el peligro

potencial que representa sumergirse en los canales de riego.

213

Academia

• Realizar muestreos periódicos en los canales de riego, para evaluar el riesgo por la

exposición a Naegleria en comunidades donde los individuos realizan actividades

acuáticas en los canales.

• Identificar los canales de riego donde se encuentre la especie patógena e informar a

las autoridades correspondientes.

Informe Final




Armienta, M.A., R. Rodríguez, N. Ceniceros, O. Cruz, A. Aguayo, P. Morales, E. Cienfuegos.

(2014). Groundwater quality and geothermal energy. The case of Cerro Prieto Geothermal

Field, México, Renewable Energy. 63: 236-254.

Cervantes-Sandoval, I., de Serrano-Luna, J.J., Tapia-Malagon, J.L., Pacheco-Yepez, J.,

Silva-Olivares, A., Galindo-Gomez, S., Tsutsumi V., Shibayama, M. (2007).

Characterization of Naegleria fowleri strains isolated from human cases of primary amoebic

meningoencephalitis in Mexico. Rev Invest Clin, 59(5), 342-347.

De Jonckheere, J.F. (1980). Growth characteristics, cytopathic effect in cell culture, and

virulence in mice of 36 type strains belonging to 19 different Acanthamoeba spp. Appl

Environ Microbiol, 39(4), 681-685.

De Jonckheere, J.F. (2012). The impact of man on the occurrence of the pathogenic free-

living amoeboflagellate Naegleria fowleri. Future Microbiol, 7(1), 5-7.

doi:10.2217/fmb.11.141.

Dykova, I., Peckova, H., Fiala, I., Dvorakova, H. (2006). Fish-isolated Naegleria strains and

their phylogeny inferred from ITS and SSU rDNA sequences. Folia Parasitol (Praha), 53(3),

172-180.

Huizinga, H.W., McLaughlin, G.L. (1990). Thermal ecology of Naegleria fowleri from a power

plant cooling reservoir. Appl Environ Microbiol, 56(7), 2200-2205.

Jamerson, M., Remmers, K., Cabral, G., Marciano-Cabral, F. (2009). Survey for the

presence of Naegleria fowleri amebae in lake water used to cool reactors at a nuclear power

generating plant. Parasitol Res, 104(5), 969-978. doi:10.1007/s00436-008-1275-y.

Kemble, S. K., Lynfield, R., DeVries, A. S., Drehner, D. M., Pomputius, W. F., Beach, M. J.,

Visvesvara, G.S., da Silva, A., Hill, V.R., Yoder, J.S., Xiao, L., Smith, K.A. Danila, R. (2012).

Fatal Naegleria fowleri infection acquired in Minnesota: possible expanded range of a deadly

thermophilic organism. Clin Infect Dis, 54(6), 805-809. doi:10.1093/cid/cir961.

215

Lares-Villa, F., De Jonckheere, J.F., De Moura, H., Rechi-Iruretagoyena, A., Ferreira-

Guerrero, E., Fernandez-Quintanilla, G., Ruiz-Matus C., Visvesvara, G. S. (1993). Five

cases of primary amebic meningoencephalitis in Mexicali, Mexico: study of the isolates. J

Clin Microbiol, 31(3), 685-688.

Marciano-Cabral, F., MacLean, R., Mensah, A., LaPat-Polasko, L. (2003). Identification of

Naegleria fowleri in domestic water sources by nested PCR. Appl Environ Microbiol, 69(10),

5864-5869.

Page F.C. (1988). A new key to freshwater and soil Gymnamoebae with instructions for

culture. Culture Collection of Algae and Protozoa. Freshwater Biological Association

Scientific Publication. Londres. 122 p.

Pelandakis, M., Pernin, P. (2002). Use of multiplex PCR and PCR restriction enzyme

analysis for detection and exploration of the variability in the free-living amoeba Naegleria

in the environment. Appl Environ Microbiol, 68(4), 2061-2065.

Rivera, F., Roy-Ocotla, G., Rosas, I., Ramirez, E., Bonilla, P., Lares, F. (1987). Amoebae

isolated from the atmosphere of Mexico City and environs. Environ Res, 42(1), 149-154.

Shin, H. J., Cho, M.S., Jung, S.U., Kim, H.I., Park, S., Kim, H.J., Im, K.I. (2001). Molecular

cloning and characterization of a gene encoding a 13.1 kDa antigenic protein of Naegleria

fowleri. J Eukaryot Microbiol, 48(6), 713-717.

Siddiqui, R., Ali, I. K., Cope, J. R., Khan, N. A. (2016). Biology and pathogenesis of Naegleria

fowleri. Acta Trop, 164, 375-394. doi:10.1016/j.actatropica.2016.09.009.

SSA. Norma Oficial Mexicana NOM-245-SSA1-2010. Requisitos sanitarios y calidad del

agua que deben cumplir las albercas. DOF. 25 de Junio de 2012.

Yoder, J. S., Eddy, B. A., Visvesvara, G. S., Capewell, L., Beach, M. J. (2010). The

epidemiology of primary amoebic meningoencephalitis in the USA, 1962-2008. Epidemiol

Infect, 138(7), 968-975. doi:10.1017/S0950268809991014.

Informe Final



9. ANEXOS

1. Registro fotográfico con la descripción morfológica de las amibas aisladas pertenecientes

al género Naegleria.

2. Tabla comparativa mostrando la localidad y temperatura donde se encontró Naegleria

spp.

3. Ampliaciones de ITS por PCR.

4. Secuenciación y alineamiento.

5. Confirmación de los aislados de Naegleria. Árboles filogenéticos.

217

VIII. SITUACIÓN DE SALUD: ESTUDIO DE NIVELES DE EXPOSICIÓN A EMISIONES

RELACIONADAS CON EL CAMPO GEOTÉRMICO Y DETERMINACIÓN DEL

ESTADO DE SALUD DE LOS HABITANTES DE LAS COMUNIDADES

CIRCUNVECINAS

RESUMEN EJECUTIVO

Una de las características de las zonas circunvecinas a un Campo Geotérmico, es la

presencia de algunos agentes en el medio ambiente, entre los que destacan: Dióxido de

Azufre (SO2) y Sulfuro de hidrógeno (H2S). Hasta el momento no se ha documentado una

clara asociación entre las concentraciones bajas de estos elementos y la función

respiratoria de los habitantes en este tipo de comunidades.

Para lograr los objetivos el estudio integró varios componentes: primero, valoración general

del estado de salud de los habitantes y estimación de la función respiratoria por medio de

espirometría; segundo, exploración de las concentraciones de SO2 y de H2S en el ambiente

de estas comunidades; en tercer lugar evaluación de los niveles de metales pesados

(Plomo (Pb), Arsénico (As) y Mercurio (HG), en sangre y orina en una muestra de

trabajadores de CFE; cuarto, descripción de las tendencias de mortalidad de los municipios

de Baja California Norte (BCN) en los últimos 25 años, y en aquellas localidades menores

a 100,000 habitantes, así como los patrones de morbilidad con base en los egresos

hospitalarios de la zona, en los últimos 8 años.

Nuestros resultados muestran que con una muestra de 340 participantes entre 18 y 65

años, en promedio tienen 44 años, la mayoría son mujeres y más de la mitad tiene entre 40

y 65 años. El auto-reporte de asma fue de 8.5% y de bronquitis fue de 6.17%. El consumo

de tabaco en la población es menor que a nivel nacional (10.0% vs. 19.9%). La función

respiratoria, medida con el valor del Volumen Espiratorio Forzado -FEV1- (unidad de

medida litros), de los habitantes de las comunidades cercanas al CGCP tiene el

comportamiento adecuado y esperado por sexo, edad y exposición a enfermedades

respiratorias, más del 70.0% de la población tienen una capacidad normal. El promedio de

las concentraciones de SO2 y de H2S fueron 0.70 ppb y 4 ppb respectivamente,

encontrándose por debajo de las normas de referencia internacionales y de nuestro país.

Informe Final



Los niveles de As, Hg y Pb en muestra de sangre y orina de los trabajadores del CGCP

está dentro de los rangos permisibles para una población de esas características y

relativamente expuesta a este tipo de agentes.

1. INTRODUCCIÓN

La planta del CGCP, genera la mayor aportación de energía geotérmica del país y es una

de las 4 plantas geotérmicas de México (Hiriart-Le Bert, 2001). Colocándose así, en el 3º

lugar mundial en generación de este tipo de energía (Maya-González, 2007).

La Universidad Autónoma de México ha realizado varios estudios para evaluar el impacto

ambiental del complejo geotérmico. Este potencial impacto se ha buscado en distintos

elementos, tales como agua, aire y suelo. En la fase realizada en 2011 se detectaron

valores en promedio de 1ppb a 3ppb de SO2 (Castro-Romero, 2011). Estos niveles se

encuentran muy por debajo del límite de 110 ppb para SO2 establecido por la norma oficial

mexicana (SSA, Valor normado para la concentración de dióxido de azufre (SO2) en el aire

ambiente, como medida de protección a la salud de la población, 2012).

Hablando de otro de los agentes característicos en este tipo de zonas, en especial del H2S,

su relación con algunos desenlaces de salud ha sido motivo de estudio en varias partes del

mundo, principalmente aquellos relacionados con la función pulmonar. En estos estudios,

incluida una revisión sistemática, no se encontró evidencia de algún efecto nocivo del para

este agente (Bates, 2015) (Lewis & Copley, 2015) (Lim, 2016).

En los últimos años se han publicado varios trabajos en los que se reporta un potencial

efecto benéfico del H2S en distintos órganos; Por ejemplo, se describe un efecto

cardioprotector durante el infarto agudo al miocardio (Polhemus, Calvert, Butler, & Lefer,

2014). A nivel pulmonar se informa una reducción de la fibrosis pulmonar secundaria a

Esclerosis Sistémica. Cabe destacar que la fase de estos trabajos es aún en animales de

experimentación (Wang, 2016)

Con relación al componente de salud, del Estudio de Evaluación Ambiental del CGCP (Fase

I) llevada a cabo por la UNAM en 2010, se evaluaron a 2000 sujetos de 12 comunidades

situadas en un perímetro de 15km. Los resultados no mostraron prevalencias de

enfermedades distintas a las encontradas a nivel nacional en la ENSANUT

correspondiente. Vale la pena mencionar que en esa fase no se incluyó ninguna medición

cuantitativa de la función pulmonar (Lopez-Cervantes, 2010).

219

Por lo anterior resulta de gran importancia evaluar de manera objetiva la exposición de

estos agentes en el medio y la función respiratoria de la población en las comunidades

circunvecinas al CGCP. De acuerdo a la literatura es probable que no se documente daño

alguno.

Los resultados de la investigación serán dados a conocer a la CFE en su totalidad. De igual

forma se harán del conocimiento a los líderes comunitarios y se publicarán en revistas

científicas.

2. OBJETIVOS

General

Evaluar el impacto de la planta geotérmica sobre el estado de salud de los habitantes de

las áreas circundantes al CGCP.

Específicos

1) Determinar los niveles de SO2 y de H2S en el ambiente de las comunidades cercanas

al CGCP de la CFE.

2) Determinar la calidad de la función respiratoria de los habitantes de las comunidades

cercanas al CGCP.

3) Evaluar la asociación entre las concentraciones ambientales de SO2 y H2S con la

función respiratoria de los habitantes de las áreas circundantes al CGCP.

4) Evaluar los niveles de metales pesados en una muestra de trabajadores del CGCP.

5) Analizar de los patrones de mortalidad, en los últimos 25 años, en los municipios de

Baja California Norte, así como en localidades menores de 100,000 habitantes.

6) Analizar la morbilidad, con base en los egresos hospitalarios, de los municipios de Baja

California Norte en los últimos 14 años.


1) Reporte de los niveles de SO2 y de H2S en el ambiente de las comunidades cercanas

al CGCP de la CFE.

2) Reporte de la calidad de la función respiratoria de los habitantes de las comunidades

cercanas al CGCP.

Informe Final



3) Reporte sobre los niveles de metales pesados en una muestra de trabajadores del

CGCP.

4) Reporte sobre los patrones de mortalidad, en los últimos 25 años, en los municipios de

Baja California, así como en localidades menores de 100,000 habitantes.

5) Reporte sobre la morbilidad, basada en los egresos hospitalarios, de los municipios de

Baja California en los últimos 8 años

4. MÉTODOS

Población de estudio

Se calculó una muestra de 360 sujetos utilizando la prevalencia de síntomas respiratorios

de estudios previos dentro de la zona (Lopez-Cervantes, 2010). Se seleccionó una

población de 18 a 65 años y con una residencia mínima de 1 año cerca del CGCP. Los

sujetos que no cumplieron estas características fueron considerados como inelegibles para

el estudio. Se realizó un muestreo multi- etápico con el fin de lograr una población

representativa de las comunidades cercanas al CGCP.

En primer término se seleccionaron aquellas comunidades cercanas al CGCP que se

encontraban dentro de un perímetro de 5.5 km, ejido Estación Delta – Oaxaca, ubicado

5.30 km (con una población de aproximadamente 6,000 habitantes); al de Nuevo León,

ubicado a 2.22 km (aproximadamente 4,000 habitantes); y al de Miguel Hidalgo, ubicado a

1.90 km (aproximadamente 600 habitantes). (Figura 1).

221

Figura. 1 Mapa general de ejidos seleccionados

Posteriormente se estimó el total de manzanas por ejido, de acuerdo al inventario nacional

de viviendas (INEGI, 2016). A partir de este, se llevó a cabo un muestreo proporcional de

manzanas de acuerdo al tamaño del ejido. (Los mapas detallados de cada ejido pueden

consultarse en el Anexo 1). En forma adicional se realizó un censo de las casas (y de casas

habitadas) al interior de las manzanas seleccionadas en cada ejido. Dentro de los ejidos

más grandes, Nuevo León y Delta Oaxaca, se eligió una de cada dos casas, comenzando

en forma sistemática a partir de la esquina noreste de la manzana. En los casos en que fue

necesario, las casas siguientes se contemplaron como reemplazo. En el ejido Miguel

Hidalgo, debido a su poca población y a que una elevada proporción de las casas estaban

deshabitadas, se incluyeron todas las casas de todas las manzanas del ejido. (Los mapas

que se utilizaron para la selección de casas pueden consultarse en el Anexo 1).

Informe Final



Finalmente, al interior de cada vivienda se reclutó a un sujeto por casa, elegible y que no

tuviera alguna contraindicación para realizar la prueba de función respiratoria en caso de

aceptarla. Se utilizó un algoritmo que permitió seleccionar en forma sistemática a un sujeto

por vivienda, cuando se contaba con dos o más sujetos que cumplían los criterios de

elegibilidad:

a) Dos sujetos que cumplen criterios de inclusión en una misma vivienda:

Se toma la inicial del primer nombre de los dos potenciales participantes y se elige

la más cercana a letra A del abecedario.

Si los dos nombres tuviesen la misma letra, se toma la primera letra del apellido.

b) Tres sujetos que cumplen criterios de inclusión en una misma vivienda:

Sujetos se ordenan por orden alfabético por la primera letra del nombre y se elige la

letra del segundo potencial participante ej. A✗ ✓ ✗

c) Cuatro sujetos que cumplen criterios de inclusión en una misma vivienda:

Se toma la inicial del primer nombre de cada uno y se elige la letra más lejana a la

letra A del abecedario.

Si los nombres tuviesen la misma letra, se toma la primera letra del apellido.

d) Cinco sujetos que cumplen criterios de inclusión.

Se ordenan alfabéticamente y se elige al tercer potencial participante

Ej. A✗ ✗, G✓ ✗, T✗

Todos los sujetos seleccionados participaron bajo consentimiento informado. (Anexo 1)

Procedimientos de recolección de información

Datos demográficos y percepción de salud

Se aplicó un cuestionario previamente utilizado en estudios similares de complejos

geotérmicos como el de Rotorua, Nueva Zelanda (Bates, Crane, & Balmes, 2013).

El cuestionario evalúa aspectos sociodemográficos, antecedentes de residencia,

actividades al aire libre, antecedentes personales de salud, y percepción del estado de

salud. El apartado de sintomatología respiratoria se acopló usando también un instrumento

de la American Thoracic Society/Division of Lung Diseases (ATS/DLD) y el cuestionario

Saint George de la ATS, el cual ha sido validado en población mexicana con enfermedad

pulmonar crónica (Aguilar, Sotelo, Lara, Sansores, & Ramirez, 2000).

223

Evaluación de función respiratoria

Se realizaron pruebas espirométricas basales y 15 minutos después de la administración

de dos disparos de salbutamol a cada participante. Aquellos potenciales participantes que

accedían entrar en el estudio más no consentían la administración de medicamento

inhalado, se les incluyó en el estudio únicamente con los datos de su espirometría basal.

En relación a la evaluación de los parámetros espirométricos y contraindicaciones de la

prueba se siguieron las recomendaciones de la Asociación Latinoamericana del Tórax

(ALAT) en su versión 2007 (Vazquez-Garcia & Perez-Padilla, 2007) y las propuestas por el

National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) (CDC, 2007).

Se utilizaron espirómetros clase SP10 de la marca Contec, los cuales son capaces de

determinar los principales parámetros espirométricos como Capacidad Vital Forzada (FVC),

Volumen Espiratorio Forzado en el Primer Segundo (FEV1), Flujo Espiratorio Forzado entre

el 25% y 75% de la FVC (FEF25-75) y la Relación FEV1/FVC en porcentaje (FEV1/FVC%).

Estos dispositivos fueron calibrados de acuerdo con el manual del fabricante (Contec,

2012).

Medición de concentraciones de H2S y SO2 en el ambiente

Se instalaron 55 puntos de muestreo de aire en la totalidad de los 3 ejidos en estudio. Cada

punto contaba con dos dispositivos de medición, uno para H2S y otro para SO2. Se

colocaron por un período de 2 semanas cada uno, comenzando el 24-02-2017 para los

primeros puntos y recolectando los últimos dispositivos el 07-03-2017.

Los puntos de muestreo se seleccionaron de acuerdo con la cercanía del CGCP, dividiendo

cada ejido en zona cercana y zona lejana. Se colocaron 40 puntos en el exterior de las

viviendas que se encontraban en el sitio seleccionado, 10 puntos en el interior de las

mismas, más 5 puntos de réplica para la validez de los resultados. (Figura 2)

Los monitores en el exterior de las viviendas, se colocaron a la altura de la estatura

promedio de un ser humano y para los interiores, se colocaron dentro de las habitaciones

y a la altura de los lugares donde dormían los habitantes.

Se utilizaron dispositivos de la marca Radiello, distribuida por Sigma-Aldrich, los cuales

fueron calibrados por el fabricante en Padova, Italia con un dispositivo del mismo lote el

Informe Final



cual pasó los estándares oficiales. La colocación de los monitores de muestreo se realizó

de acuerdo al instructivo del fabricante y hubo una aceptación del 100% por parte de los

propietarios de las viviendas seleccionadas.

Figura. 2 Estaciones de monitoreo de H2S y SO2

El análisis químico de los dispositivos recolectados se realizó en el Centro de Ciencias de

la Atmósfera del Instituto de Geofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México

Determinación de metales pesados en sangre y orina

De manera exploratoria y en una muestra de 100 trabajadores del CGCP se midieron las

concentraciones de As, Pb y Hg en una muestra de 15 ml de sangre extraída de alguna de

las venas de los brazos y en una muestra de orina de 50 ml.

Cada potencial participante que aceptaba ingresar en el estudio, lo hacía bajo

consentimiento informado firmado, entendiendo que únicamente participarían en esta

evaluación exploratoria del estudio.

225

Las muestras fueron manejadas en cumplimiento con las especificaciones de tratamiento

de muestras biológicas dictadas en la NOM-087 (SSA, 2002). Las mediciones de estos

componentes se llevaron a cabo en el Centro de Ciencias de la Atmósfera, del Instituto de

Geofísica de la UNAM. Vale la pena comentar que al arribo de muestras al laboratorio, 6

de las muestras de orina no contaban con la cantidad suficiente para su procesamiento.

Procedimientos de análisis de la información

Metodología para determinar concentración de H2S en los dispositivos.

Para la determinación analítica de la concentración de H2S a partir de monitoreo pasivo con

dispositivos pasivos Radiello, se utilizaron métodos espectroscópicos y colorimetría como

lo indica el proveedor de los implementos, Sigma-Aldrich. El dispositivo Radiello es un

cartucho hecho de un polietileno micro-poroso e impregnado con una solución de acetato

de zinc. El sulfuro de hidrógeno es químicamente absorbido por el acetato de zinc y

transformado en una especie química más estable como el sulfuro de zinc, el cual se

recupera por extracción con agua y un agente oxidante como el cloruro férrico en una

solución ácida fuerte para reaccionar con el ion de N-N-di-metil-p-fenilendiamonio y dar

como resultado azul de metileno que se puede determinar por espectrofotometría visible.

Límites de detección e incertidumbre:

El límite de detección es de 30 ppb por 1 hora de exposición o 1 ppb para 24 h de

exposición. La incertidumbre es de 2 es 8.7% sobre todo el periodo de muestreo.

Tasa de muestreo:

La tasa de muestreo Q es de 0.96 0.005 ng ppb-1 min-1 a 298 K (25 oC) y 1013 hPa.

Efecto de temperatura, humedad, y velocidad de viento

La tasa de muestreo puede variar dependiendo de la temperatura, por lo tanto se utiliza la

siguiente ecuación para la determinación de esta:

En donde QK es la tasa de muestreo a la temperatura K, entre el rango de 268 a 313 K (-5

a 40 oC). La tasa de muestreo no sufre variaciones con la humedad si ésta se mantiene

entre 10-90% y la velocidad de viento entre 0.1 y 10 m s-1.

Informe Final



Cálculos

Una vez que se tiene QK y la temperatura de muestreo se ha calculado, la concentración C

se obtiene de acuerdo con la ecuación siguiente:

En donde m es la masa de ion sulfuro en g determinada en el análisis espectro-fotométrico

y t es el tiempo de exposición en minutos.

Análisis

Tabla. 1 Metodología de preparación de soluciones para el análisis de H2S

Solución Preparación

Ácido sulfúrico 25 ml de ácido sulfúrico concentrado en 10 ml de agua.

Amina 6.75 g de oxalato de N-N- dimetil-p-fenilendiamonio en la solución

de ácido sulfúrico. Diluir esta solución a un litro de con una solución

de ácido sulfúrico/agua 1:1 v/v.

Cloruro férrico 100g de cloruro férrico hexahidratado (FeCl3*6H2O) en 40 mL de

agua

Cloruro

férrico-amina

10 mL de la solución cloruro férrico en 50 mL de la solución de

amina.

Procedimiento

Adicionar 10 ml de agua en el contenedor del dispositivo, tapar y agitar vigorosamente por

medio de un Vortex. Adicionar 0.5 ml de solución cloruro férrico-amina, tapar

inmediatamente. Esperar 30 minutos y medir la absorbancia a 665 nm usando agua para

determinar la concentración cero.

Curva de calibración

Las curvas de calibración serán preparadas con la solución de calibración RAD171

distribuida por Sigma-Aldrich, para realizar los patrones. La soluciones patrón serán

preparadas según las instrucciones incluidas en el reactivo en concentraciones aún por

determinarse a partir de las concentraciones esperadas en el ambiente.

227

Equipo

Espectrofotómetro GBC Cintra 101 del laboratorio del Aerosoles Atmosféricos del Centro

de Ciencias de la Atmósfera.

Metodología para determinar concentración de SO2 en los dispositivos

El cartucho RAD166 para la determinación de SO2 está hecho de polietileno micro-poroso

recubierto con trietanolamina (TEA). El SO2 es químicamente absorbido sobre la TEA como

ion sulfito o sulfato. El SO2 es determinado por cromatografía iónica.

Tasa de muestreo

El valor de la tasa de muestreo Q de SO2 a 298 K (25oC) y 1013 hPa es de:

0.466 0.22 ng.ppb-1min-1

Efecto de la temperatura, humedad y velocidad de viento

La tasa de muestreo para SO2 no tiene variación con la temperatura entre 263 a 313 (-10 a

40oC) además de no tener variación con la humedad entre 15-90% y una velocidad de

viento entre 0.1 y 10 m s-1.

Cálculos

Se debe convertir el sulfito determinado en los cartuchos a ión sulfato multiplicando la masa

de este por 1.2, entonces la suma de ambos que se obtiene es el valor de sulfato para

determinar la concentración en el aire. La concentración en ppb es calculada de acuerdo a

la siguiente ecuación:

En donde mSO4 es la suma de la masa del sulfato determinada en ng en el cartucho por

medio del análisis cromatográfico (suma de sulfito y sulfato) y t es el tiempo de exposición.

Extracción y análisis

Se adicionan 5 ml de agua a los tubos de plástico contenedor y agitar vigorosamente en un

equipo Vortex por un minuto. Debido a que el SO2 es convertido tanto en iones sulfito como

en iones sulfato con diferentes cocientes, entonces la suma de los dos iones equivale

linealmente a la exposición de SO2.

Informe Final



Curvas de calibración

Para obtener las curvas de calibración se prepararan soluciones que contengan ambos

iones en concentraciones en rango de 5 a 50 mg l-1.

Estándares

Sulfato grado estándar, Sigma-Aldrich.

Sulfito grado estándar, Chem Service.

Condiciones cromatográficas

Columna PRP-X110S 7 um 100 x 4.6 mm

Fase móvil: Eluente A ácido p-hidrobenzoico a pH 10, 8 mM. Eluente B Metanol grado

HPLC. Mezcla 80:20

Flujo: Isocrático 2 mL min-1

Volumen de inyección: 10 uL

Detección: Conductividad sin supresión

Temperatura: Ambiente

Equipo

Cromatógrafo de líquidos Shimadzu, bomba binaria LC20AD, módulo de comunicación

CBM-20A, Detector de conductividad CDD-10AVP y horno para columna CTO-20A.

Metodología para la interpolación espacial IDW a datos de concentración de H2S y

SO2

Con ayuda del software ArcGis V10.3 de ESRI, se utilizó la técnica de interpolación

determinística Inverse Distance Weighted (IDW) o ponderación inversa a la distancia,

disponible en ArcTool Box, esta técnica de interpolación permite crear áreas continuas

(mapas) a partir de valores de punto de muestra, en función a la distancia (Johnson, Ver

Hoef, Krivoruchko, & Lucas, 2001) este procedimiento toma en cuenta la primera ley de la

geografía (Tobler, 1970), la cual asume que las cosas más cercanas, son más parecidas

de aquellas que se encuentran más distantes. Con la interpolación IDW es posible predecir

el valor de una muestra en un lugar no medido, ya que utiliza los valores promedios de los

lugares muestreados que se haya alrededor que se va a predecir (ESRI, 2010). Los valores

de los lugares más próximos al que se va a predecir tendrán más influencia y por tanto más

peso que los que estén más lejos. La fórmula general es:

229

Donde Z (S0) es el valor que intentamos predecir para el lugar S0. N es el número de puntos

de muestreo alrededor del lugar que se va a predecir y que serán tomados en cuenta para

la predicción. 𝜆𝜆i es la ponderación asignada a cada punto muestreado que vamos a usar.

Estas ponderaciones decrecen con la distancia:

A medida que la distancia se hace más grande, la ponderación es reducida por un factor p.

es decir. A medida que se incrementa la distancia entre los puntos observados y el punto

calculado, la ponderación que tendrá un punto muestreado sobre el predicho decrecerá

exponencialmente. dio es la distancia entre el lugar de predicción So y cada lugar

muestreado. Esta técnica nunca predice valores por encima o por debajo de un mínimo

valor muestreado.

Metodología del análisis de Plomo, Arsénico y Mercurio en sangre y orina

Digestión acida Horno de Microondas

Se procesaron 100 muestras de sangre y 94 de orina, las muestras fueron digeridas en un

horno de microondas modelo CEM de placa giratoria y extracción de gases, con control

automático de temperatura, presión y potencia, en la tabla 1 se observan los parámetros

de operación del Horno de Microondas. Para esta determinación se utilizaron las muestras

de sangre total con anticoagulante heparina. Se pesó aproximadamente un gramo de

muestra en el vaso de digestión de teflón, utilizando una balanza analítica Ohaus con una

precisión de 0,1mg. Se adicionaron 10 mL de HNO3 concentrado ultra puro a cada muestra

y se dejaron en reposo para digestión en frío, seguido de la adición de 3mL de H2O2 al 30%,

posteriormente un segundo reposo y la adición de 1 mL de agua de ionizada, éstas se

digirieron en el horno de microondas a las condiciones descritas en la tabla 2. El control de

calidad aplicado consistió en blanco reactivo, blanco reactivo adicionado, estándares

certificados digeridos, muestras de control, muestras duplicadas y adicionadas, se

procesaron muestras duplicadas y adicionadas una por cada 10 muestras procesadas; para

las muestras adicionadas, se agregó una alícuota de solución conocida de estándar

certificado de plomo a un gramo de sangre completa. Posterior a la digestión en horno de

Informe Final



microondas, se dejaron enfriar a temperatura ambiente para registrar el segundo peso,

verificando que la pérdida no fuera mayor al 1% del volumen total de reactivos y muestra

adicionada.

Tabla. 2 Parámetros de operación del horno de microondas, marca CEM, modelo

MARS5

Potencia: 1 600 w

Porciento de potencia: 90 %

Temperatura digestión: 180 oC

Tiempo para alcanzar la temperatura: 10 min

Tiempo mantenimiento de temperatura: 10 min

Tiempo enfriamiento: 20 min

231

Técnicas de Análisis

Aseguramiento de Calidad

De acuerdo con la Norma Mexicana (NMX-EC-17025-IMNC- 2006, Requisitos generales

para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración), la validación de los

métodos analíticos es un requisito indispensable antes de realizar una medición analítica,

ya que el desempeño de un método analítico es diferente en cada laboratorio que lo realiza

y además los métodos analíticos no se pueden utilizar para medir algún mensurando en

cualquier matriz, sino que son muchas veces específicos para la matriz en la que fueron

desarrollados y por ende validados originalmente. Considerando que el análisis químico en

este estudio se realizó mediante pruebas espectrofotométricas por Absorción Atómica, los

parámetros finales de desempeño con base en ésta son: límite de detección y límite de

cuantificación.

Calibración

Se verificó la sensibilidad del instrumento con las soluciones estándares de cada elemento,

preparadas en las concentraciones marcadas en el manual de operación. Es necesario

comprobar que se tiene una calibración inicial y periódica aceptable. Se elaboraron curvas

de calibración leyendo o registrando los estándares del elemento y graficando absorbancia

o altura del pico en función de la concentración, y mediante la computadora integrada al

equipo se ajustó la curva mediante la ecuación de la recta (y = mx + b) . Se analizó al menos

un blanco de reactivos con cada grupo: de muestras. Para cada uno de los elementos a

analizar se siguieron las indicaciones del manual de operación del fabricante. Se inició la

configuración operacional del instrumento, así como del sistema de captura de datos,

permitiendo un periodo no menor a 20 minutos para el calentamiento de las lámparas de

cátodo hueco. Se realizaron 10 curvas de calibración para As, Hg, y Pb en cada una de las

técnicas analizadas y la posterior lectura de 6 réplicas de cada solución durante 2 días

diferentes para evaluar la reproducibilidad de las técnicas.

Se cuantifico la concentración de Arsénico (As), por el método de Absorción Atómica-llama,

Mercurio (Hg) por el método de Absorción Atómica-Generador de Hidruros- Vapor frio y

Plomo (Pb) por el método de Absorción Atómica-Horno de grafito. Es importante considerar

que los límites biológicos hacen comúnmente referencia a la concentración de mercurio en

orina y en sangre, siendo los más utilizados para el control de trabajadores expuestos.

Informe Final



Arsénico

La técnica de Generación de Hidruro, basada en la reacción de Marsh y Gutzeit en la cual

se emplea zinc como reductor, cuya baja longitud de onda (193,7nm) dificulta su análisis

por AAS. En la actualidad se usa con éxito para reducir los límites de detección del orden

de 0.5 ppb (µg L-1).

La técnica de GH-AAS consta de tres etapas fundamentales: la generación y volatilización

del hidruro, la transferencia del mismo y su posterior atomización en el Espectrómetro de

Absorción Atómica. La generación del hidruro, en el presente trabajo se consigue, tratando

la muestra que contiene arsénico con una disolución de Borohidruro de sodio (NaBH4) en

medio ácido (HCl).

Mercurio

Espectrofotometría de Absorción Atómica mediante el sistema de vapor frío, gracias a la

volatilidad del Hg, no requiere el uso de llama para atomizarse y puede determinarse en

forma de vapor frío. Mediante esta técnica se alcanzan límites de detección del orden de 1

ppb (µg L-1). La determinación se realiza adicionando un agente reductor NaBH4 en medio

ácido (HCl). La reacción del Hg en solución con el agente reductor produce mercurio

atómico muy volátil. El vapor de Hg es conducido hacia una celda colocada en el paso del

haz de luz, donde ocurre la interacción entre los átomos de mercurio y la radiación,

produciéndose la absorción. El método consiste en hacer pasar un volumen conocido de

aire a través de un tubo adsorbente. El Hg (gas) generado es leído por Absorción Atómica

a 253.7 nm.

Plomo

Se cuantificación de Pb por el método de Absorción Atómica-Horno de grafito. El Pb vapor

generado es leído por Absorción Atómica a 217 nm. Con un límite de detección de límites

del orden de 0.05 ppb (µg L-1).

Los equipos utilizados fueron los siguientes: Un Espectrofotómetro de Absorción Atómica

(GBC 932AA) acoplado a un Generador de Hidruros (GBC HG3000) para As y Hg, y para

la cuantificación de Pb un Espectrofotómetro de Absorción Atómica (GBC- VANTA SIGMA),

ambos equipos controlados por una computadora. La calibración se realizó empleando

estándares certificados que se prepararon dentro del intervalo de concentración esperado

de las muestras trazables al Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (por sus siglas

en inglés, NIST), utilizando curvas de calibración con concentraciones en ppb (µg/L) y su

respectivo blanco reactivo.

233

Análisis Estadístico

El estudio se basó en un diseño transversal analítico, el cual indaga la presencia de

variables definidas en una población (Hernández, Fernández, & Baptista, 2010). El estudio

se enfocó en la identificación de características demográficas, de salud, de sintomatología

relacionada con afecciones respiratorias, exploración de la exposición a los gases Sulfuro

de Hidrógeno (H2S) y Dióxido de Azufre (SO2) en la población que vive cerca de la CGCP

y la presencia de metales en sangre y orina de trabajadores del CGCP. Para el

procesamiento de datos se usó el paquete estadístico SPSS versión 12 y Excel, se realizó

en varias etapas:

a. Descripción mediante estadística descriptiva de las características de los participantes

en total, por sexo y ejido a partir del auto-reporte recolectado en el cuestionario de

salud: datos sociodemográficos, enfermedades antecedentes y sintomatología de

problemas respiratorios.

b. Descripción de la calidad de la función respiratoria de los habitantes de las

comunidades cercanas al CGCP, a través de los resultados de las espirometrías,

mediante estadística descriptiva, la graduación de la calidad de las pruebas según

(Vázquez & Pérez, 2007) y la definición de la capacidad respiratoria ―normal‖ o

―inferior a la normalidad‖ comparando los valores encontrados en la población versus

valores de referencia del límite inferior de normalidad para FEV1, estimados por

individuo según su sexo, edad y talla, mediante la ecuación ―Lung Function

Parametrer‖ (Hankinson, Odencrantz, & Fedman, 1999).

c. Determinación de los niveles de exposición a SO2 y de H2S en el ambiente de las

comunidades cercanas al CGCP de la CFE, los resultados se presentan en partes por

billón (ppb), a través de estadística descriptiva de los valores registrados en los

monitores distribuidos en la población.

d. Descripción de los resultados de los niveles de metales pesados Arsénico (As),

Mercurio (Hg) y Plomo (Pb) en sangre y orina por la técnica de espectrofotometría de

absorción atómica, mediante digestión ácida con horno de microondas. Los resultados

se presentaron con un análisis de estadística descriptiva y la comparación de los

resultados con los valores de referencia estándar en una muestra de trabajadores del

CGCP.

e. Comportamiento de mortalidad y morbilidad del Estado de Baja California por

patologías de interés en los últimos 25 y 8 años respectivamente. Para el análisis de

mortalidad se realizaron tasas utilizando los datos de la Dirección General de

Información en Salud (DGIS), la base de datos 1979- 2015 INEGI/SS en línea y se

Informe Final



utilizó como fuente las defunciones de la Dirección General de Información en Salud

(DGIS). Defunciones, base de datos 1979 - 2015 INEGI/SS [en línea]. Se consideran

las defunciones según el año de registro y entidad federativa de residencia habitual

del fallecido, se excluyen las defunciones de personas cuyo tamaño de localidad de

residencia habitual y edad se desconocen. Las defunciones por ―Tumores malignos‖

se basaron en la lista llamada Global Burden of Disease List (GBD versión para la

CIE-10). Para los datos de población se utilizaron las Proyecciones de la Población

de México 1990 - 2030, CONAPO y se estimó la población en localidades menores de

100 mil y por municipio según la proporción reportada en los Censos INEGI: 1990,

1995, 2000, 2005 y 2010.

5. RESULTADOS

Se describe la información obtenida de los participantes para el componente de salud

desarrollado en las comunidades cercanas a CGCP, en los siguientes apartados: primero,

descripción de la población que participó, y el auto-reporte de comorbilidades y

sintomatología cardiovascular y respiratoria. El segundo apartado presenta información

sobre las condiciones de la función respiratoria de la población, mediante los resultados de

las espirometrías, en tercer lugar, se encuentran los resultados de las mediciones de SO2

y H2S en las comunidades estudiadas cerca CGCP. Como cuarto apartado, se presentan

los resultados de los niveles de metales pesados en sangre y orina en una muestra de

trabajadores de CGCP. Para cerrar, en el quinto apartado, están las tasas ajustadas de

mortalidad y morbilidad del Estado de Baja California por patologías de interés en los

últimos 25 y 8 años, respectivamente.

Descripción general de la población de estudio

Se presenta la descripción general de la muestra a través del perfil sociodemográfico de

los participantes por ejido y sexo. En forma similar se muestran los resultados sobre el auto-

reporte de comorbilidades y sintomatología respiratoria y cardiovascular, así como el

reporte de consumo de tabaco. La información se presenta detallada por total de

participantes incluidos en este análisis (N=340) y por los tres ejidos: Miguel Hidalgo (n=51);

Nuevo León/ Morelia (n=134) y Delta Oaxaca (n=155). En la tabla 3 se observan las

características sociodemográficas de la muestra por sexo y ejido.

El 69.1% de los participantes son mujeres. La edad media es de 44 años en los hombres y

45 años en las mujeres. En cuanto a la distribución de las edades por grupos de edad en

años, más de la mitad de la población se encuentra entre los 40 y 65 años. En cuanto al

nivel de escolaridad completo 54.5% de los hombres reportaron tener hasta la secundaria,

mientras que las mujeres reportaron 57.0% este nivel. Por ejido el comportamiento de esta

Tabla 3. Características sociodemográficas

variable es similar. El 66.0% de los hombres reportaron vivir en unión libre o casado. (Tabla

3).

El 8.2% de los hombres son empleados en la planta Cerro Prieto. En las mujeres la principal

ocupación fueron las labores del hogar (71.8%). Al igual que las demás variables el

comportamiento por ejido y sexo es muy similar. 46.2% de los hombres reportaron que

trabajan fuera de su casa por más de 12 horas a la semana, en las mujeres 22.7%

mencionaron la misma situación. El porcentaje para la actividad estudiar en total, por ejido

y por sexo el porcentaje fue bajo entre 2.6% y 8.3%, se podría explicar porque la población

de estudio es mayor de 18 años y más de la mitad son mayores de 40 años.

Total Miguel Hidalgo Nuevo León / Morelia Delta Oaxaca

Hombres

N=106

Mujeres

N=234

Hombres

N= 12

Mujeres

N=39

Hombres

N=47

Mujeres

N=87

Hombres

N=47

Mujeres

N=108

Porcentaje (%)

Sexo 30.9 69.1 23.5 76.4 35.1 64.9 30.3 69.7

Edad (años) Mediana 44.0 45.0 45.5 44.0 46.0 46.0 42.0 45.0

18 a 29 21.7 14.1 8.3 15.4 17.0 9.2 29.79 17.59

30 a 39 17.0 20.9 8.3 23.1 17.0 25.3 19.15 16.67

40 a 49 26.4 25.6 41.7 23.1 27.7 31.0 21.28 22.22

50 a 65 34.9 38.3 41.7 38.5 38.3 34.4 29.79 43.51

Escolaridad* Ninguna 8.9 5.7 40.0 2.8 2.2 4.6 8.9 7.5

Primaria/ secundaria 54.5 57.0 50.0 69.4 60.9 55.1 48.9 54.2

Preparatoria 12.9 12.2 0.0 13.9 15.2 6.9 13.3 15.9

Carrera técnica/ licenciatura/ posgrado 23.8 25.2 10.0 13.9 21.7 33.3 28.9 22.4

Estado civil$

Casado/a - Unión libre 66.0 74.9 70.0 66.7 73.3 80.5 57.8 73.1

Soltero/a 26.0 12.8 10.0 22.2 20.0 6.9 35.6 14.4

Divorciado/a - separado/a - viudo/a 8.0 12.3 20.0 11.1 6.7 12.7 6.7 12.5

Ocupación principal & Hogar 19.4 71.8 0.0 71.4 15.9 69.4 27.9 74.5

Empleado fuera de Cerro Prieto 51.0 20.7 40.0 25.7 56.8 20.0 48.8 19.8

Empleado en Cerro Prieto 8.2 0.0 30.0 0.0 4.5 0.0 7.0 0.0

Desempleado/ jubilado 20.4 7.0 30.0 2.9 22.7 10.6 16.3 5.7

Actividades realizadas fuera de la residencia más de 12

horas a la semana

No realiza actividad fuera 48.1 74.8 58.3 76.9 48.9 78.2 44.7 71.3

Estudiar 5.7 2.6 8.3 2.6 4.3 2.3 6.4 2.8

Trabajar 46.2 22.7 33.3 20.5 46.8 19.5 48.9 25.9

* No respondieron 9 participantes. Miguel Hidalgo: 2 hombres y 3 mujeres. Nuevo León-Morelia: 1 hombre. Delta Oaxaca: 2 hombres y 1 mujer. $ No respondieron 12 participantes. Miguel Hidalgo: 2 hombres y 3 mujeres. Nuevo León-Morelia: 2 hombres. Delta Oaxaca: 2 hombres y 3 mujeres. & No respondieron 15 participantes. Miguel Hidalgo: 2 hombres y 4 mujeres. Nuevo León-Morelia: 3 hombres y 2 mujeres. Delta Oaxaca: 4 hombres y 2 mujeres.

Tabla 3. Características sociodemográficas

En general 38.6% de hombres reportaron que en su domicilio tenían 3 habitaciones y 36.7%

de las mujeres reportaron lo mismo. En Miguel Hidalgo 45.7% de las mujeres reportaron

que su hogar tenía una o dos habitaciones y 28.6% tres habitaciones, al contario, 40.0% de

los hombres reportaron vivir en casas de una o dos habitaciones y 50.0% en viviendas de

tres habitaciones. En Nuevo León-Morelia y Delta Oaxaca la distribución porcentual de esta

variable fue muy similar por sexo. También se exploró el tiempo que los participantes llevan

viviendo en el domicilio, en general se encontró que más del 70.0% de la población tenía

más de 10 años viviendo en los respectivos ejidos. El comportamiento por sexo y ejido fue

acorde con el general, en Nuevo León-Morelia fue donde se reportaron porcentajes

levemente más altos de vivir en el lugar dos años o menos, 10.9% de los hombres y 8.2%

de las mujeres (Tabla4).


Hombres

N=106

Mujeres

N=234

Hombres

N= 12

Mujeres

N=39

Hombres

N=47

Mujeres

N=87

Hombres

N=47

Mujeres

N=108

Número de habitaciones hogar*

1 y 2 habitaciones 32.7 35.8 40.0 45.7 32.6 35.3 31.1 33.0

3 habitaciones 38.6 36.7 50.0 28.6 32.6 35.3 42.2 40.6

4 habitaciones 18.8 18.1 10.0 20.0 17.4 14.1 22.2 20.8

Más de 5 habitaciones 9.9 9.3 0.0 5.7 17.4 15.3 4.4 5.7

Años de residencia &

2 años o menos 5.9 5.2 0.0 2.6 10.9 8.2 2.2 3.7

3 a 10 17.6 16.9 10.0 10.5 17.4 20.0 19.6 16.7

Más de 10 76.5 77.9 90.0 86.8 71.7 71.8 78.3 79.6

* No respondieron 13 participantes. Miguel Hidalgo: 2 hombres y 4 mujeres. Nuevo León-Morelia: 1 hombre y 2 mujeres. Delta Oaxaca: 2 hombres y 2 mujeres. & No respondieron 7 participantes. Miguel Hidalgo: 2 hombres y 1 mujeres. Nuevo León-Morelia: 1 hombre y 2 mujeres. Delta Oaxaca: 1 hombre.

Tabla 4. Características de la vivienda

Por auto-reporte, se encontró que 1.9% de los hombres tienen asma y un mayor porcentaje

de mujeres, 11.5%, reportaron este padecimiento (total: 12.3%). Por ejido entre la variable

sexo se mantuvo esta diferencia, las mujeres presentaron mayor frecuencia de asma que

los hombres. La bronquitis o enfisema (total: 6.18%) fueron reportadas en menor medida,

también fue más recurrente en las mujeres con 7.3% que en los hombres 3.8%. Por ejido,

el reporte de estos síntomas tuvo un comportamiento similar entre hombres y mujeres

(Tabla 5). Según la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición 2012 (ENSANUT) 2.0% de los

motivos de consulta de los servicios de salud ambulatorios son las enfermedades y

síntomas respiratorios crónicos (asma, bronquitis), en este estudio las personas

autoreportaron asma y bronquitis por encima de este porcentaje, y en el caso de las mujeres

fue más alto, esto se explica, porque hay mayor reporte de las condiciones de salud en las

mujeres-

El consumo de cigarrillo en este estudio se reporta como el consumo actual (10.0%)

teniendo 6.2% en hombres y 3.8% en mujeres, mientras que en la ENSANUT 2012, fue

considerado como haber fumado 100 cigarros o más en la vida y fumar actualmente, la

prevalencia en hombres fue de 31.0% y en mujeres 9.9% (Secretaría de Salud; Instituto

Nacional de Salud Pública, 2012).

Tabla 5. Auto-reporte de síntomas respiratorios

Total Miguel Hidalgo Nuevo León /

Morelia Delta Oaxaca

Hombres

N=106

Mujeres

N=234

Hombres

N= 12

Mujeres

N=39

Hombres

N=47

Mujeres

N=87

Hombres

N=47

Mujeres

N=108

Porcentaje (%)

Asma 1.9 11.5 0.0 15.4 4.3 11.5 2.1 10.2

Bronquitis crónica o enfisema 3.8 7.3 0.0 2.6 2.1 10.3 6.4 6.5

Síntomas respiratorios en los últimos 12 meses 3.8 6.8 8.3 5.1 2.1 10.3 4.3 4.6

Silbidos al respirar 2.8 4.3 0.0 2.6 2.1 6.9 4.3 2.8

Falta de aire en reposo 1.9 4.3 0.0 5.1 2.1 4.6 2.1 3.7

Despierta por falta de aire 1.9 3.0 0.0 2.6 2.1 4.6 2.1 1.9

Tos durante 3 meses en el año 2.8 3.8 8.3 2.6 2.1 6.9 2.1 1.9

Arroja flemas en la mañana 2.8 3.0 8.3 2.6 2.1 3.4 2.1 2.8

Falta de aire cuando camina deprisa o en suelo

poco elevado 1.9 5.1 8.3 5.1 2.1 8.0 0.0 2.8

Falta de aire cuando camina en suelo normal 0.9 4.3 0.0 2.6 2.1 6.9 0.0 2.8

Consumo de tabaco

Consumo actual cigarrillo 19.8 5.6 16.7 5.1 17.0 5.7 23.4 6.9

Cajetillas consumidas en la vida

Menos de 100 6.6 2.6 8.3 2.6 4.3 4.6 8.5 0.9

Entre 100 y 300 7.5 3.0 0.0 5.1 10.6 4.6 6.4 0.9

Más de 300 11.3 3.8 8.3 0.0 14.9 6.9 8.5 2.8

El autorreporte de un diagnóstico previo de hipertensión fue de 21.7% en hombres y de

30.3% en mujeres, mientras que en la ENSANUT 2012, la prevalencia fue 33.3% en los

hombres y 30.8% en las mujeres este último coincide con el auto-reporte de la población

estudiada.

La diabetes es de 15.6% (15.1% en hombres y 15.8% en mujeres), el reporte de adultos

con diagnóstico previo de diabetes en la ENSANUT 2012 fue de 9.2%. Sin embargo, por

grupos de edad, por las características de la población de estudio que en su mayoría es

mayor de 40 años, encontramos menores porcentajes de diabetes comparando con la

ENSANUT, así: en hombres de 40 a 49 años el autoreporte de diabetes fue 1.9% y en la

ENSANUT 2012 fue de 8.4%; de 50 a 65 años fue de 7.5% y a nivel nacional fue de más

de 19.0%. En el caso de las mujeres en las participantes reportaron en el grupo de edad de

40 a 49, 3.8%; y en la ENSANUT 8.9%; de 50 a 64 años auto-reportaron 10.2% y este

mismo grupo de edad en la ENSANUT reporta más de 19.0%.

El 1.9% de los hombres auto-reportaron angina y 1.7% de las mujeres también reportaron

esta molestia. El infarto al miocardio lo padeció 1.9% de los hombres y 4.4% de las mujeres

(Tabla 6).

Tabla 6. Antecedentes de comorbilidades y auto-reporte de síntomas


Hombres

N=106

Mujeres

N=234

Hombres

N= 12

Mujeres

N=39

Hombres

N=47

Mujeres

N=87

Hombres

N=47

Mujeres

N=108

Porcentaje (%)

Diabetes 15.1 15.8 16.7 7.7 12.8 16.1 17.0 18.5

Hipertensión 21.7 30.3 25.0 5.4 19.2 27.6 23.4 38.0

Depresión 7.6 18.0 0.0 15.4 10.6 18.4 6.4 18.5

Angina 1.9 1.7 8.3 2.6 2.1 2.3 0.0 0.9

Infarto al miocardio 1.9 4.4 0.0 0.0 4.3 1.1 0.0 2.8

Evaluación de la función pulmonar

En este apartado se presentan los resultados de la función respiratoria, por ejido, edades y sexo. Los resultados

esperados en las mediciones de la espirometría se relacionan con la edad, el género y los padecimientos, cuando el

resultado de una espirometría no es normal, frecuentemente está relacionado con una enfermedad en el respiratoria

(Vázquez & Pérez, 2007).

Para el reporte de espirometría se graduó la calidad de la prueba, es decir si son aceptables y repetibles, a través la

evaluación de tres maniobras aceptables de la prueba, calificando el parámetro a mostrar en esta población: Volumen

Espiratorio Forzado en el primer segundo de la prueba (FEV1)1 -unidad de medida litros-. Para la mencionada

calificación de calidad se utilizó los criterios de (Vázquez & Pérez, 2007). La calidad de las espirometrías se gradúan

según el número de maniobras y el cambio entre las mediciones FEV1, con tres maniobras aceptables: A, es el

1 FEV1 (forced expiratory volume in one second): cantidad de aire que puede sacar un individuo un segundo después de iniciar la exhalación teniendo los pulmones

completamente inflados y haciendo su máximo esfuerzo. Normalmente en el primer segundo se saca la mayor parte del aire de los pulmones, o sea de la capacidad vital

estándar internacional (cambio <150 ml); B, es aceptable y repetible (<200 ml). Con dos maniobras, C, es menos

aceptable y repetible (<200 ml); D, es menos aceptable y variable (>200 ml). Con una maniobra aceptable E, es

inadecuada y con cero maniobras aceptables es inadecuada. Se evaluaron 324 participantes con espirometría, 16.7%

de las maniobras no son aptas para evaluar si la capacidad pulmonar FEV1 es adecuada o no, por ello estas estarán

excluidas (Tabla 7).

Tabla 7. Reporte FEV1 nivel de calidad de la prueba

Nivel de Calidad de la prueba (FEV1) N=324 Porcentaje

A (Estándar internacional) 139 42.9

B (Aceptable y repetible) 31 9.6

C (Menos aceptable y repetible) 100 30.9

D y E (Inadecuadas) 54 16.7

Los resultados de la espirometrías que se muestran, son los valores graduados en calidad A, B y C del FEV12 y el

FEF2575, que es la etapa intermedia del flujo (del 25% al 75% de respiración) del primer segundo, en la cual

generalmente las personas sacan la mayoría del aire de los pulmones, es decir la capacidad vital. Se seleccionan

estas dos mediciones debido a que en la población estudiada las espirometrías no tuvieron una duración mínima de

6 segundos, por lo cual las mediciones de la Capacidad Vital Forzada (FVC)3 y Volumen espiratorio forzado en el

.

2 FEV1 (forced expiratory volume in one second): cantidad de aire que puede sacar un individuo un segundo después de iniciar la exhalación teniendo los pulmones

completamente inflados y haciendo su máximo esfuerzo. Normalmente en el primer segundo se saca la mayor parte del aire de los pulmones, o sea de la capacidad vital 3 FVC (forced vital capacity): Capacidad vital forzada (CVF): máximo volumen de aire exhalado después de una inspiración máxima (litros).

Informe Final



segundo 6 (FVC6)4 no mostrarían realmente la capacidad pulmonar de los participantes,

como sí es posible mostrarlas con FEV1.

La manera en la que se determinó si la función pulmonar es ―normal‖ o ―inferior a la

normalidad‖ fue comparando los valores encontrados en la población contra valores de

referencia del límite inferior de normalidad para FEV1, definidos por individuo según su

sexo, edad y talla, mediante la ecuación ―Lung Function Parametrer‖ (Hankinson,

Odencrantz, & Fedman, 1999)

En promedio la capacidad pulmonar de los hombres es mayor que en las mujeres como se

esperaba (FEV1: 3.359 L. vs. 2.454 L. y FEF2575: 4.092 L. vs. 3.173 L.), este

comportamiento se mantuvo por ejido. Por grupos de edad, como lo menciona la literatura,

a mayor edad el valor de FEV1 y FEF2575 disminuye tanto en hombres como en mujeres,

de igual forma se sostienen valores más altos en los hombres, por ejido la tendencia es

similar. Más del 70.0% de los participantes tienen una capacidad pulmonar normal, este

comportamiento es similar por sexo, en Nuevo León-Morelia y Delta Oaxaca, en Miguel

Hidalgo este porcentaje es ligeramente más bajo en los hombres 58.3%.

El 30.0% de capacidad pulmonar inferior a la normalidad, se explica, por un lado, por la

presencia de enfermedades respiratorias y consumo de tabaco y por otro, como lo

menciona Zurk y otros (2007), Mexicali es una de las zonas con niveles que exceden los

límites establecidos para la protección de la salud de concentración de contaminantes

atmosféricos de: bióxido de azufre (SO2), bióxido de nitrógeno (NO2), monóxido de carbono

(CO), ozono (O3) y partículas suspendidas con diámetro aerodinámico menor de 10 micras

(PM10), estas últimas se presentan en zonas con tránsito de vehículos que utilizan diesel,

erosión, caminos sin pavimentar y quemas agrícolas. La exposición a estos contaminantes

está asociada a ataques de asma, bronquitis enfermedades cardiacas y la inhalación diaria

de estos contaminantes, así sea en niveles bajos, causa reducciones en la capacidad

pulmonar (Zurk, Tzintzun, & Rojas, 2007).

Por grupo de edad y sexo, como se esperaba, el valor FEV1 de la función respiratoria es

mayor en los hombres, es consecuente con el estándar de capacidad pulmonar, que es

mayor en hombres que en mujeres. La edad y el valor de FEV1 tienen una relación inversa,

a mayor edad menor capacidad pulmonar, esto coincide con la literatura, que refiere que a

más edad la capacidad pulmonar disminuye (Tabla 8).

4FEV6 (forced expiratory volume in six seconds).

Tabla 8. Reporte espirometrías FEV1

Capacidad pulmonar

FEV1 L- FEF2575 L


Hombres Mujeres Hombres Mujeres Hombres Mujeres Hombres Mujeres

n n n n n n n n

Valor FEV1 promedio (de) 75 3.39 (0.75) 195 2.41 (0.52) 12 3.21 (0.69) 33 2.3 (0.57) 31 3.32 (0.71) 72 2.54 (0.49) 32 3.59 (0.74) 90 2.4 (0.54)

Valor FEF2575 promedio (de) 4.12 (1.25) 3.12 (0.79) 4.19 (1.52) 2.76 (0.86) 3.92 (1.11) 3.14 (0.75) 4.24 (1.26) 3.19 (0.78)

Capacidad función pulmonar normal % 72.0 73.8 58.3 69.7 74.2 73.6 75.0 75.6

Grupos de edad en años

Valor Fev1 promedio (de)

18 a 39 27 3.79 (0.70) 72 2.75 (0.48) 2 3.39 (0.77) 13 2.77 (0.59) 9 3.42 (0.76) 28 2.80 (0.45) 16 3.96 (0.55) 31 2.74 (0.47)


40 a 65 48 3.21 (0.71) 123 2.25 (0.43) 10 3.21 (0.70) 20 2.18 (0.33) 22 3.15 (0.70) 44 2.28 (0.40) 16 3.23 (0.75) 59 2.25 (0.48)


Concentración de H2S y SO2

Se muestran los resultados de las mediciones de Sulfuro de Hidrógeno y Dióxido de Azufre en las comunidades

estudiadas

246

Tabla 9. Concentraciones de Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Dióxido de Azufre (SO2) por monitores

Exposición a gases n Total n Miguel

Hidalgo n

Nuevo León /

Morelia n Delta Oaxaca

Sulfuro de Hidrógeno (H2S) ppb 44 11 17 16

Media (de) 4.47 (2.77) 3.80 (2.27) 3.58 (1.77) 5.87 (3.44)

p20 1.56 1.40 1.90 1.60

p40 2.95 3.51 2.78 4.96

p60 4.89 4.29 3.99 7.49

p80 7.28 5.31 5.76 9.49

Dióxido de Azufre (SO2) ppb 41 11 15 15

Media (de) 1.16 (1.03) 0.83 (0.24) 1.30 (1.16) 1.26 (1.25)

p20 0.57 0.58 0.56 0.51

p40 0.71 0.78 0.64 0.77

p60 0.94 0.92 1.04 0.95

p80 1.47 1.00 1.95 1.86

De acuerdo con el análisis de la concentración de gases por participante (se realizó extrapolación de los datos de los

monitores distribuidos por ejido a cada participante de acuerdo con su lugar de residencia), existe más presencia de

H2S en el ambiente que de SO2 (5.024 ppb vs. 1.167ppb), siendo Delta Oaxaca el ejido con más ppb de H2S en el

ambiente (6.424), mientras que Nuevo León-Morelia tiene más ppb de SO2 (1.52) que los otros dos ejidos (Tabla 10).

Tabla 10. Exposición a Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Dióxido de Azufre (SO2) por participante

Exposición a gases Total

N=338

Miguel Hidalgo

N=51

Nuevo León /

Morelia

N=132

Delta Oaxaca

N= 155

Sulfuro de Hidrógeno (H2S) ppb

Media (de) 5.024 (1.965) 4.054 (1.103) 4.712 (0.851) 6.424 (1.942)

p20 3.407 3.310 3.062 4.854

p40 4.132 3.874 3.590 5.207

p60 4.882 4.134 3.861 7.128

p80 7.091 4.712 4.449 8.009

Dióxido de Azufre (SO2) ppb

Media (de) 1.167 (0.595) 0.87 (0.343) 1.52 (0.725) 0.97 (0.338)

p20 0.770 0.630 0.930 0.790

p40 0.900 0.680 1.300 0.880

p60 1.110 0.800 1.520 0.940

p80 1.550 1.140 1.850 1.090

Modelo de dispersión de H2S AERMOD

Las figuras siguientes presentan los resultados de la dispersión del H2S de diciembre de 2016, emitido por el Complejo

Geotermoeléctrico Cerro Prieto. La información fue obtenida con el programa AERMOD y corresponde con las

modelaciones del comportamiento promedio de las 00:00, 06:00, 12:00 y 18:00 horas del mes.

La figura consta de cuatro imágenes, la imagen superior izquierda corresponde a las 00:00 y las líneas de

concentración representan el promedio de las concentraciones de todas las 00:00 horas del mes de diciembre. La

imagen superior derecha pertenece a las 06:00, la inferior izquierda a las 12:00 y la inferior derecha a las 18:00.

247

248

Equivalencia de concentraciones H2S

La salida del modelo genera las isolineas de concentración en µg/m3, cuya

equivalencia es: 1000 ppb = 1 ppm = 1.5 mg/m3 = 1,500 µg/m3

Figura 3. Dispersión H2S diciembre 2016 (µg/m3)

La salida de datos de AERMOD indica cambios en el patrón de vientos conforme

avanza el día, donde las zonas que más veces aparecen cubiertas por la pluma de

gases son el norte, este y el sureste de la región.

Las concentraciones de H2S que proporciona el programa de dispersión de gases

contaminantes rebasan en ocasiones la normal ambiental de California (promedio

0.030 ppm durante 1 hora). Están en la tabla 12. (Se puede consultar los estándares

de H2S para varios estados de EUA en el Apéndice 2)

Tabla 11. Concentración mínima y máxima de H2S (ppm) del modelo

AEARMOD

00:00 06:00 12:00 18:00

Mínima 0.001 0.001 0.003 0.001 Septiembre

Máxima 0.198 0.311 0.526 0.250

Mínima 0.001 0.002 0.003 0.001 Octubre

Máxima 0.143 0.199 0.602 0.110

Mínima 0.000 0.000 0.003 0.001 Noviembre

Máxima 0.051 0.116 0.922 0.093

Mínima 0.001 0.001 0.002 0.000 Diciembre

Máxima 0.127 0.147 0.842 0.214

La tabla 12 a continuación muestra las concentraciones de H2S medidas en 2010

en los distintos ejidos durante dos días.

Tabla 12. Concentraciones ambientales de H2S medidas en julio 2010 (ppm)

CP1 Delta Nuevo León Michoacán Hidalgo

Máximo 0.500 0.011 0.009 0.064 0.380

Promedio 0.027 0.001 0.001 0.004 0.030

Mínimo 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

250

Y la ilustración a continuación indica los cambios en la concentración de H2S

durante varias horas. El impacto de la pluma de gases se puede observar en la

figura que corresponde a Michoacán donde se registra un aumento súbito en la

concentración de las 03:00 – 06:00.

Figura 4. Cambios en concentración de H2S

En el componente de aire del estudio de la UNAM 2010 se midió también el SO2

ambiental con monitores continuos y se llegó a registrar una concentración máxima

de 78 ppb de SO2 (Peralta, y otros, 2013). Sin embargo, los promedios eran mucho

más bajos, del orden de 6 ppb para SO2 y 4 ppb para H2S.

Modelo de dispersión de H2S y SO2 con ALOHA

ALOHA es un programa de dispersión de gases elaborado por la Environmental

Protection Agency y es relativamente fácil de emplear, sobre todo en situaciones

donde hay ausencia de información sobre las fuentes, la meteorología, etc. Es un

modelo aproximativo, útil para dar una idea general sobre el transporte de gases

desde un punto de emisión fijo. En este caso, la información meteorológica se

extrajo de la estación de la Comisión Nacional del Agua que está en el Ejido Nuevo

León. La base de datos no está completa en el mes de marzo, así que se empleó

parte de los meses de abril y mayo para alimentar el modelo (temperatura, velocidad

y dirección del viento, intensidad de ráfagas de viento, etc.). Los datos de los ductos

de venteo se obtuvieron del estudio de Aire.

ALOHA no permite usar varios puntos de emisión, como es el caso del CGCP, pero

se puede estimar el impacto de la pluma de gases calculando un punto de emisión

equivalente‖ que corresponda con todas las emisiones del complejo.

El punto de emisión equivalente se estima de la siguiente manera y se emplea en

el programa el punto con la M más pequeña y la suma de todos los caudales: 𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻

𝑀𝑀 = 𝑄𝑄

𝜋𝜋 𝐻𝐻 = � �

𝑣𝑣2𝑑𝑑 4

Figura 5. Modelo de dispersión de acuerdo a vientos y distancias

Peor escenario: radio de impacto 10 km (círculo amarillo) y concentración máxima

0.51 ppm.

La salida del modelo indica que en el peor escenario (alta estabilidad atmosférica

con vientos muy débiles y una atmósfera inmóvil y estratificada) la pluma de gases

llegará a 10 km de distancia con una concentración de 0.51 ppm de H2S. El

programa asume que el H2S no se degrada en la atmósfera.

252

Interpolación de datos H2S y SO2

El H2S parece estar en concentraciones del orden del 8 – 10 ppb en la región del

ejido Delta. En el estudio realizado en 2010 la concentración promedio fue 1 ppb.

Las demás regiones registran una concentración promedio 4 – 6 ppb. Al parecer, la

región de mayor impacto de la pluma es en el rumbo del ejido Delta. (Figura 6).

Figura 6. Interpolación de los resultados del monitoreo para H2S

El SO2 se forma a partir de H2S; en fase gaseosa en la atmósfera la reacción de

formación de SO2 puede tardar horas, pero en la presencia de agua o material

particulado se lleva a cabo en minutos, por lo tanto se espera que la mayor

concentración de SO2 se encuentre donde hay cuerpos de agua y material

particulado suspendido en el aire.

Es probable que hacia el ejido Nuevo haya cuerpos de agua y resuspensión de

material particulado, que expliquen la zona de acumulación de SO2. No obstante,

las concentraciones están muy debajo de la norma oficial mexicana NOM-SSA- SO2

para este gas (figura 7).

Niveles de metales pesados en sangre y orina

Es importante explorar los niveles de metales pesados porque tienen un impacto

tóxico. El diagnóstico por intoxicación con arsénico (As), mercurio (Hg) y plomo (Pb)

resulta difícil, ya que la excreción urinaria de As y Hg no es un índice valorable,

debido a que la mayor proporción de As y Hg orgánico absorbido se fija de manera

muy estable en los hematíes (glóbulos rojos), mientras que el análisis en sangre

refleja la concentración mineral de las células y los órganos; por lo tanto, ambas

pruebas reflejan el nivel del mineral circulante en el momento en el que se toma la

muestra, por lo que resulta necesario contar con dichos marcadores de exposición

que permitan hacer intervenciones tempranas especialmente en las poblaciones

más susceptibles. La sangre es el mejor indicador de exposición al As, Hg y Pb a

través de fuentes como la dieta, el ambiente y la ocupación, ya que permite evaluar

con exactitud la concentración del mineral en el organismo.

La presencia de metales pesados arsénico As, Hg y Pb en sangre y orina fue

determinada por la técnica de espectrofotometría de absorción atómica, mediante

digestión ácida con horno de microondas se evaluaron en una muestra de

trabajadores de CFE. Se dispone de 100 muestras de sangre y 94 de orina, en el

Figura 7. Interpolación de los resultados del monitoreo para SO2

254

caso de estas últimas, 6 muestras no tenían la cantidad suficiente para analizarlas,

las muestras son correspondientes a los mismos participante.

El nivel de As en sangre se logra identificar hasta dos horas después de la

exposición, tiene un rango de 3 a 5 μg/L (microgramo por litro) en comunidades con

niveles de ingesta de As en agua normales y de 13 μg/L en poblaciones que tienen

una ingesta de agua con hasta 393 μg/L de As. En orina, el As se detecta de uno

hasta tres días después de la exposición, cuando se ha ingerido mariscos, el nivel

puede ser de 200 a 1700 μg/L, pero normalmente la concentración es menor 24

horas después de abstenerse de ingerir alimentos que contengan mariscos, las

concentraciones serian entre 50 y 25 μg/L. Si los niveles de As en orina superan los

200 μg/L son anormales. Una exposición ocupacional se encuentra ente 20 y 2000

μg/L. En México en personas con envenenamiento por tomar agua tienen

concentraciones de 207 μg/L As inorgánico (Martin, 2004) Según la OMS el nivel de

As en orina debe ser menor a 50 μg/L (World Health Organization, 2010).

Los niveles de Hg en sangre normales están entre 0 y 50 µg/L (Agencia para las

Sustancias Toxicas y Registro de Enfermedades , 2007). El Hg en orina es normal

hasta 50 μg/L (World Health Organization, 2010). Usualmente los niveles

permisibles de Pb en sangre son hasta 100 μg/dL (World Health Organization, 2010)

y en orina hasta 15 μg/L (Correira, Nomura, & Oliveira).

En la muestra que se analizó, se encuentran concentraciones de As en promedio

de 23.9 μg/L en sangre, no obstante se debe tener en cuenta que la dieta de la

población en estudio generalmente contiene comida de mar, lo que aumenta los

niveles de As, el promedio en orina es de 19.9 μg/L, lo que está dentro de los niveles

normales de As. En el caso de Hg los niveles son bajos y no superan los valores de

referencia tanto en sangre, como en orina. Los niveles de plomo en sangre, en

promedio son de 19.9 μg/L, están dentro de los valores estándar, en orina el

promedio es de 30.5 μg/L, teniendo en cuenta que la desviación estándar es de 21.9

μg/L.

Tabla 13. Nivel de metales pesados en sangre y orina

Nivel de metales pesados As (μg/L) Hg (μg/L) Pb (μg/L)

Muestras de sangre (N=100)

Valores de referencia <13 0-50 <100

Media (de) 23.9 (15.8) 5.76 (1.3) 19.9 (17.0)

p25 11.2 5.3 8.0

p50 18.9 5.9 12.9

p75 34.7 6.6 25.7

Muestras de Orina N=94

Valores de referencia <50 <50 <15

Media (de) 19.9 (31.5) 6.759 (0.9) 30.5 (21.9)

p25 10.4 6.3 16.4

p50 14.5 6.8 22.3

p75 16.4 7.2 37.2

256

Análisis de Mortalidad y Morbilidad Comportamiento de mortalidad y morbilidad por

Cáncer dentro de los últimos 25 años y del período 2008-2015 respectivamente en el

estado de Baja California, México.

En los últimos 25 años, la tasa de

mortalidad por cáncer en general ha

incrementado un 36% a nivel nacional.

En el Estado de Baja California el

incremento ha sido del 13% en este

mismo periodo. Un cambio similar se

observa en los distintos municipios del

estado. (Fig. a)

Sin embargo, en localidades menores a

100 mil habitantes la mortalidad por

cáncer sólo ha incrementado en 3%. En

particular dentro de las comunidades

pequeñas del municipio de Mexicali,

similares a los ejidos cercanos al

CGCP, estas tasas se han mantenido

sin variación durante el periodo, en

contraste con el 35% dentro de

poblaciones similares a nivel nacional.

(Fig. b).

Vale la pena aclarar que en la figura b,

se eliminó la curva de Tijuana, debido a

que la proporción de comunidades

pequeñas es relativamente menor y sus

indicadores se tornan muy inestables lo

que hace difícil su interpretación.

El análisis de morbilidad con base en

los egresos hospitalarios muestra un

incremento de 21 % a nivel nacional,

mientras que en el estado de Baja

California el incremento es de 38%, con

mayor carga de egresos en los

municipios de Tijuana y Mexicali,

municipios con mayor infraestructura

hospitalaria. (Fig. c)-

Fig.8*

Fig.9*

Fig.10

*Los valores de Nacional y Estatal son tasas crudas. Las tasas de mortalidad a nivel municipal están

estandarizadas por edad por el método directo, utilizando como población estándar la población estatal.

Comportamiento de mortalidad y morbilidad por Enfermedades Respiratorias no

transmisibles dentro de los últimos 25 años y del período 2008-2015 respectivamente en el

estado de Baja California, México.

La mortalidad y morbilidad por

enfermedades respiratorias no

transmisibles han incrementado a

nivel nacional y en el estado con un

34% en ambos. (Fig. a).

Observando la mortalidad en

localidades con menos de 100 mil

habitantes por esta misma causa, a

nivel nacional el incremento fue de

49.7%, mientras que a nivel del

estatal el incremento es del 3%.(Fig.

b).

Cuando hablamos de egresos

hospitalarios por enfermedades

respiratorias no transmisibles, a nivel

nacional se ha reducido un 10%.

Contrariamente en Baja California se

incrementaron estos egresos un

10% a expensas de los municipios

de Tijuana y Ensenada. Llama la

atención que Mexicali presenta una

reducción similar a la nacional (Fig.

c).

Fig. 11

258

Comportamiento de mortalidad y morbilidad por Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica

dentro de los últimos 25 años y del período 2008-2015 respectivamente en el estado de Baja

California, México.

Fig. 12

Fig. 13

Dentro de las enfermedades

respiratorias no trasmisibles,

la Enfermedad Pulmonar

Obstructiva Crónica es la de

mayor impacto y realizando la

interpretación de los

resultados, no se observaron

diferencias en el

comportamiento entre las

localidades más grandes y las

de menores de 100 mil

habitantes ya que ambas

incrementaron en un 2% para

este padecimiento. (Fig. a y b)

Hablando de morbilidad, los

egresos hospitalarios por este

padecimiento mostraron tanto

a nivel nacional como estatal

una reducción del 19.6% y 8%

respectivamente. (Fig. c)

Fig. 14

Fig. 15

260

Fig. 16

La mortalidad por enfermedad

cardiovascular, ha incrementado a

nivel nacional como en Baja

California, sin embargo, ha sido

muy heterogéneo, ya que a nivel

nacional el incremento ha sido de

39.9% mientras que a nivel Estatal

es del 8%. Los municipios con

mayor carga de mortalidad para

esta causa son Ensenada, Tecate y

Mexicali. (Fig. a)

Ahora bien, las localidades con

menos de 100 mil habitantes,

muestran un incremento del 11%,

observándose una mayor

proporción en los municipios de

Ensenada, Tecate, y Playas de

Rosarito dentro periodo estudiado,

por otro lado Mexicali ha mostrado

el menor porcentaje de incremento

dentro de esta patología en

localidades del mismo tamaño.(Fig.

b)-

Los egresos hospitalarios han

disminuido por esta causa tanto a

nivel nacional como estatal. Siendo

Mexicali, donde existe una mayor

reducción de los egresos con un

18%.(Fig. c)-

Fig. 17

Fig. 18

262

6. CONCLUSIONES

Los auto-reportes de enfermedades crónicas como hipertensión y diabetes son

más bajos que los reportados en la ENSANUT 2012. El comportamiento de las

enfermedades es el esperado de acuerdo a las características de la población

estudiada.

En general, la función respiratoria de los participantes tiene un comportamiento

adecuado y esperado de acuerdo a la edad y el sexo. Más del 70.0% de la

población tienen una capacidad pulmonar normal.

El promedio de las concentraciones de H2S fue 0.004 ppm. La norma de California

para niveles de H2S indica que no debe rebasar en promedio de 30.15 ppm en 1

hora. Los datos recolectados muestran concentraciones muy bajas, se sugiere que

se realice una nueva medición que permita hacer análisis precisos entre la

exposición a H2S y el estado de salud.

Los niveles de As, Mg y Pb en las muestras de sangre y/o orina de los trabajadores

del CGCP están por debajo de los estándares permisibles según varias

organizaciones internacionales como la Organización Mundial de la Salud y de

acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-047-SSA1-2011.

En los últimos 25 años, la mortalidad por enfermedades cardiovasculares,

respiratorias no transmisibles en el estado de Baja California muestra un

incremento similar al nacional.

Los resultados de este proyecto en buena medida confirman que las condiciones

de salud o de los patrones de morbi-mortalidad de las poblaciones cercanas al

1. CGCP, no difieren significativamente de las condiciones observadas en otras zonas

rurales de los distintos municipios de Baja California, lo que sugiere que la operación del

CGCP no ha tenido repercusiones sobre los patrones de morbilidad o mortalidad en las

poblaciones cercanas.

Fig. 19

7. RECOMENDACIONES

• Consideramos que resulta conveniente continuar con el sistema de monitoreo

permanente de niveles de exposición a H2S que actualmente se lleva a cabo por

parte de la CFE.

8. REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS

Castro-Romero, T. (2011). Evaluación del impacto ambiental del complejo geotérmico de

Cerro Prieto (CGCP) en Mexicali, Baja California. UNAM, Centro de Ciencias de la

Atmósfera. México: UNAM.

CDC, N. D. (2007). Guía NIOSH sobre entrenamiento en espirometría. (D. o. Epidemiology,

Ed.) Morgantown, Virginia, US: CDC.

Lewis , R., & Copley, G. (2015). Chronic low level hydrogen sulfide exposure and potential

effects on human health: a review of epidemiological evidence. Crit Rev Toxicol. , 45 (2).

Lim, E. (2016). Effect of environmental exposure to hydrogen sulfide on central nervous

system and respiratory function: a systemic review of human studies. Nt J Occup Environ

Health , 22 (1), 80-90.

Contec. (2012). Espirómetro CMS-SP10, Manual del Usuario. México: Contec.

Lopez-Cervantes, M. (2010). Evaluación del impacto ambiental del complejo geotérmico

Cerro Prieto (CGCP) en Mexicali, Baja California. UNAM. México: UNAM.

Correira, P., Nomura, C., & Oliveira, P. Multielement determination of cadmium and lead in

urine by simultaneous electrothermal atomic absorption spectrometry with an end-capped

graphite tube. Analytical sciences (19), 1519-1523.

264

Agencia para las Sustancias Toxicas y Registro de Enfermedades . (2007). Tox Guide for

Arsenic as CAS # 7440-38-2. Agencia para las Sustancias Toxicas y Registro de

Enfermedades .

Aguilar, M., Sotelo, M., Lara, R., Sansores, M., & Ramirez, V. (2000). Reproducibilidad del

cuestionario respiratorio Saint George en la versión al español, en pacientes mexicanos

con enfermedad pulmonar obstructiva crónica. Revista del Instituto Nacional de

Enfermedades Respiratorias , 13 (2), 85-95.

Bates, M. N. (March de 2015). Investigation of hydrogen sulfide exposure and lung function,

asthma and chronic obstructive pulmonary disease in a geothermal area of New Zealand.

PLOS ONE .

Bates, M. N., Crane, J., & Balmes, J. (April de 2013). Associations of ambient hydrogen

sulfide exposure with self-reported asthma and asthma symptoms. NIH Environ Res .

Dart, R., & Hurlbut, K. (2004). Section 10: metals. Lead. En R. Dart, E. Martin, McGuigan, I.

McGregor, A. Dawson, S. Seifert, y otros, & R. Dart (Ed.), Medical toxicology (3ra ed., págs.

1423-1431). Philadelphia, Estados Unidos de América: Lippincott Williams & Wilkins.

Hankinson, J., Odencrantz, J., & Fedman, K. (1999). Spirometric reference values from a

sample of the general U.S population. Am Respir Crit Care Med. , 159, 179-187.

Hernández, R., Fernández, C., & Baptista, P. (2010). Metodología de la investigación (5ta

ed.). Pérú: McGraw Hill.

Hiriart-Le Bert, G. (2001). Evaluación de la energía geotérmica en México. Energías

Alternas, Estudios y Proyectos (ENAL). México: Comisión Reguladora de Energía.

INEGI. (2016). Inventario nacional de viviendas 2016. Obtenido de INEGI:

http://www.beta.inegi.org.mx/app/mapa/inv/

Johnson, K., Ver Hoef, J., Krivoruchko, K., & Lucas, N. (2001). Using ArcGis Geoestatistical

Analysis. ESRI.

Martin, E. (2004). Section 10: metals. Arsenic and arsine gas. En R. Dart, E. Martin,

McGuigan, I. McGregor, A. Dawson, S. Seifert, y otros, & R. Dart (Ed.), Medical toxicology

(págs. 1393-1401). Philadelphia, Estados Unidos de América: Lippincott Williams & Wilkins.

http://www.beta.inegi.org.mx/app/mapa/inv/

Maya-González, R. (2007). Recursos geotérmicos para generar electricidad en México.

Revista Digital Universitaria , 8 (12), 4-5.

Peralta, O., Castro, T., Duron, M., Salcido, A., Celada-Murillo, T., Navarro-Gonzalez, R., y

otros. (2013). H2S emissions from Cerro Prieto geothermal power plant, Mexico, and air

pollutants measurements in the area. Geothermics (46), 55-65.

Polhemus, D. J., Calvert, J. W., Butler, J., & Lefer, D. J. (2014). The cardioprotective actions

of hydrogen sulfide in acute myocardial infarction and heart failure. Scientifica .

Secretaría de Salud; Instituto Nacional de Salud Pública. (2012). Encuesta Nacional de

Salud y Nutrición resultados nacionales 2012. México. Ciudad de México: Secretaría de

Salud; Instituto Nacional de Salud Pública.

Secretaría de Salud; Instituto Nacional de Salud Pública. (2012). Encuesta Nacional de

Salud y Nutrición resultados nacionales 2012. México. Ciudad de México: Secretaría de

Salud; Instituto Nacional de Salud Pública.

SSA. (2002). NORMA Oficial Mexicana NOM-087-ECOL-SSA1-2002, Protección ambiental

- Salud ambiental - Residuos peligrosos biológico-infecciosos - Clasificación y

especificaciones de manejo. Secretaría de Salud, México.

SSA. (2012). Salud ambiental. Criterio para evaluar la calidad del aire ambiente, con

respecto al dióxido de azufre (SO2). México: Secretaría de Salud.

Vázquez, J., & Pérez, R. (2007). Manual para el uso y la interpretación de la espirometría

por el médico. México: Asociacion Latinoamericana del Tórax.

Wang, Z. (2016). The protective effect of hydrogen sulfide on systemic sclerosis associated

skin and lung fibrosis in mice model. Springer Plus (5), 1084.

World Health Organization. (2010). Exposure to arsenic: a major public health concern.

Geneva: WHO.

Zurk, M., Tzintzun, M., & Rojas, L. (2007). Tercer almanaque de datos y tendencias de la

calidad del aire en nueve ciudades mexicanas. Secretaría de Medion Ambiente y Recursos

Naturales. Instituto de Ecología. México: INE-SEMARNAT.

266

9. ANEXOS

1. Método de muestreo

2. Estándares de EUA para Sulfuro de Hidrógeno

3. Mapas de interpolación IDW por ejido para H2S y SO2

267

ATENTAMENTE

“POR MI RAZA HABLARÁ EL ESPÍRITU”

Ciudad Universitaria, D.F., a 04 de julio de 2017

LA DIRECTORA

M. EN C. MIREYA IMAZ GISPERT

Documents

INFORME FINAL ESTUDIO DE EVALUACIÓN AMBIENTAL DEL … Evaluacion... · Informe Final Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto, en Mexicali, Baja California