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“Procesos hidrogeoquímicosparticipantes en la composición del agua
de las fuentes de abastecimiento de la delegación Iztapalapa, D.F, México”
Eloísa Domínguez Mariani, Carlos Vargas Cabrera,
Fredy Martínez Mijangos,
Eugenio Gómez Reyes, Oscar Monroy Hermosillo
ASOCIACIÓN GEOHIDROLÓGICA MEXICANA, A.C.
X Congreso Nacional de Aguas Subterráneas
“El agua en la energía, el desafío de la hidrogeología en
México”
Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Lerma,
Introducción
Explotación intensiva en la CM afecta a la cantidad, efectos en el medio y también a la calidad de agua
Eberts (2014) vulnerabilidad de los pozos de agua potable
Agua segura para el consumo humano
Derecho humano al agua, ONU(2010)
Componente Minerales
Alóctona Minerales detríticos (plagioclasa, hornblenda, hiperstena, cristobalita), vidrio volcánico, minerales arcillosos, ceniza volcánica y materia orgánica
Autóctona Precipitado de calcita bioquímica (valvas de ostrácodos y conchas de diatomeas, gastrópodos), sílice biogénica (frústulas de diatomeas), oolitos y abundante materia orgánica
Diagenética Derivados de vidrio volcánico y de minerales primarios alterados (sílice, ópalo y minerales ferromagnesianos). Ópalo-CT, cristobalita, goethita, calcita y pirita
Marco geológicomineralogía del acuitardo
Díaz-Rodríguez, 2006
Delegación Iztapalapa
15 hab/m2, 20% de la población total del DF
Condiciones iniciales
Zona lacustre en la Cuenca de
México
Hidrógrafos en la delegación
Ritmo de descenso 1.63 m/año
Abasto de agua en la Delegación
Iztapalapa
Antes de
siglo XIX
Siglo XIX
Siglo XX
Siglo
XXI
Problemática de Iztapalapa
Fuentes de suministro de agua potable (cap. instalada):
Abastecimiento con pipas
Tandeo
Disminución de caudales disponibles,
descenso de niveles de bombeo, etc.
lps
T. La Caldera 700
T. Xaltepec 630
T. Cerro de la
Estrella
1,800
63 pozos 3,150
Acuaférico Santa
Catarina
700
Total 6,280
DI, 2011
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
C. de la estrella Xaltepec La Caldera
Volumen en tanques de abastecimiento
Información del 29 de septiembre al 8 de octubre de 2015, 7 días con datos,
www. http://www.iztapalapa.df.gob.mx/htm/monitoreo.html
Composición del agua subterránea
Año Fuente
1995 Cardona y Hernández, 1995
2004 Huizar-Alvarez et al., 2004
2009 Lesser, 2009
2012 UAM, 2012
128 pozos de absorción de 14 Mm3 de agua de
tormenta sin tratamiento (Sierra de Santa Catarina
y de Cerro de la Estrella). Riego con agua residual
tratada en áreas verdes (DI, 2007).
PROCESOS
• CLORACIÓN• CARBÓN
ACTIVADO • OZONACIÓN• ÓSMOSIS
INVERSA• RAYOS
ULTRAVIOLETA
Adicionalmente:
Composición salina del agua de poro del acuitardo(Domínguez, 1997)
Existe goteo desde el acuitardo (Cruishank, 1988)
Paso de contaminantes a través de fracturas (Rudolph, 1991)
Incremento de la conductividad hidráulica (Vargas y Ortega, 2006)
Bajo el concepto de acuífero, no es problema de esta delegación sino de la cuenca entera . .
ObjetivoDefinir el comportamiento hidrogeológico e hidrogeoquímico del agua subterránea en la DI, a fin de diferenciar los procesos hidrogeoquímicos participantes
Hipótesis Explotación intensiva e inducción de flujo desde el
acuitardo superior
Condiciones de oxido reducción por materia orgánica congénita en el acuitardo
Infiltración mediante fracturas
Metodología
Revisión e interpretación de reportes técnicos, científicas y verificación de campo DI
Análisis de cortes litológicos y características constructivas de los pozos en la DI
Gestión de permisos para el acceso a pozos
Preparación de material y equipos para muestreo y medición de parámetros
Toma de muestras, en 27 pozos del SACM, antes y después del tratamiento.
Análisis de resultadosA
qu
ach
em Error analítico
Diagramas de Piper
Diagrama de Shoeller
Gráficos xy
PH
REE
QC IS
Procesos hdgqm
Modelación inversa
pe
Surf
er Configuración de
cargas hidráulicas
Construcción de perfiles
Mo
de
lo c
on
cep
tual Observaciones de
campo
Cargas hidráulicas
Composición mineralógica
Hidrogeoquímica
Dirección del flujo del agua subterránea
1. La Sierra de Santa Catarina
2. Del sur, Xochimilco
3. Del NW de la delegación
Planicie
SACM, 2011
Xochimilco
Sierra de Santa Catarina
NW
Planicie
Hidrogeoquímica
Peñón del
Marqués
Xochimilco
Sierra de
Santa Catarina
NW
Planicie
Cl (LMP, Nom 127) = 250 mg/L
Peñón del Marqués
Sierra de Santa Catarina
Xochimilco
NW
Planicie
Diagrama de Piper
Fe vs. Mn
Peñón del Marqués y
Xochimilco
Sierra de Santa
Catarina
NW
Planicie
49, X
50, X
71, Pl
33, PM
77, SC
GasesCO3
PO4
Formas de SiFeOHFeS
Edmunds et al. (2002)
Fe (LMP, Nom 127) = 0.3 mg/L
Mn (LMP, Nom 127) = 0.15 mg/L
Índices de saturación
Peñón del Marqués
Sierra de Santa Catarina
Planicie
Xochimilco
NW
Isótopos estables
Cortes et al. (1989)
Craig (1961)
Componentes de composición del agua en Iztapalapa
Metales
• Goteo desde el acuitardo, infiltraciionsuperficial
Salinidad: Cl, CE, SO4, Na, Cl,
alcalinidad, PO4
• Acuitardo o de contaminación superficial
DQO
• Infiltración de materia orgánica a partir de agua superficial o del acuitardo
CH4, CO2, H2S
• Reducción de SO4, denitrificación, oxidación de materia orgánica
• Solubilización de metales
• Turbiedad, mal aroma, formación de precipitados
• Fe(3), Mn (8), Na+ (10), Cl-(7) (pozos fuera de la Nom 127)
• Corrosión de la red de agua potable
Modelo conceptual de la mala calidad del agua
Recarga
en Sierra Santa Catarina
Infiltración desde
la planicieAporte
por goteo
Recarga
Lateral
NW de la
delegación
Recarga
ascendente
por extracción
Recarga
lateral
inducida
por bombeo
Xochimilco
Calidad del agua= f(t, i, I)
t= tiempo de extraccióni= intensidad de extracciónI= inducción de flujo , temperatura,
composición
Mejor calidad, ahora
contaminación por
fuentes diversas
Calidad?, alta
temperatura, Li, F, $$,
protección de
procesos superficiales
Sistemas de flujo intermedios y regionales,
20 y 28 °C
Sistemas locales, temperaturas frías, 18 y 20 °C
La Cuenca de México tiene fuertes problemas para cumplir con el Derecho humano al agua
Toda persona tiene derecho al acceso, disposición y saneamiento de agua para consumo personal y doméstico en forma suficiente, salubre, aceptable y asequible.
Soluciones: fuentes alternas como agua de lluvia en
escuelas, rediseño del tratamiento de agua de la red, reuso
agua de otras fuentes.
Monitoreo continuo
Generación de conocimiento en aspectos nodales
de la hidrodinámica e hidrogeoquimica
Conclusiones
La explotación intensiva del agua subterránea en la Cuenca de México, se ha desarrollado regionalmente produciendo en la Delegación Iztapalapa hasta 63 m de descenso de los niveles piezométricos en el periodo 1967-2011.
Las componentes del flujo subterráneo en 2011 y la composición química y las firmas isotópica muestran que en la Delegación Iztapalapa confluyen entradas horizontales procedentes de:
El Peñón del Marqués al N de la delegación, una zona con agua subterránea de bajo contenido iónico asociado a rocas piroclásticas.
La Sierra de Santa Catarina muestra evidencias de infiltración de agua residual por lo que ahora tiene mayor contenido.
Del sur, próxima a Xochimilco que tiene tanto la influencia del acuitardo como de la recarga de la Sierra Chichinautzin.
Del NW de la delegación, que tiene la influencia del acuitardo que contribuye a incrementar la mineralización del agua debido al elevado contenido de salinidad que contiene.
Flujo vertical procedente del acuitardo sobreyacente, inducido por el bombeo intensivo..
La unión de estos componentes producen a su vez que la composición del agua subterránea de la Planicie de la delegación sea una mezcla con elevado contenido iónico.
El agua subterránea de la delegación tiene concentraciones elevadas de Fe (0.004-0.64 mg/L), Mn (0.003-0.96 mg/L), Na+ (91-598.1 mg/L), Cl- (59-372.3 mg/L), presencia de materia orgánica expresada en términos de DQO (3.75-63.8 mg/L) y conductividad eléctrica en el intervalo de 620-2503 microS/cm.
Para el Na+, 10 pozos se encuentran fuera NOM-127-SSA1-1994 de 17 visitados, para el Cl-, 7 de 17 están fuera, para el Fe, 3 lo están, y para el Mn, 8 la superan.
SACM, niveles dinámicos?
Se calcularon los índices de saturación mediante PHREEQC, que indican la tendencia a precipitar óxidos ferromagnesianos, carbonatos, fosfatos y silicatos.
Esto explica los depósitos de color café a negro en la red de distribución de la demarcación y la turbiedad del agua extraída de pozos.
Mediante la introducción de pe=-4, se logró reproducir la presencia de gases como H2S, CH4 que se asocian con degradación de materia orgánica, que se encuentra de forma singenética en el acuitardo. Procesos asociados son la reducción de sulfatos y denitrificación. De esta manera, se explica el intenso aroma que presenta el agua subterránea de la zona de estudio.
Se ha comentado frecuentemente que los efectos asociados con la explotación intensiva son subsidencia, fracturamiento y descenso de niveles piezométricos, tambien el deterioro de la calidad del agua también se desarrolla a la par en la zona, tanto como un efecto secundario al inducir flujo desde el acuitardo, como con la infiltración de agua residual en rocas fracturadas.
En conjunto se infiere un proceso continuo de deterioro del agua subterránea que reducirá aún más la disponibilidad del recurso en la Cuenca de México.
Calidad del agua (Nom 127)
Parámetros inorgánicos
Parámetros microbiológicos
Parámetros orgánicos
Contaminantes emergentes
Considerados
hasta
el momento