Evaluación de cambios hidroquímicos debido a la explotación intensiva de acuíferos: casos de estudio en México [1]

Evaluation of hydrochemical changes due to intensive aquifer exploitation: case studies from Mexico [1]


Palabras clave: Acuífero, explotación intensiva, México.


Keywords: Aquifer, intensive exploitation, Mexico.

Introducción

La sobreexplotación de los acuíferos es un problema común en el mundo y en particular en México, ya que gran parte del agua que se emplea en el país proviene del subsuelo (37%). Esto ha resultado en que 101 de los 653 acuíferos nacionales muestran los efectos negativos asociados a esta condición tales como subsidencia (hundimientos) de suelos (ver Figura 1), desaparición de lagos, humedales y manantiales, reducción del caudal base de los ríos y deterioro de la calidad del agua subterránea debida a cambios hidrogeoquímicos. Estos cambios pueden originarse principalmente por intrusión salina o por la mezcla con aguas superficiales contaminadas o con aguas fósiles. Esta reseña presenta un estudio en el que se muestran los efectos de la extracción intensiva de los acuíferos del Valle de Toluca, Salamanca y San Luis Potosí.  

 

 

 

Figura 1. Subsidencia de suelos en el Valle de San Joaquín, California. Crédito: NOAA/NGDC, B. Bradley, University of Colorado.

 

Resultados

Acuífero del Valle de Toluca

El acuífero del Valle de Toluca se localiza en el altiplano de México, y provee agua a 1.7 millones de habitantes, a 3438 fábricas y a cultivos de riego. Además, una cantidad considerable del agua extraída se exporta  a la Cd. de México. La extracción intensiva del acuífero ha causado la disminución en el nivel del agua, el hundimiento del suelo (10 cm/año en el periodo 2003-2008), así como el agotamiento de manantiales y lagunas. En relación al deterioro en la calidad del agua, se observó en especial que la salinidad y las concentraciones de metales pesados y nutrientes han aumentado. Esto se debió a la inducción de un flujo de agua regional con alto contenido de potasio y elevadas conductividad y temperatura, así como a la recarga de agua superficial afectada por actividades agrícolas, lo que provocó un incremento en las concentraciones de nitratos y sulfatos provenientes de fertilizantes. Se pudo constatar que los contenidos de Fe (2.52 mg/L), Mn (0.22 mg/L) y F (1.24 mg/L) del agua del acuífero son cercanos o superiores a los límites máximos permisibles establecidos para agua potable por la NOM-127-SSA1-1994 (0.30, 0.15 y 1.5 mg/L, respectivamente).


Acuífero de Salamanca

La ciudad de Salamanca se encuentra en el estado de Guanajuato, y se caracteriza por un intenso desarrollo industrial y agrícola. Por tal motivo, el agua del Río Lerma que atraviesa la ciudad está fuertemente contaminada por aguas residuales y municipales que se descargan sin recibir ningún tratamiento previo.  Para los 400 000 habitantes de las áreas urbanas y rurales de esta ciudad, el agua subterránea constituye la única fuente de este recurso.

En los últimos 40 años,  la extracción intensiva del agua subterránea ha producido cambios significativos en la distribución del flujo subterráneo original. Además, la presencia de capas de arcilla intercaladas en el sistema del acuífero, combinada con su sobreexplotación,  se ha traducido en un hundimiento del suelo de 6 cm/año.

El agua subterránea de la unidad intermedia del acuífero de Salamanca tiene un pH alcalino, y las concentraciones de los iones predominantes, tales como HCO3-, SO42- y Na+, así como de iones menores y elementos traza (F, As y Pb), se encuentran por encima de los límites establecidos por la normatividad mexicana para agua potable. Estos problemas de contaminación señalan que algunos efectos deletéreos de la extracción intensiva del agua, como los hundimientos y fracturas del suelo, han aumentado la vulnerabilidad del acuífero a contaminantes provenientes de fuentes puntuales y difusas. Una contaminación adicional se origina por las fugas de hidrocarburos (que contienen As y V) producidos por la refinería de PEMEX. Estas fugas, a su vez, son causadas por los hundimientos de terreno ya mencionados, que dañan los ductos. Como resultado de lo anterior, se han identificado compuestos orgánicos como cloroformo y clorobenceno en las zonas de recarga al acuífero.


Acuífero de San Luis Potosí

Las condiciones climáticas de esta región son semi-áridas, ya que la precipitación anual es de 400 mm y la evaporación potencial anual es de aproximadamente 2000mm. Como además existe un aporte muy limitado de agua superficial, la población depende casi exclusivamente de la extracción de agua subterránea [2]

Se han identificado dos unidades de acuífero, el acuífero superficial y el profundo.

La sobreexplotación del acuífero de San Luis Potosí ha producido dos conos de abatimiento, uno localizado en la zona urbana de SLP y el otro al sudeste. El fenómeno de hundimiento, vinculado a la reducción de presión del poro del acuífero profundo, ha producido daños sustanciales a algunas construcciones de importancia histórica de la zona [2].

Los análisis geoquímicos y microbiológicos del acuífero superficial indican que la calidad del agua está siendo fuertemente afectada por el flujo de agua residual utilizada en irrigación, ya que se encontraron altas concentraciones de NO3-, NO2- y microorganismos patógenos, superiores a las establecidas por la NOM-127-SSA1-1994 . Además, existen concentraciones elevadas de otros iones mayores como HCO3-, C1- y SO42-. La profundidad del nivel freático, las propiedades hidráulicas del terreno, la amplia distribución de vertederos y la difusión de contaminantes han conducido a una relación directa entre el uso del suelo y la contaminación del acuífero superficial.

Conclusiones

Los problemas de calidad del agua subterránea pueden dividirse en tres tipos:

  1. Salinización causada por el riego prolongado de cultivos con agua residual sin tratar (aumento en las concentraciones de Na+, C1- y SO42).
  2. Contaminación antropogénica causada por la inadecuada protección de acuíferos vulnerables contra descargas y/o lixiviados provenientes de actividades urbanas e industriales  (incorporación de patógenos, NO3-, SO42-, metales pesados e hidrocarburos al agua).
  3. Contaminación natural debida a la evolución del pH y el potencial redox del agua subterránea y a la disolución de los minerales de las rocas. Este problema puede agravarse por la explotación intensiva y la  inducción de agua subterránea termal. 

Si la sobreexplotación de estos acuíferos continúa y no se implementa ningún plan de recarga, la calidad del agua será inadecuada para muchos usos. Por otra parte, este deterioro podría ser irreversible. Para evitar lo anterior, es indispensable mejorar la gestión de este recurso, así como adquirir un mejor conocimiento de su naturaleza. 

Referencias

[1]Esteller, M.V., Rodríguez, R., Cardona, A., Padilla-Sánchez, L. 2012. Evaluation of hydrochemical changes due to intensive aquifer exploitation: case studies from Mexico. Environmental Monitoring Assessment 184: 5725–5741.

[2]López-Doncel, R., Mata-Segura, J.L., Cruz-Márquez, J., Arzate-Flores, J., Pacheco-Martínez, J. 2006. Riesgo geológico para el patrimonio histórico. Ejemplos del centro histórico de la ciudad de San Luis Potosí). Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, LVIII, 2:259–263. Disponible en: http://boletinsgm.igeolcu.unam.mx/bsgm/vols/epoca04/5802/(9)LopezDoncel.pdf [consultado el 18 de marzo de 2013].



[a]Licenciada en Ing. Química, actualmente estudiante del tercer semestre de la Maestría en Química de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo.