Evaluacion hidrodinamica e hidrogeoquimica de la cuenca del arroyo El Barreal para establecer linea de base ambiental, con enfasis en la geoquimica del cromo

Abstract

La calidad del agua está sujeta a cambios espacio-temporales que pueden evaluarse a través de indicadores, muchos de los cuales están representados por elementos químicos que poseen valores umbrales representativos de cambios ambientales. Así los estudios del "fondo natural" de la calidad de agua constituyen una herramienta importante para detectar anomalías y facilitar la toma de decisiones en la gestión de los recursos hídricos. El objetivo de esta investigación es establecer el modelo conceptual hidrogeológico e hidrodinámico de la cuenca y elaborar un modelo numérico del flujo como base para la caracterización hidrogeoquímica, con el fin de establecer el fondo natural y la línea de base ambiental de la calidad del agua subterránea, detectando anomalías geoquínnicas especialmente las relacionadas al cromo. El área de estudio (aprox. 200 km2) se ubica en la llanura Chaco-Pampeana, en un ámbito dominantemente rural en el que se usa el agua del acuífero freático para casi todos los fines. En el sector central funciona una curtiembre que vierte sus aguas a un canal que desemboca en un humedal drenado por el arroyo El Barreal. La cuenca forma parte del valle de La Cruz, depresión tectónica entre las Sierras de Comechingones y de Las Peñas. El fuerte control estructural generó morfoestructuras modeladas durante el Pleistoceno superior-Holoceno, constituidas por bloques diferencialmente ascendidos y basculados que otorgan a la cuenca su forma de anfiteatro alargado en sentido N-S, en la que se destaca la "Depresión Central Faja Fluvial" donde se instala por afloramiento del agua freática un humedal en el que se origina el arroyo El Barreal. Los aspectos morfo-lito-estructurales condicionan las características geométricas del sistema acuífero y los aspectos hidrodinámicos e hidroquímicos. Así, el acuífero freático posee espesor muy variable (1 - 100 m), encontrándose el nivel freático entre los O y 80 m. Apoya sobre materiales acuitardos a acuicludos (limosos, limo-arenosos muy finos, cementados) o directamente sobre el basamento y está conformado por sedimentos loéssicos cuaternarios parcialmente cementados, intercalados con materiales areno-gravosos. El comportamiento hidrodinámico e hidroquímico es muy diferente en los diferentes bloques y en ambas márgenes del arroyo. El flujo circula en forma centrípeta hacia la depresión central, con gradientes hídricos del 2 al 3,6 % y velocidades del orden de 0,73 m/d en la margen izquierda, donde el agua evoluciona geoquímicamente con incremento de CE (870 a 1900 μS/cm) por disolución de sales de S042- y Cr y precipitación de CO3-. En la margen derecha los gradientes son menores al 1 °/0, las velocidades del orden 0,52 m/d y la CE disminuye en el sentido del flujo (9300 a 800 μS/cm) principalmente por ingreso de agua dulce de precipitaciones en el sector central más deprimido donde hay menor espesor de zona no saturada y materiales muy permeables El acuífero freático se caracteriza por rendimientos en general pobres si bien, debido a la baja explotación y de mantenerse el actual ritmo de extracción, no son esperables problemas de abatimiento de niveles, aspecto corroborado mediante modelación numérica del flujo. La calidad del agua en algunos sectores está fuertemente afectada por altas concentraciones de sales disueltas totales y/o arsénico, flúor y nitratos (indicador de degradación antrópica), determinándose un valor característico de fondo natural de 56,2 μg/L y 2,5 mg/L para As y F y de 12 mg/L para NO3-. Se comprobó la presencia de elementos traza en sedimentos, aguas superficiales y subterráneas de la cuenca, determinándose las mayores anomalías en el Humedal Sur vinculadas al vertido del efluente de la curtiembre. Los valores más anómalos de manganeso total se hallan en el agua subterránea en este sector (1.800 a 3.400 4/4 donde queda parcialmente retenido en sedimentos mientras que el arroyo presenta valores bajos, acordes al fondo natural (1,85 μg/L). En cuanto a cromo total, en el humedal afectado se observó, entre 2005 y 2009, un agrandamiento de la pluma contaminante debido a desplazamiento de las sales disueltas totales por transporte advectivo-dispersivo hacia la perforación más alejada del vertido y un incremento de cromo en las tres perforaciones, superando, en pequeñas concentraciones (11 - 19 μg/L), el valor característico del fondo natural de 2,6 μg/L, si bien los valores caen abruptamente aguas abajo del humedal. De los datos obtenidos en este escenario y del Cr medido en plantas y sedimentos, se infiere que el ambiente léntico, los altos pH y la condición reductora del medio contribuyen a la precipitación de cromo en compuestos insolubles y/o su retención en materia orgánica, sedimentos y plantas evitando la llegada al arroyo y al acuífero Se determinó un Kd =35,5 1/Kg para cromo total, un retardo (R) = 73 y una velocidad de transporte de 0.002 m/d. La eficiencia del humedal en la retención de cromo es del 53 -75 %. La velocidad de migración obtenida a partir de datos de laboratorio y con simulación numérica fue menor a la observada en campo, porque la concentración en el agua de las perforaciones ubicadas aguas abajo del vertido puede verse incrementada por la llegada de cromo desde superficie (y no en sentido del flujo) en épocas de lluvia, debido al desborde del efluente y también por una disminución de la capacidad de adsorción de los sedimentos del humedal luego de 30 años de vertido. Los valores calculados en función de datos de laboratorio, dado que se usaron sedimentos sin contaminar, corresponderían a la condición inicial, cuando se comenzó a verter el efluente