Evaluacion de la contaminacion por nitratos en aguas subterraneas de agroecosistemas mediante el uso de isotopos estables 15N-14N, 18O-16O, y otros solutos relacionados

Abstract

En las últimas décadas, la contaminación que afecta las aguas subterráneas constituye uno de los temas prioritarios en diversas esferas sociales. El agua subterránea del Sur de la provincia de Córdoba, alojada casi en su totalidad en acuíferos sedimentanos, no está ajena a esta problemática. Es el insumo casi exclusivo de todas las actividades (consumo humano, ganadería, agricuhtura, industria, etc.) y se constituye además en sumidero de numerosos efluentes El nitrato (NO3-) es uno de los más problemáticos y difundidos potenciales contaminantes del agua subterránea en las áreas rurales debido fundamentalmente al manejo poco apropiado de las actividades agropecuarias en relación al recurso hídrico. Si bien la descomposición de la materia orgánica (MO) natural produce NO3-, la contaminación por dicho sduto en agroecosistemas está relacionada fundamentalmente a fertilizantes y residuos ganaderos. Las técnicas isotópicas son una buena herramienta para distinguir las diferentes fuentes de aporte de NO 3 . El objetivo de esta imestigación es caracterizar el comportamiento hidrogeoquímico del acuífero libre del ecosistema rural de las cuencas Barranquita-Knutzen, identificar los procesos de contaminación por NO3 , determinar su origen y destino en el acuífero utilizando los isótopos estables 15N-14N y 18, -._16 ki O y caracterizar además otros solutos típicos y microorganismos asociados a estos escenarios de contaminación. La zona de estudio (264 km2), está conformada por 2 cuencas geológica y geomorfológicamente diferentes, una de ellas con nacientes serranas, lo que tiene una notoria incidencia en sus respecti‘os procesos hidrodinámiccs y geoquímicos El acuífero libre sedimentario apoya en general sobre el basamento, lo que le confiere un espesor variable dadas sus diferencias en profundidad, condicionadas por el fuerte control estructural. Está constituido dominantemente por materiales arenosos muy finos -limosos con diferente grado de cementación carbonática e intercalaciones de depósitos más permeables de variable espesor (paleocanales). La dirección de flujo del agua es W-E, con gradientes hidráulicos de 2% (pedemonte) a 0,7% (llanura) y velocidades de flujo de 0,01 a 0,3 m/d. El agua exhibe una evolución geoquímica normal vinculada fundamentalmente a las unidades geomorfológicas e hidrogeológicas definidas y los procesos que intervienen son disolución-precipitación de sales, intercambio catiónico, hidrólisis de silicatos y procesos redox, todos validados mediante modelación numérica. Los resultados isotópicos de 2H y 180 en agua subterránea muestran un enriquecimiento en dirección W -E, atribuido a que el agua de recarga proviene de lluvias generadas por un frente cálido húmedo del océano Atlántico, empobrecido isotópicamente por efecto continental. A esto se sumaría el efecto orográfico y las bajas temperaturas y mayores frecuencias de eventos níveos en la sierra. Los valores de NO3- medidos en agua superficial fueron bajos (2,1 a 17,0 mg/L) debido a procesos de dilución, remoción por parte de plantas y algas e incluso desnitrificación por acción bactenana En el humedal la carga de nutrientes es alta evidenciado por su estado eutrófico (OD de 3-4 mg/L, elevada DQO de 1.152 mg/1, y valor intermedio-alto de P043-). En agua subterránea, los valores de NO 3- variaron entre 3,0 y 192,5 mg/L, acordes con la presencia y variaciones de OD en el acuífero (2,9 y 7,9 mg/L). El rango de fondo natural de NO 3 en el acuífero resultó entre 3,0 y 10,1 mg/L, cuyo valor característico (percentil 0,5) es de 7,5 mg/L. Los NO3- en el acuífero, condicionados por diversos factores naturales, exhibieron fundamentalmente vinculación con el uso del terntorio. Los valores isotópicos hallados fueron entre +5,5%0 y +12,9/00 para .151\1 y entre +2,03/00 y +8,No para 5180. La comparación de los mismos con las fuentes potenciales de contaminación, sugieren que la fuente primaria de aporte de NO3 corresponde a desechos animales que han sufrido procesos de desnitnficación, interpretados del diagrama 5'5N- U318,,, lo que queda corroborado por la relación EN/E° (1,63). Dicha desnitrificación, mediada bacteriológicamente, enriquece isotópicamente el NO 3- residual y es debida a que el NO3-, luego de recorrer la zona no saturada, se encuentra con menor contenido en OD al llegar al acuífero (3-6 mg/L), si bien parte de los nitratos se mantienen en sdución y fluyen en el agua Las muestras más enriquecidas tienen alta correlación con bicarbonatos, aspecto ligado al proceso de desnitrificación. El aporte por fuente ganadera (excretas y orina animal) se corroboró con la correlación del NO3- con CI , Na, le y NH4+, además de presencia de bacterias con resistencia a antibióticos de uso veterinario y aumento de metales pesados. Sin embargo, el enriquecimiento producido por la desnitrificación, dificulta en muchos casos la discriminación de la fuente. Así, los fertilizantes industriales detectados, también sometidos a los procesos que generan fraccionamiento en el ciclo del N (amonificación, volatilización, nitrificación, desnitrificación), sufren una modificación de su marca isotópica, no pudiendo definirse a los mismos, sin ayuda de otros datos, como fuente original de aporte. Los fertilizantes se detectaron más eficazmente por la correlación positiva del NO 3- con 5042- y NH4+ (fertilizantes amoniacales, urea artificial), y el P043- (fosfato de amonio). Queda reflejado en este estudio que, por sí sólo, el dato isotópico no define con certeza total las distintas fuentes de la que proceden los nitratos, sino que se \ratifica con mayor seguridad la influencia de la contaminación derivada de residuos orgánicos, siendo fundamental además la evaluación del uso del territorio, el estudio hidrogeológico de base y la medida de otros indicadores ambientales.