Procesos condicionantes de la calidad del agua subterránea en las zonas de borde continental del acuífero costero medanoso: aplicaciones al abastecimiento de agua en poblaciones rurales y al sustento de áreas naturales

Abstract

La franja costera del litoral Atlántico bonaerense está constituida por un sistema de barreras litorales, espigas y playas interiores que evolucionaron a partir del último máximo glacial y que hoy siguen su evolución. El área de estudio se centra en el ambiente comprendido entre Punta Médanos-Punta Rasa, el cual presenta depósitos de crestas de playa asociados a la migración norte de las espigas litorales, a los que se sobreimponen depósitos de médanos y mantos arenosos. Todos estos depósitos se comportan como acuíferos constituyendo ambientes geohidrológicos donde las condiciones geomorfológicas e hidrolitológicas favorecen el almacenamiento de agua dulce de relevancia tanto para la población local como para las áreas naturales protegidas que allí se encuentran. Entre estos depósitos, los médanos costeros han sido ampliamente estudiados hidrogeológicamente, no entrando en detalle sobre los procesos geoquímicos que regulan la composición química del agua. Sin embargo, las acumulaciones de arena hacia el borde continental de estos depósitos, si bien son más delgadas, también son de suma importancia ya que el agua subterránea alojada en ellas es explotada para su consumo por las poblaciones rurales. Por otro lado, en el extremo norte de las espigas arenosas se encuentra la Reserva Natural Punta Rasa donde existen pequeñas lagunas costeras que interaccionan con el flujo mareal que proviene de la zona de mezcla entre el Río de la Plata y el Mar Argentino. Cabe destacar que todas estas unidades constituyen ambientes extremadamente frágiles donde pequeños cambios naturales o antrópicos pueden deteriorar la calidad y cantidad del recurso hídrico. Acorde a esa problemática es objetivo general de la tesis, estudiar los procesos que condicionan la química del agua subterránea en zonas de borde continental del acuífero costero medanoso de la costa de Buenos Aires entre los 36°18’S y 36°52’S. La metodología abordada implicó una primera etapa de recopilación de antecedentes y caracterización climática, una segunda etapa de definición de redes de monitoreo puntuales a través del estudio geomorfológico del área, para luego poder realizar las tareas de campo y su posterior procesamiento en laboratorio y por último el análisis de los resultados obtenidos en gabinete. Para ello se identificaron periodos de déficit y excesos hídricos a partir de balances hídricos. Se definieron y digitalizaron unidades geomorfológicas en un sistema de información geográfico (SIG) utilizando cartas topográficas, imágenes satelitales y TandDem-X90 Digital Model, las cuales fueron verificadas en campo. A partir de ello, y siguiendo criterios de variación espacial y temporal asociadas a la migración de la espiga, se diseñaron y realizaron 3 redes de monitoreo (Sur, Central y Norte). Cada red consta de puntos de monitoreo de aguas subterráneas (molinos y freatímetros) y superficiales (laguna costera, mar, cañadas). La construcción de los freatímetros permitió muestrear y caracterizar granulométrica y mineralógicamente a los sedimentos, tomar muestras de agua subterránea somera para su análisis y medir los niveles freáticos. Los monitoreos de la red fueron programados estacionalmente, desde noviembre-2017 a junio-2019. Las muestras de agua subterránea fueron tomadas mediante bombeo o extracción con bailer procurando realizar el purgado previo de los pozos, y las muestras de agua superficial se tomaron directamente del cuerpo de agua. La recolección, preservación y análisis químicos de las muestras de agua fueron realizados siguiendo métodos estandarizados, midiéndose in situ la conductividad eléctrica, temperatura y pH del agua. Los resultados obtenidos indican que las unidades geomorfológicas que componen a las espigas se caracterizan por presentar granulometría y mineralogía poco variables. Principalmente son arenas finas compuestas por clastos de cuarzo, feldespatos, plagioclasas, anfíboles, piroxenos, líticos, fragmentos de conchillas, óxidos (magnetita) e hidróxidos de hierro. Por otro lado, se destaca la presencia de evaporitas (halita, yeso) en forma de eflorescencias salinas. La importancia hidrogeológica de los distintos depósitos arenosos radica en que al ser unidades de alta permeabilidad facilitan la rápida infiltración del agua de lluvia. Allí, la recarga ocurre preferencialmente en periodos de excesos hídricos (entre abril y octubre) produciendo ascensos en el nivel freático. A su vez, el análisis de los flujos mareales permitió definir que en el sector norte del área de estudio, la recarga del agua subterránea se origina no solo por las precipitaciones sino también por la fuerte influencia mareal. Asimismo, se observó que la morfología y topografía de los depósitos arenosos condicionan la salinidad del agua, siendo dulce en aquellos de expresión topográfica más elevadas (médanos sobreimpuestos y mantos arenosos). Mientras que, en las crestas de playa, las cuales son topográficamente más bajas, el agua subterránea es salobre en aquellas ubicadas actualmente en zonas continentales y salina en las que presentan influencia mareal (ubicadas en el sector Norte). La composición química del agua subterránea está controlada por características propias de cada unidad geomorfológica. En el Sector Sur y Central, donde se desarrollan las mismas unidades geomorfológicas, la salinidad y composición química del agua subterránea es muy similar, mientras que en el Sector Norte las crestas de playa tienen influencia mareal, lo que produce marcados cambios en la salinidad y química del agua. En base a esto se generaron dos modelos conceptuales en donde se resumieron los principales procesos y variables que influyen en la composición química del agua de cada sector y unidad geomorfológica. En el modelo del Sector Sur y Central la recarga del agua subterránea es producto de la rápida infiltración del agua de lluvia. Esta característica queda evidenciada en los valores de isótopos estables de la molécula de agua, los que son similares a los de la lluvia local o registran en ocasiones porcentajes muy bajos de evaporación previa a la infiltración. La composición química del agua queda entonces condicionada por la interacción del agua con los sedimentos. En las unidades de médanos sobreimpuestos y mantos arenosos, el agua de lluvia que infiltra reacciona con el CO2(g) presente en la zona no saturada y genera HCO3- y H+. Estos últimos propician la disolución de los carbonatos presentes en los sedimentos dando lugar a facies químicas de tipo Ca-HCO3. Por su parte, en las crestas de playa (actualmente en posición continental), el agua de lluvia al infiltrar reacciona con las sales solubles (yeso, halita) presentes en el suelo, aportando iones en solución (Cl-, Na+, SO4-2 y Ca+2) y generando así mayor variabilidad en las facies hidroquímicas, desde Na-Cl a Na-HCO3. Los bajos entre las crestas presentan facies Na-HCO3 y funcionan como sitios de descarga local y reciben también el aporte directo de agua de lluvia. En el modelo del Sector Norte, la dinámica y la química del agua está fuertemente condicionada no solo por el aporte de las lluvias sino principalmente por la inundación mareal. Estos dos aportes se evidencian en la señal isotópica donde los valores de isótopos estables de la molécula de agua presentan valores asociados a una señal isotópica entre la lluvia local y el agua de mar. De esta manera, la composición química del agua está dominada por facies Na-Cl que responden no sólo a la mezcla de agua meteórica con agua de mar sino también a procesos de disolución de sales que se precipitan superficialmente por evaporación total del agua mareal en periodos de déficit hídrico. La evaporación y precipitación de sales y su posterior disolución ya sea por agua de lluvia como por agua mareal, está condicionada por los periodos de excesos o déficits hídricos, así como también por las pleamares. La influencia de varios factores (climáticos y mareales) conlleva a una elevada variabilidad en la salinidad y el contenido iónico del agua superficial y subterránea. Respecto a la calidad química del agua subterránea, en el caso de los médanos sobreimpuestos y mantos arenosos ésta muestra valores aceptables en cuanto a la concentración de iones mayoritarios, resultando una restricción el alto contenido natural de arsénico, hierro y manganeso. El aporte de As, podría atribuirse a la alteración del vidrio volcánico o a la desorción desde óxidos e hidróxidos de Fe y Mn. Con respecto al Fe y Mn, éstos pueden ser aportados por la alteración de minerales ferromagnesianos (como piroxenos o anfíboles) u óxidos e hidróxidos de hierro – manganeso. En cuanto a la calidad química en las crestas de playa ubicadas en zonas continentales, predominan aguas con contenidos no aceptables para uso humano, registrando concentraciones elevadas de distintos iones, tanto mayoritarios como minoritarios. Los resultados obtenidos en esta tesis permitieron generar información geohidrológica e hidrogeoquímica en zonas carentes de antecedentes. Esta información constituye un insumo básico en el manejo de los recursos hídricos de la región.