Dinámica de la relación agua superficial-agua subterránea como condicionante de los procesos geoquímicos que regulan la calidad del agua

Abstract

La planicie costera del Río de la Plata se desarrolla en la margen derecha del río, en el litoral noreste y este de la Provincia de Buenos Aires y constituye una unidad geomorfológica depositada durante los eventos transgresivo - regresivos ocurridos durante el Holoceno. Desde el punto de vista socioeconómico se reconocen sectores contrastantes dentro de la planicie costera, desarrollándose en el litoral del estuario interior uno de núcleos urbanos e industriales más importantes del país. En contraposición, la planicie costera del estuario exterior es un ambiente principalmente rural donde dominan áreas de reservas naturales. Por su parte, en la planicie costera relacionada al estuario medio coexisten ambientes de reservas naturales con sectores urbanos e industriales, siendo el Polo Petroquímico de Ensenada y Berisso el de mayor relevancia. Estudios previos han descripto la fuerte variabilidad de las características geológicas y geomorfológicas de la planicie a lo largo de toda su extensión, las cuales sumadas a la dinámica mareal del estuario y a las modificaciones antrópicas, conducen a cambios en la dinámica y química del agua superficial y subterránea de este ambiente. Particularmente para la planicie costera del estuario medio, no existen antecedentes que analicen en detalle el rol que tiene la interacción entre los flujos de agua superficiales y subterráneas en los procesos geoquímicos que determinan las características ambientales tanto en zonas naturales como en las afectadas por la actividad industrial, lo que ha motivado la realización de esta tesis. En base a lo expuesto, el objetivo general de esta tesis doctoral es evaluar, mediante el uso de herramientas geohidrológicas y trazadores geoquímicos, cómo la interacción entre el agua superficial y la subterránea condiciona los procesos que determinan la calidad química del agua en el sector de planicie costera del Río de la Plata comprendido entre los partidos de Ensenada y Berisso. A modo de casos de estudio y a fin de estudiar en detalle las particularidades del sistema en condiciones naturales y modificadas por la acción antrópica, se trabajó en un sector prístino dentro de la Reserva Natural Punta Lara y en un sector fuertemente modificado por actividades industriales asociado al Polo Petroquímico. Para esto, se caracterizó geohidrológicamente la zona de estudio, considerando el clima de la región, la geomorfología, así como la hidrodinámica e hidroquímica del agua superficial y subterránea y de los sedimentos que la componen. El estudio de la dinámica del agua superficial y subterránea se abordó a partir de la relación de sus niveles, lo cual requiere de una alta frecuencia de medición en distintos periodos mareales. La composición química del agua superficial y subterránea se determinó mediante métodos estandarizados utilizando ICP-MS, técnicas volumétricas, absorción atómica y espectrofotometría, midiéndose in situ el pH y conductividad eléctrica. Los isótopos 18O y 2H se determinaron por espectroscopía laser, mientras que la actividad de 222Rn se determinó con un equipo RAD-7 y accesorios. Por otro lado, en las muestras de sedimentos se determinó el pH en pasta, el contenido de materia orgánica por pérdida por ignición, la composición química mediante ICP-OES y la composición mineralógica mediante técnicas de DRX, microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido/espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (MEB/EDAX). El área de planicie costera estudiada limita con un ambiente de llanura continental formada por los Sedimentos Pampeanos, los cuales se apoyan sobre las arenas cuarzosas de la Fm. Puelches. Hacia el estuario, los Sedimentos Pampeanos se acuñan y sobre ellos se depositan los Sedimentos Postpampeanos dentro de los que se diferencian geomorfológicamente una antigua llanura de marea y una planicie con cordones y barras litorales asociada a depósitos recientes de albardón en el sector más costero. Dentro del área de estudio, el acuífero freático está alojado tanto en los Sedimentos Pampeanos como en los Postpampeanos y el acuífero semiconfinado subyacente está contenido en la Fm. Puelches. En la llanura continental y sector de planicie costera de antigua llanura mareal la infiltración del agua de lluvia recarga directamente al acuífero freático, mientras que el semiconfinado se recarga indirectamente a partir del freático. De acuerdo a su composición química mayoritaria, el agua del acuífero freático es principalmente de tipo bicarbonatada a clorurada sódica, mientras que la del acuífero semiconfinado es de tipo clorurada sódica en todo el sector de planicie costera registrándose un aumento en los contenidos iónicos hacia el área cercana al estuario. En el área de planicie costera más litoral, donde se desarrolla la Reserva Natural Punta Lara, el acuífero freático se aloja en los sedimentos arenosos del albardón y la recarga por infiltración del agua de lluvia resulta de menor relevancia ocurriendo sólo en los eventos de lluvia mayores a 40 mm. En este sector, la inundación por flujo mareal es recurrente y constituye la principal fuente de recarga del acuífero freático. Las inundaciones mareales ingresan por el arroyo las Cañas e inundan al albardón recargando el acuífero freático y controlando la composición química e isotópica del agua superficial y subterránea. Bajo estas condiciones la composición química mayoritaria del agua superficial y subterránea es principalmente de tipo bicarbonatada sódica, con contenidos isotópicos similares al Río de la Plata. Debido a la baja salinidad de las aguas del Río de la Plata, los flujos mareales que inundan el sector de reserva producen un efecto de dilución en los contenidos iónicos del agua. Asimismo, los patrones de Elementos de Tierras Raras (ETR) normalizados a la Corteza Continental Superior (CCS) del agua subterránea del albardón y del arroyo Las Cañas, son muy similares a los determinados en el Río de la Plata y en el Río Paraná. La firma geoquímica de éste último, puede observarse también en los sedimentos del albardón costero, que presentan patrones de ETR muy similares a los del material suspendido del Río Paraná. La acreción de sedimentos aportados por la inundación de los flujos mareales, entierra progresivamente la hojarasca proveniente de la vegetación de la selva marginal. Esta materia orgánica comienza a oxidarse consumiendo inicialmente el oxígeno disuelto en el agua y, una vez que éste se agota, la oxidación progresa a expensas de la reducción de los óxi - hidróxidos de Fe y Mn dispersos en los sedimentos. Estas reacciones redox liberan protones, generando condiciones ligeramente ácidas en el agua de poro y los sedimentos, así como Fe y Mn en solución, lo cual explica las elevadas concentraciones de estos elementos determinadas en el agua. En condiciones de bajamar o pleamares por debajo del nivel freático, ocurre la descarga del agua subterránea desde el albardón hacia el arroyo Las Cañas y, por consiguiente, hacia el Río de la Plata. Bajo estas condiciones, la composición química mayoritaria del agua superficial y subterránea, al igual que con influencia mareal, es principalmente de tipo bicarbonatada sódica. Sin embargo, cuando el nivel de la marea se mantiene en cotas por debajo de la del albardón, la interacción del agua subterránea con los sedimentos produce cambios en la química del agua que tiende a incrementar el contenido en sólidos totales disueltos. Las condiciones redox reguladas por la descomposición de materia orgánica y las alternancias de aireación, producto de la oscilación de los niveles freáticos determinan la variabilidad en las concentraciones de metales disueltos (principalmente Fe y Mn) en las aguas del sector. En condiciones reductoras, tanto el Fe como el Mn son liberados al agua debido a la disolución reductiva de sus óxidos, mientras que en condiciones oxidantes forman pátinas que recubren los granos minerales en los sedimentos del albardón. En los sectores antropizados de la planicie costera, se observa una modificación de la hidrodinámica del área a través de la elevación del terreno, mediante relleno con sedimentos loessicos, y la realización de canalizaciones. Como consecuencia, la limitación de la interacción del agua subterránea con los flujos mareales, junto con el aporte de residuos y/o efluentes derivados de la actividad industrial, dieron lugar a modificaciones en la química del agua superficial y subterránea. Además, en este sector no existe una recarga del acuífero freático asociada al flujo mareal como en la Reserva Natural Punta Lara, sino que el mismo se recarga por la infiltración del agua de lluvia. En esta zona, el impacto antrópico produce una marcada variabilidad de la composición química del agua, la cual registra facies bicarbonatadas cálcicas - magnésicas a sódicas, así como un notorio incremento en las concentraciones de elementos traza derivados de la actividad industrial tales como Cu, Cr, Zn y Mn. Otros elementos que también se encuentran en concentraciones elevadas, como As y V, pueden derivar naturalmente de los sedimentos loessicos utilizados para elevar la cota del terreno. Dentro del sector industrial, se evaluó el impacto de un pasivo ambiental ubicado en el predio de la antigua fábrica de ácido sulfúrico, el cual consiste principalmente en fragmentos de azufre nativo diseminados en la superficie del predio ocupado por la fábrica y sectores aledaños. De acuerdo con la composición química mayoritaria, el agua subterránea del acuífero freático en las adyacencias al pasivo ambiental es de tipo sulfatada a mixta sódica. La disolución oxidativa de los residuos de azufre genera valores elevados de conductividad eléctrica y de sulfatos asociados con valores muy bajos de pH en el agua subterránea, lo cual favorece la disolución de óxi - hidróxidos de hierro, y da lugar a la formación de jarosita, que aparece como componente de los sedimentos o bien como recubrimientos de los granos de azufre nativo. La elevada acidez favorece además la liberación de algunos elementos traza al agua, como ETR y metales tales como Cr, Mn, Fe, Co, Ni y Zn, cuyas concentraciones son notablemente más altas que las medidas en otros sectores de la planicie costera. Se ha determinado además que el sulfato liberado por estos residuos no sólo afecta al acuífero freático, sino también al acuífero semiconfinado. Este pasivo ambiental además afecta a la composición química del agua del Canal Este, la cual es de tipo sódica mixta y ligeramente ácida. Este canal recibe aportes de un efluente que drena el pluvial del pasivo ambiental cuya composición varía de tipo clorurada sódica a sulfatada magnésica, con valores de pH generalmente ácidos. Asimismo, residuos sólidos ingresan al canal producto del arrastre de las fracciones más finas durante los eventos de lluvia en las que se reconoce, al igual que en el pasivo ambiental, un importante porcentaje de azufre nativo. Además, en el agua superficial del canal se registra la influencia del agua del Río de la Plata, dado que ambos presentan patrones de ETR similares, aunque las concentraciones son mayores en el canal debido al aporte del efluente y del pasivo ambiental. Los resultados de este trabajo constituyen una base de información hidrodinámica y geoquímica necesaria para establecer planes adecuados de manejo del recurso agua que garanticen la sustentabilidad del mismo, la preservación ecohidrológica de los distintos ambientes que integran la planicie costera, como así también el desarrollo socioeconómico del área.