Cuenca Matanza Riachuelo. Medición del Estado del Agua Superficial y Subterránea. 2015. Parte 4

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
Informe Trimestral de Octubre-Diciembre 2015

Enero de 2016
AUTORIDAD DE CUENCA MATANZA RIACHUELO (ACUMAR)
Dirección General Técnica
Coordinación de Calidad Ambiental

1.3 MONITOREO AUTOMÁTICO Y CONTINUO DE CAUDALES Y PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS EN LA CUENCA MATANZA RIACHUELO.

En este apartado se grafican los datos acumulados, producto del monitoreo de las estaciones de control continuo y automático de caudal y calidad del agua superficial de Puente La Noria y Arroyo Cañuelas (Máximo Paz) a partir del mes de julio de 2013 y la estación Ricchieri que se puso en marcha a partir de diciembre de 2013, las cuales actualmente tienen continuidad en su operación.

Para evitar cargar el informe con gráficos individuales por estación automática y continua, se incluyen juntos los datos de las tres (3) estaciones mencionadas en una única gráfica para cada uno de las variables monitoreadas.

2. AGUA SUBTERRÁNEA

2.1. EL SISTEMA ACUÍFERO EN EL ÁREA DE LA CUENCA MATANZA RIACHUELO

La distribución y características hidrogeológicas de las formaciones geológicas Postpampeano, Pampeana y Puelche, sobreyaciendo el área de la cuenca son las siguientes:

Los sedimentos Postpampeanos se distribuyen en zonas topográficas bajas de la cuenca: valles fluviales, zona costera y de lagunas. En el área costera de la cuenca estos sedimentos se distribuyen en un ancho de 2 a 5 Km y penetran por el cauce unos 20 km. Tienen un espesor que varía de 1 m, pudiendo llegar hasta aprox. 30 m en la costa del Río de La Plata. Hidrogeológicamente se comportan como un acuitardo (los sedimentos más finos) y como un acuífero pobre (los más gruesos). Contienen agua salina y salada de origen marino, que sería la responsable de la salinidad que se observa en aquellos pozos localizados en cuenca baja que están ranurados por encima de la Fm. Puelches.

La Formación Pampeana tiene espesores entre 0 y 70 m en el área de la cuenca. Alberga un acuífero continuo de tipo libre a semiconfinado, de media a baja productividad. Esta formación recibe la recarga del agua de lluvia. Aunque localmente puede recibir agua del rio debido a la modificación de la red de flujo por los bombeos, las condiciones son mayoritariamente favorables a la descarga del mismo en los cauces y depresiones de la cuenca.

En aquellos sectores de la cuenca donde existen sedimentos Postpampeanos y Pampeanos, el conjunto de ambas formaciones se comporta como un solo acuífero, el cual es libre en su parte superior y semiconfinado en la parte inferior. Con base en esto, y a la posición y longitud de los filtros en los pozos de la red de monitoreo de ACUMAR, a este conjunto se le denominará Acuífero Superior.

En la base del Pampeano hay una capa discontinua, aunque de existencia casi generalizada en la cuenca, de limos arcillosos que separa el Acuífero Superior del Acuífero Puelche. Dicha capa se comporta en general como un acuitardo. En algunos sectores localizados en la cuenca alta no ha sido identificada en las perforaciones, o bien su espesor es muy pequeño, o texturalmente es más arenosa que limosa, lo que significa que no actúa como acuitardo en toda la cuenca. En el área de la cuenca se detectaron espesores entre 0 y 14 m.

Las arenas de la Formación Puelches forman el Acuífero Puelche. En el área de la cuenca tiene espesores entre 1 y 64 m. Constituye un buen acuífero, especialmente en la parte inferior donde es captado por numerosos pozos de explotación de las empresas prestadoras del servicio de agua potable (AySA y ABSA). El Acuífero Puelche no aflora en la CMR, por lo tanto no recibe recarga directa del agua de lluvia. Recibe agua por transferencia vertical desde el Acuífero Superior y, localmente, también desde la Fm. Paraná, que es infrayacente al mismo.

En la franja costera los sedimentos Postpampeanos se apoyan directamente sobre las arenas del Acuífero Puelche, de manera que en ese sector toda la columna de sedimentos tiene agua salada de origen marino en sus poros.

2.2. DETERMINACIÓN DE LA LÍNEA DE BASE QUÍMICA DEL SISTEMA ACUÍFERO EN EL ÁREA DE LA CUENCA

2.2.1. MARCO CONCEPTUAL

La composición química del agua subterránea y la calidad que deriva de ella, está influenciada por una serie de factores relacionados a causas naturales y antrópicas, tales como la cantidad y composición del agua de recarga, mineralogía del acuífero y la relativa actividad de los minerales, los tiempos de residencia del agua subterránea, los patrones de explotación o la existencia de agricultura, industria y actividades urbanas afectando la calidad del agua subterránea (Custodio y Llamas, 1996; Domenico and Schwartz, 1998; Appelo and Posma, 2005). En ausencia de contaminación, la química del agua subterránea refleja principalmente la composición mineralógica del terreno, y su variabilidad y grado de mineralización dependen principalmente del tiempo de residencia en el acuífero. Esta composición química, también llamada fondo químico natural y línea de base química, provee la calidad natural del agua subterránea (Edmund et al. 2003).

2.2.2. ANTECEDENTES

El actual enfoque mundial para la protección de la calidad del agua subterránea ha tomado la línea de base o fondo químico natural como un requisito previo esencial para los programas de remediación de aguas subterráneas y para la imposición de límites regulatorios (Shand et al., 2007; Custodio y Manzano, 2008). Durante los últimos quince años, varios países han avanzado en leyes y acciones para establecer la calidad de línea de base de las aguas subterráneas. En los Estados Unidos de Norteamérica, la Agencia de Protección Ambiental (EPA por sus siglas en inglés) y el Servicio Geológico (USGS por sus siglas en inglés) han estado aplicando el término baseline para la calidad natural del agua subterránea desde la década de los 90. Australia ha actualizado recientemente la Guía para la Protección del Agua Subterránea (GGP, 2013) considerada desde 1995 en el marco de la Estrategia Nacional de Gestión de la Calidad del Agua. Esta guía establece el requerimiento de identificar las “categorías de valor ambiental existentes y potenciales de las aguas subterráneas”, las cuales se determinan mediante la evaluación de línea de base de la calidad del agua subterránea. En la Unión Europea, la Directiva Marco del Agua (EC, 2000) establece el marco para la protección de los recursos con el objeto de mejorar la situación actual y prevenir cualquier deterioro ambiental futuro, y la Directiva del Agua Subterránea (EC, 2006) que establece las estrategias para prevenir, controlar y corregir la contaminación del agua subterránea sobre la base de los niveles de fondo natural y valores de riesgo.

En Argentina, la política nacional que guía la gestión de los recursos hídricos está contenida en la Ley General Ambiental (Ley 25.675, 2002) y el Régimen de Gestión Ambiental del Agua (Ley 25.688, 2002). Estas leyes establecen los objetivos y principios de la política ambiental, y las reglas para el uso y preservación del agua. En este sentido, la autoridad nacional tiene la responsabilidad de determinar los límites máximos aceptables para contaminación del agua acorde a los usos, definir guías para la recarga y protección de acuíferos, y establecer parámetros y estándares de calidad del agua. Estas dos leyes no establecen el requisito de determinar la línea de base química, pero sienta las bases para ello.

Asimismo, el Plan Integral de Saneamiento Ambiental (PISA) de la cuenca Matanza Riachuelo publicado en 2010 no cuenta con un requerimiento explicito para la determinación de la línea de base en agua subterránea. Sin embargo, el Plan de Agua Subterránea para la cuenca que se desarrolló posterior al PISA para atender esta temática, incluyó la determinación de la línea de base química basada en la generación de datos a partir de la red de monitoreo, y en la necesidad de contar con esta herramienta para monitorear la calidad y evaluar tendencias en el marco del plan de recuperación de la cuenca.

2.2.3. METODOLOGÍA

La Línea de Base Química (o Fondo Químico Natural) del sistema acuífero para el área de la cuenca fue determinada usando 1007 muestras de agua subterránea, de las cuales 570 pertenecen al Acuífero superior, 322 corresponden a la parte superior del Acuífero Puelche y 115 a la base del Acuífero Puelche. Se usaron los datos de componentes químicos mayores (Cl, SO4, alcalinidad –como CaCO3-, Na, Ca, Mg, K, NO3), componentes menores (NH3, NO2), componentes traza (H –como pH-, As, Cu, Fe, Mn, Total N, y Zn), conductividad eléctrica (CE) y temperatura (T). El número de análisis para los componentes menores y traza, son en algunos casos menores a los componentes mayoritarios debido a las diferentes frecuencias en el muestreo.

Para el Acuífero superior y parte superior del Acuífero Puelche se analizaron las muestras de los 44 pozos distribuidos en 29 sitios perteneciente a la primera etapa de la red de monitoreo de ACUMAR. Los análisis fueron realizados por el Laboratorio de Ingeniería Sanitaria de la Universidad Nacional de La Plata (LIS-UNLP) en el periodo 2008 – 2009 y por el Instituto Nacional del Agua (INA) desde 2010. Las muestras fueron tomadas siguiendo los procedimientos estándares internacionales para muestreo de agua subterránea, los cuales son detallados en las especificaciones técnicas del contrato entre ACUMAR e INA. La alcalinidad, conductividad eléctrica y temperatura fueron medidas en el sitio. Los análisis fueron realizados según la metodología de la American Public Health Association. Todos los análisis usados tienen errores de balance iónico menores a 20%, y el 67% de los análisis usados tienen errores menores al 10%.

Las muestras correspondientes a la base del Acuífero Puelche pertenecen a 25 pozos de abastecimiento de AySA muestreados entre 2003 y 2010. Estos fueron seleccionados por su cercanía a los pozos de la red de ACUMAR y considerando la disponibilidad de los datos constructivos (la posición de los filtros es fundamental para conocer la porción muestreada del acuífero). Con respecto a los componentes traza, la mayoría estos análisis reportaron concentraciones por debajo del límite de detección (que coinciden con los límites de los estándares de calidad para agua potable). Por esto, el único componente con valores significativos es el As. Los análisis usados tienen errores de balance iónico más bajos que 10%.

Teniendo en cuenta que la única guía disponible para determinaciones prácticas de línea de base química de agua subterránea son las establecidas para los países de la Unión Europea, este estudio se realizó siguiendo dicha metodología (Müller et al. 2006, Shand et al. 2007, Wendland et al. 2007, Hinsby et al. 2008, Coetsiers et al. 2009).
Para determinar los rangos de concentraciones característicos de la línea de base, se realizaron cálculos estadísticos básicos, curvas de frecuencia acumulada y diagramas de caja. Adicionalmente se analizó la variabilidad espacial y temporal de la composición química a las tres profundidades estudiadas.

El valor de concentración superior de la línea de base para cada componente se estableció en el percentil 90. El percentil 90 se recomienda para conjuntos de datos menores a 60 puntos de muestreo, o cuando los impactos humanos no pueden ser excluidos de los datos (o no totalmente). Este último aspecto fue considerado en la fase de preselección de datos; de esta manera las muestras con error de balance iónico mayor a 10% y contenidos de nitrato mayor a 10 mg/L fueron eliminadas del conjunto de datos. La concentración de 10 mg/L de nitrato en agua subterránea se reconoce internacionalmente (cuando no hay determinaciones de los contenidos naturales de nitrato) como el límite más allá del cual, el contenido de nitrato se debe a contaminación.

Considerando la existencia de sedimentos marinos con agua congénita y agua marina instruida en sedimentos continentales en la costa de la cuenca, se determinan dos valores de límite superior de la línea de base para el Acuífero Superior y para la parte superior del Acuífero Puelche; esto es, un valor para la costa y un valor para el resto de la cuenca.

2.2.4. DETERMINACIÓN DE LOS NIVELES DE LÍNEA DE BASE DEL SISTEMA ACUÍFERO Y SU VARIABILIDAD EN EL ÁREA DE LA CUENCA

El análisis de datos revela que la composición química del agua subterránea es muy estable en términos de facies químicas y grado de mineralización en la mayoría de los pozos estudiados y que los cambios observados son muy sutiles en general. La mayoría de las aguas a las tres profundidades (Acuífero superior, y techo y base del Acuífero Puelche) y en los dos periodos (seco y húmedo) son Na-HCO3 y con grado de mineralización similares. Por lo tanto, las aguas subterráneas en el Acuífero Puelche tienen la firma química del Acuífero Superior en la mayor parte de la cuenca. Esto sugiere que la transferencia vertical de agua desde el acuífero superior al Puelche ocurre en casi toda la cuenca, si bien hay cuestiones particulares. En la franja costera el agua del Acuífero Puelche es salina o salada, de tipo Cl-Na, y tiene valores de CE de hasta 50 mS/cm. El origen de la salinidad en esa zona resulta de la mezcla con el agua marina antigua contenida en esa parte de la formación como consecuencia de las transgresiones marinas holocenas. Se identificó otra zona donde las aguas del Acuífero Puelche son salinas (con valores de CE que oscilan entre 2 y 4 mS/cm), y de tipo químico ClSO4–Na y SO4Cl-Na, la cabecera del río Matanza, en los partidos de Cañuelas y Las Heras. El origen de la salinidad del agua subterránea en esa zona está siendo estudiada y es parte de los resultados a presentar próximamente.

Además, en la mayor parte de la cuenca la química del agua subterránea no experimenta cambios estacionales apreciables. Los cambios están en relación a los procesos de recarga / evapotranspiración.

Los valores estadísticos de las variables físico-químicas se resumen en la Tabla 2.1 y Figuras 2.1. y 2.2. Para los componentes cuyo contenido en el agua subterránea no está influenciado (o no significativamente) por fuentes de contaminación, el rango de valores de concentración definidos por los percentiles 10 y 90 son considerados como los niveles de línea de base (tabla 2.1.).

Los contenidos de la mayoría de los componentes mayores (Cl, SO4, NO3, Na, Ca, Mg) es de entre tres y cuatro órdenes de magnitud en el Acuífero Superior y parte superior de Acuífero Puelche, mostrando grandes coeficientes de dispersión, incluso mayores en el Acuífero Superior. Las muestras disponibles de la base del Acuífero Puelche (que representan sólo el centro y las zonas bajas de la cuenca, donde se concentran los pozos AySA) muestran una variación estrecha de sólo uno o dos órdenes de magnitud, para los principales componentes excepto NO3. Esta baja variabilidad de las concentraciones a esta profundidad se puede atribuir al hecho que las muestras provienen de pozos de explotación, donde los patrones de la red de flujo son más estables proveyendo agua desde las mismas líneas de flujo y en iguales proporciones.

Todos los componentes principales, excepto el NO3, muestran concentraciones mayores en el Acuífero Superior que en la parte superior del Acuífero Puelche, y mucho más grande que en la parte inferior del último. Con excepción del Na y SO4, las muestras del Acuífero Superior y de la parte superior del Acuífero Puelche tienen valores estadísticos bastante similares para los componentes principales, mientras que las muestras de la base de Acuífero Puelche son diferentes (figura 2.1.). El rango de valores de Na disminuye al aumentar la profundidad, aunque la mediana estadística es más grande en la parte superior del Acuífero Puelche que en el Acuífero Superior y en la base del Puelche Acuífero (aunque el último se aplica sólo para la zona de la cuenca donde se concentran los pozos de AySA) (Figura 2.1.). El SO4 es el único componente con el mayor rango de variación (y valor de la mediana) en la parte superior del Acuífero Puelche (Figura 2.1.).

La mayoría de las muestras en el Acuífero Puelche tienen contenidos significativos de NO3, con valores máximos comparables a las del Acuífero Superior: 230 mg/L en el Acuífero Superior; 270 mg/L en la parte superior del Acuífero Puelche y 119 mg/L en la parte inferior del último. Sin embargo, el valor de la mediana es más pequeño en la base del Puelche. En ambos acuíferos, los mayores contenidos se encuentran en la parte media y baja de la cuenca donde no hay agricultura, pero si una densa población con servicio de saneamiento incompleto. Las concentraciones de NO3 y su distribución explicarían la existencia de mecanismos permitiendo una rápida transferencia de agua subterránea desde el Acuífero Superior al Acuífero Puelche. El mecanismo más probable es el flujo vertical descendente en la parte baja y media de la cuenca inducido por la extracción intensiva y concentrada de agua subterránea en la parte baja del Acuífero Puelche.

Los rangos de concentraciones de alcalinidad, K y pH son discretos en los dos acuíferos y decrecen con la profundidad.

Los parámetros estadísticos de componentes menores (NH3, NO2) y los componentes traza reportados por encima de sus respectivos límites de detección en muestras de la red de ACUMAR (como, Fe, Mn, Cu, Zn, y N total) muestran valores muy próximos en el Acuífero Superior y parte superior del Acuífero Puelche (Figura 2.2).

El As es el único componente con valores reportados por encima de los límites de detección en las muestras de los pozos de AySA. Comparando las tres profundidades, el As es más abundante en la parte superior del Acuífero Puelche.

2.2.5. EL LÍMITE SUPERIOR DE LA LÍNEA DE BASE DEL SISTEMA ACUÍFERO EN EL ÁREA DE LA CUENCA

El límite superior de las concentraciones de la línea de base natural está determinado por el percentil 90. Considerando la influencia de la geología en la calidad del agua subterránea, particularmente la existencia de agua marina del Holoceno en los sectores de la costa, se determinan dos valores como límite superior de la línea de base natural (o Fondo Químico Natural) para los acuíferos Superior y Puelche.

En el Acuífero Superior, los pozos 6F y 29F están perforados en los Sedimentos Postpampeanos de origen marino, y en la parte superior del acuífero Puelche el pozo 6P está perforado en sedimentos continentales afectados por la ingresión marina. De esta manera, el agua marina está presente en ambos acuíferos en la parte baja de la cuenca. Los valores calculados del percentil 90, incluyendo y excluyendo los datos de estos pozos se muestran en la Tabla 2.2. Como se observa, la inclusión de los pozos 6F, 29F y 6P en la estimación de los límites superiores para la línea de base de las aguas subterráneas produce valores algo más altos para casi todos los componentes principales, pero especialmente para la CE y Cl. Por lo tanto, se ha considerado razonable determinar dos diferentes límites superiores para ambos acuíferos: uno para la zona costera y otro para el resto de la cuenca (Tabla 2.2). Dado que las muestras disponibles para la base del acuífero Puelche no cubren toda el área de la cuenca, no es razonable proponer límites de referencia superiores para este nivel acuífero.

2.3. CONCLUSIÓN Y PRÓXIMOS PASOS

Los resultados presentados son representativos de las condiciones reales de la cuenca. Esto con base en la homogeneidad de la composición química de las aguas subterráneas de la mayor parte de la cuenca y cuencas vecinas, en el hecho que las diferencias químicas aparecen concentradas en el área de la costa y en la cuenca alta, y en el análisis de la serie de cuatro años de datos químicos disponibles del Programa de Monitoreo de ACUMAR.

Los datos del Programa de Monitoreo de ACUMAR disponibles desde 2012 han sido analizados con el fin de revisar los niveles y límite superior de la línea de base aquí desarrollada. Los resultados serán presentados y discutidos en el próximo informe. Esto proveerá un escenario hidroquímico de línea base en el área de la cuenca, adecuado para evaluar tendencias.

2.4. REFERENCIAS

Appelo CAJ, Postma D. Geochemistry, groundwater and pollution. 2nd edition. CRC Press, 2005. 668 pp.
Coetsiers M, Blaser P, Martens K, Walraevens K. Natural background levels and threshold values for groundwater in fluvial Pleistocene and Tertiary marine aquifers in Flanders, Belgium. 2009; Environmental Geology, 57 (5): 1155-1168.

Custodio E, Manzano M. Groundwater quality background levels. In: Groundwater Science and Policy. An international Overview. Quevauviller P, (ed.). RSC, Cambridge, 2008. p. 193-216

Custodio E, Llamas MR. Hidrología subterránea. Volume 1. Ediciones Omega, Barcelona, 1996. 1224 pp.

Domenico PA, Schwartz FW. Physical and chemical hydrogeology. Volume 1. Wiley, 1998. 506 pp.

European Community. Directive 2006/118/EC of December 12 2006 of the European Parliament and of the Council on the protection of groundwater against pollution and deterioration. Official J Eur Union 2006; L372:19–31.

European Community. Directive 2000/60/EC of October 23 2000 of the European Parliament and of the Council establishing a framework for Community action in the field of water policy. Official J Eur Communities 2000; L327: 1–72.

Edmunds WM, Shand P, Hart P, Ward RS. The natural (baseline) quality of groundwater: a UK pilot study. Science of the total Environment 2003; 310(1-3): 25-35.

GGP. Guidelines for groundwater protection in Australia. National Water Quality Management Strategy. Australian Government. 2013. 81 pp. Available at: http://www.environment.gov.au/system/files/resources/2c1e1e7c-e57b-4971-8b41-adc6b1b2eb73/files/nwqms-groundwater-quality-protection-guidelines.pdf.

Hinsby K, Condesso de Melo MT, Dahl M. European case studies supporting the derivation of natural background levels and groundwater threshold values for the protection of dependent ecosystems and human health. Science of the total Environment 2008; 401:1–20.

Müller D, Blum A, Hookey J, Kunkel R, Scheidleder A, Tomlin C, Wendland F. Final proposal of a methodology to set up groundwater threshold values in Europe. Specific targeted EUresearch project BRIDGE (contract No SSPI-2004-006538)-report D18. 2006. Available at:
hhttp://www.hydrologie.org/BIB/Publ_UNESCO/SOG_BRIDGE/Deliverables/WP3/D18.pdf.

Shand P, Edmunds WM, Lawrence AR, Smedley PL, Burke S. The natural (baseline) quality of groundwater in England and Wales. British Geological Survey Research Report Nº RR/07/06 and Environment Agency Technical Report NC/99/74/24; 2007. p. 72.

Wendland F, Berthold G, Blum A, Elsass P, Fritsche JG, Kunkel R, Wolter R. Derivation of natural background levels and threshold values for groundwater bodies in the Upper Rhine Valley (France, Switzerland and Germany). Desalination 2007; 226 (1-3): 160-168.