“Procesos hidrogeoquímicosparticipantes en la composición del agua

de las fuentes de abastecimiento de la delegación Iztapalapa, D.F, México”

Eloísa Domínguez Mariani, Carlos Vargas Cabrera,

Fredy Martínez Mijangos,

Eugenio Gómez Reyes, Oscar Monroy Hermosillo

ASOCIACIÓN GEOHIDROLÓGICA MEXICANA, A.C.

X Congreso Nacional de Aguas Subterráneas

“El agua en la energía, el desafío de la hidrogeología en

México”

Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Lerma,

* eloisadm@yahoo.com.mx

Introducción

Explotación intensiva en la CM afecta a la cantidad, efectos en el medio y también a la calidad de agua

Eberts (2014) vulnerabilidad de los pozos de agua potable

Agua segura para el consumo humano

Derecho humano al agua, ONU(2010)

Componente Minerales

Alóctona Minerales detríticos (plagioclasa, hornblenda, hiperstena, cristobalita), vidrio volcánico, minerales arcillosos, ceniza volcánica y materia orgánica

Autóctona Precipitado de calcita bioquímica (valvas de ostrácodos y conchas de diatomeas, gastrópodos), sílice biogénica (frústulas de diatomeas), oolitos y abundante materia orgánica

Diagenética Derivados de vidrio volcánico y de minerales primarios alterados (sílice, ópalo y minerales ferromagnesianos). Ópalo-CT, cristobalita, goethita, calcita y pirita

Marco geológicomineralogía del acuitardo

Díaz-Rodríguez, 2006

Delegación Iztapalapa

15 hab/m2, 20% de la población total del DF

Condiciones iniciales

Zona lacustre en la Cuenca de

México

Hidrógrafos en la delegación

Ritmo de descenso 1.63 m/año

Abasto de agua en la Delegación

Iztapalapa

Antes de

siglo XIX

Siglo XIX

Siglo XX

Siglo

XXI

Problemática de Iztapalapa

Fuentes de suministro de agua potable (cap. instalada):

Abastecimiento con pipas

Tandeo

Disminución de caudales disponibles,

descenso de niveles de bombeo, etc.

lps

T. La Caldera 700

T. Xaltepec 630

T. Cerro de la

Estrella

1,800

63 pozos 3,150

Acuaférico Santa

Catarina

700

Total 6,280

DI, 2011

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

C. de la estrella Xaltepec La Caldera

Volumen en tanques de abastecimiento

Información del 29 de septiembre al 8 de octubre de 2015, 7 días con datos,

www. http://www.iztapalapa.df.gob.mx/htm/monitoreo.html

Composición del agua subterránea

Año Fuente

1995 Cardona y Hernández, 1995

2004 Huizar-Alvarez et al., 2004

2009 Lesser, 2009

2012 UAM, 2012

128 pozos de absorción de 14 Mm3 de agua de

tormenta sin tratamiento (Sierra de Santa Catarina

y de Cerro de la Estrella). Riego con agua residual

tratada en áreas verdes (DI, 2007).

PROCESOS

• CLORACIÓN• CARBÓN

ACTIVADO • OZONACIÓN• ÓSMOSIS

INVERSA• RAYOS

ULTRAVIOLETA

Adicionalmente:

Composición salina del agua de poro del acuitardo(Domínguez, 1997)

Existe goteo desde el acuitardo (Cruishank, 1988)

Paso de contaminantes a través de fracturas (Rudolph, 1991)

Incremento de la conductividad hidráulica (Vargas y Ortega, 2006)

Bajo el concepto de acuífero, no es problema de esta delegación sino de la cuenca entera . .

ObjetivoDefinir el comportamiento hidrogeológico e hidrogeoquímico del agua subterránea en la DI, a fin de diferenciar los procesos hidrogeoquímicos participantes

Hipótesis Explotación intensiva e inducción de flujo desde el

acuitardo superior

Condiciones de oxido reducción por materia orgánica congénita en el acuitardo

Infiltración mediante fracturas

Metodología

Revisión e interpretación de reportes técnicos, científicas y verificación de campo DI

Análisis de cortes litológicos y características constructivas de los pozos en la DI

Gestión de permisos para el acceso a pozos

Preparación de material y equipos para muestreo y medición de parámetros

Toma de muestras, en 27 pozos del SACM, antes y después del tratamiento.

Análisis de resultadosA

qu

ach

em Error analítico

Diagramas de Piper

Diagrama de Shoeller

Gráficos xy

PH

REE

QC IS

Procesos hdgqm

Modelación inversa

pe

Surf

er Configuración de

cargas hidráulicas

Construcción de perfiles

Mo

de

lo c

on

cep

tual Observaciones de

campo

Cargas hidráulicas

Composición mineralógica

Hidrogeoquímica

Dirección del flujo del agua subterránea

1. La Sierra de Santa Catarina

2. Del sur, Xochimilco

3. Del NW de la delegación

Planicie

SACM, 2011

Xochimilco

Sierra de Santa Catarina

NW

Planicie

Hidrogeoquímica

Peñón del

Marqués

Xochimilco

Sierra de

Santa Catarina

NW

Planicie

Cl (LMP, Nom 127) = 250 mg/L

Peñón del Marqués

Sierra de Santa Catarina

Xochimilco

NW

Planicie

Diagrama de Piper

Fe vs. Mn

Peñón del Marqués y

Xochimilco

Sierra de Santa

Catarina

NW

Planicie

49, X

50, X

71, Pl

33, PM

77, SC

GasesCO3

PO4

Formas de SiFeOHFeS

Edmunds et al. (2002)

Fe (LMP, Nom 127) = 0.3 mg/L

Mn (LMP, Nom 127) = 0.15 mg/L

Índices de saturación

Peñón del Marqués

Sierra de Santa Catarina

Planicie

Xochimilco

NW

Isótopos estables

Cortes et al. (1989)

Craig (1961)

Componentes de composición del agua en Iztapalapa

Metales

• Goteo desde el acuitardo, infiltraciionsuperficial

Salinidad: Cl, CE, SO4, Na, Cl,

alcalinidad, PO4

• Acuitardo o de contaminación superficial

DQO

• Infiltración de materia orgánica a partir de agua superficial o del acuitardo

CH4, CO2, H2S

• Reducción de SO4, denitrificación, oxidación de materia orgánica

• Solubilización de metales

• Turbiedad, mal aroma, formación de precipitados

• Fe(3), Mn (8), Na+ (10), Cl-(7) (pozos fuera de la Nom 127)

• Corrosión de la red de agua potable

Modelo conceptual de la mala calidad del agua

Recarga

en Sierra Santa Catarina

Infiltración desde

la planicieAporte

por goteo

Recarga

Lateral

NW de la

delegación

Recarga

ascendente

por extracción

Recarga

lateral

inducida

por bombeo

Xochimilco

Calidad del agua= f(t, i, I)

t= tiempo de extraccióni= intensidad de extracciónI= inducción de flujo , temperatura,

composición

Mejor calidad, ahora

contaminación por

fuentes diversas

Calidad?, alta

temperatura, Li, F, $$,

protección de

procesos superficiales

Sistemas de flujo intermedios y regionales,

20 y 28 °C

Sistemas locales, temperaturas frías, 18 y 20 °C

La Cuenca de México tiene fuertes problemas para cumplir con el Derecho humano al agua

Toda persona tiene derecho al acceso, disposición y saneamiento de agua para consumo personal y doméstico en forma suficiente, salubre, aceptable y asequible.

Soluciones: fuentes alternas como agua de lluvia en

escuelas, rediseño del tratamiento de agua de la red, reuso

agua de otras fuentes.

Monitoreo continuo

Generación de conocimiento en aspectos nodales

de la hidrodinámica e hidrogeoquimica

Conclusiones

La explotación intensiva del agua subterránea en la Cuenca de México, se ha desarrollado regionalmente produciendo en la Delegación Iztapalapa hasta 63 m de descenso de los niveles piezométricos en el periodo 1967-2011.

Las componentes del flujo subterráneo en 2011 y la composición química y las firmas isotópica muestran que en la Delegación Iztapalapa confluyen entradas horizontales procedentes de:

El Peñón del Marqués al N de la delegación, una zona con agua subterránea de bajo contenido iónico asociado a rocas piroclásticas.

La Sierra de Santa Catarina muestra evidencias de infiltración de agua residual por lo que ahora tiene mayor contenido.

Del sur, próxima a Xochimilco que tiene tanto la influencia del acuitardo como de la recarga de la Sierra Chichinautzin.

Del NW de la delegación, que tiene la influencia del acuitardo que contribuye a incrementar la mineralización del agua debido al elevado contenido de salinidad que contiene.

Flujo vertical procedente del acuitardo sobreyacente, inducido por el bombeo intensivo..

La unión de estos componentes producen a su vez que la composición del agua subterránea de la Planicie de la delegación sea una mezcla con elevado contenido iónico.

El agua subterránea de la delegación tiene concentraciones elevadas de Fe (0.004-0.64 mg/L), Mn (0.003-0.96 mg/L), Na+ (91-598.1 mg/L), Cl- (59-372.3 mg/L), presencia de materia orgánica expresada en términos de DQO (3.75-63.8 mg/L) y conductividad eléctrica en el intervalo de 620-2503 microS/cm.

Para el Na+, 10 pozos se encuentran fuera NOM-127-SSA1-1994 de 17 visitados, para el Cl-, 7 de 17 están fuera, para el Fe, 3 lo están, y para el Mn, 8 la superan.

SACM, niveles dinámicos?

Se calcularon los índices de saturación mediante PHREEQC, que indican la tendencia a precipitar óxidos ferromagnesianos, carbonatos, fosfatos y silicatos.

Esto explica los depósitos de color café a negro en la red de distribución de la demarcación y la turbiedad del agua extraída de pozos.

Mediante la introducción de pe=-4, se logró reproducir la presencia de gases como H2S, CH4 que se asocian con degradación de materia orgánica, que se encuentra de forma singenética en el acuitardo. Procesos asociados son la reducción de sulfatos y denitrificación. De esta manera, se explica el intenso aroma que presenta el agua subterránea de la zona de estudio.

Se ha comentado frecuentemente que los efectos asociados con la explotación intensiva son subsidencia, fracturamiento y descenso de niveles piezométricos, tambien el deterioro de la calidad del agua también se desarrolla a la par en la zona, tanto como un efecto secundario al inducir flujo desde el acuitardo, como con la infiltración de agua residual en rocas fracturadas.

En conjunto se infiere un proceso continuo de deterioro del agua subterránea que reducirá aún más la disponibilidad del recurso en la Cuenca de México.

Calidad del agua (Nom 127)

Parámetros inorgánicos

Parámetros microbiológicos

Parámetros orgánicos

Contaminantes emergentes

Considerados

hasta

el momento