DINÁMICA DEL ACUÍFERO KÁRSTICO COSTERO DE LA …...* El límite permisible para el arsénico se...
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Tuxtla Gutiérrez, Chiapas (UNICACH)
16 de octubre del 2015
Lisa Heise · Antonio Cardona Benavides · Erik I. Salazar Perales· Eduardo H. Graniel Castro
DINÁMICA DEL ACUÍFERO KÁRSTICO COSTERO DE LA PENÍNSULA DE YUCATÁN, MÉXICO
†
CONTENIDO
Introducción
Justificación
Antecedentes
Objetivos
Zona de estudio
Metodología
Resultados
Conclusiones
Referencias
2
INTRODUCCIÓN
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CONAGUA-CONACYT S0012-2010-02
Clave de Registro: 148167
Período 2011-2015
Responsables: Dr. Eduardo H. Graniel Castro
Germán Giácoman Vallejos
“Evaluación de la calidad del agua subterránea que subyace a la ciudad
de Mérida y su impacto en la zona costera del estado de Yucatán”
Manejo sustentable de los recursos de agua subterránea
3
†
Fuertes impactos del cambio
climático sobre el ciclo hidrológico
(Kumar, 2012)
JUSTIFICACIÓN
4
Fuentes
naturales y
antropogénicas PROBLEMA
Contaminación
del acuífero
La alta permeabilidad del material
geológico y las condiciones climáticas
favorecen la alta dinámica de infiltración
y recarga y que el acuífero kárstico sea
muy vulnerable a la contaminación
sup
osic
ión
es
Análisis hidrogeológico e hidroquímico para entender el funcionamiento del
sistema de flujo, identificar impactos de la contaminación y el estado actual
CAMBIO CLIMÁTICO
ANTECEDENTES
5
Problema severo no
por cantidad sino por
calidad de agua
• infiltración de agua residual por fosas sépticas inadecuadas (Febles-Patrón & Hoogesteijn, 2008)
• ausencia de sistema centralizado para el tratamiento de aguas residuales (Marín et al., 2000)
• uso del acuífero como cuerpo receptor de aguas residuales (Marín et al., 2003)
• afectación de gran parte del acuífero por intrusión salina (Bauer-Gottwein et al., 2011)
Importancia ACUÍFEROS KÁRSTICOS 20-25 % de la población mundial depende del servicio
ecosistémico, agua dulce, proporcionado por
sistemas hidrológicos kársticos (Ford & Williams, 2007)
Factores que deterioran la calidad del agua en el Estado de Yucatán
FOTO Conexión al CC
CAMBIO CLIMÁTICO
OBJETIVOS
6
Analizar datos
meteorológicos
Caracterizar la dinámica del
sistema de flujo y su respuesta
a la recarga natural e inducida
incluyendo el estado actual de
los impactos de contaminación
Determinar
evolución espacial y
temporal de carga
hidráulica y flujo
Medir flujo
de descarga
Determinar variaciones en
espesor y profundidad
de la zona de mezcla
Analizar
composición físico-
química del agua
OBJETIVOS
7
Analizar datos
meteorológicos
Caracterizar las dinámicas del
sistema de flujo y su respuesta
a la recarga natural e inducida
incluyendo el estado actual de
los impactos de contaminación
Determinar
evolución espacial y
temporal de carga
hidráulica y flujo
Medir flujo
de descarga
Determinar variaciones en
espesor y profundidad
de la zona de mezcla
Analizar
composición físico-
química del agua
CAMBIO
CLIMÁTICO
impactos/consecuencias/adaptación co
nse
rvació
n
Garantizar calidad y cantidad del agua
fundamental servicio ecosistémico
bajo impactos del cambio climático
y para una población creciente
ZONA DE ESTUDIO
8
Área de 1600 km² del acuífero kárstico transfronterizo con extensión
de 165 000 km² que subyace a México, Guatemala y Belize
POZOS DE OBSERVACIÓN
9
20° 50’ y 21° 21’ N
89° 50’ y 89° 20’ O
Go
ogl
e E
arth
an
d A
rcM
ap 1
0.1
(IN
EG
I, 2
013)
10
Calidad de agua
Hidráulica
METODOLOGÍA
METODOLOGÍA
11
Datalogger Tubo-PVC Cinta eléctrica
A
B
C
Nivel laguna
Punto alto de tubería
Sedimento
Carga hidráulica
Tubo-P
VC
Hidráulica
METODOLOGÍA
12
Calidad de agua
Hydrolab MS5
Cada 1-3 meses
Muestreo
Sep y Feb
Agua subterránea
Agua meteórica
Laguna
Mar
• Conductividad Eléctrica
• Sólidos Totales Disueltos
• Temperatura
• pH
• Potencial Redox
• Oxígeno Disuelto
Parámetros
físico-químicos
Zona de
Mezcla
• Metales Pesados
• Elementos Traza
• Cationes
• Aniones
• Coliformes
IN SITU LABORATORIO
ICP-MS
Volumetría
Espectrofotometría
Absorción atómica
Registro cada metro
perfiles de calidad
Filtro de membrana
Toma de muestra
a diferentes
profundidades
13
Calidad de agua
Hidráulica
RESULTADOS
RESULTADOS
14
Hidráulica
Agosto 2012 Noviembre 2012
Enero 2013 Mayo 2013
Dir
ecc
ión d
e flu
jo
15
Influencia de la marea
Carga hidráulica Descarga Carga hidráulica
-0.50
-0.45
-0.40
-0.35
-0.30
-0.25
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
4:48 6:43 8:38 10:33 12:28 14:24 16:19 18:14 20:09
Car
ga
hid
ráu
lica
[m
snm
]
Hora
12 de Julio 2012
Marea
Manantial 4Manantial 1
Manantial 6
Manantial 7
-0.50
-0.45
-0.40
-0.35
-0.30
-0.25
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
4:48 6:43 8:38 10:33 12:28 14:24 16:19 18:14 20:09
Car
ga
hid
ráu
lica
[m
snm
]
Hora
10 de Marzo 2013
Un día después de cuarto menguante Un día antes de luna nueva
0
1
2
3
4
5
6
7
4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12D
esca
rga
[L/s
] Hora
10 de Marzo 2013
RESULTADOS Hidráulica
16
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
27.60
27.62
27.64
27.66
27.68
27.70
27.72
Hyd
rau
lic
Hea
d [
mas
l]
Wat
er T
emp
erat
ure
[°C
]
Date
Water Temperature
Hydraulic Head
3,000
3,200
3,400
3,600
3,800
4,000
4,200
4,400
0
10
20
30
40
50
60
70
Ele
ctri
cal
Con
du
ctiv
ity[µ
S c
m-1
]
Pre
cip
itat
ion
[m
m]
Date
Precipitation
Electrical Conductivity
Datalogger Pozo Chalmuch
RESULTADOS Hidráulica
RESULTADOS
17
Calidad de agua
0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000
0
10
20
30
40
50
60
Dep
th [
m]
Electrical Conductivity [µS/cm]
Apr 2012
May 2012
Aug 2012
Nov 2012
Jan 2013
Mar 2013
27.75 28 28.25 28.5 28.75 29
0
10
20
30
40
50
60
Dep
th [
m]
Temperature [°C]
6 6.5 7 7.5 8
0
10
20
30
40
50
60
Dep
th [
m]
pH [units]
0 1 2 3 4 5 6 7
0
10
20
30
40
50
60
Dep
th [
m]
Dissolved Oxygen [mg L-1]
-50 50 150 250 350 450
0
10
20
30
40
50
60
Dep
th [
m]
ORP [mV] Zona no saturada
Agua dulce
< 1.400 µS cm-1
Zona de mezcla
Agua salada > 14.000 µS cm-1
5 m
41 m
50 m
Ro
bin
ove
et
al. (1
958)
& M
oo
dy
et a
l. (1
988)
Hydrolab Pozo Matemáticas
18 0 2,000 4,000 6,000 8,000
0
5
10
15
20
25
30
35
Dep
th [
m]
Electrical Conductivity [µS/cm]
Dzidzilché
1,000 1,500 2,000 2,500
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Dep
th [
m]
Electrical Conductivity [µS/cm]
Bomberos
Apr 2012
May 2012
Aug 2012
Nov 2012
Jan 2013
Mar 2013
0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Dep
th [
m]
Electrical Conductivity [µS/cm]
Sierra Papacal
700 900 1,100 1,300 1,500
0
5
10
15
20
25
Dep
th [
m]
Electrical Conductivity [µS/cm]
Anicabil
0 5,000 10,000 15,000 20,000
0
10
20
30
40
50
Dep
th [
m]
Electrical Conductivity [µS/cm]
Cheuman
0 10,000 20,000 30,000 40,000
0
10
20
30
40
50
60
Dep
th [
m]
Electrical Conductivity [µS/cm]
Ucú
RESULTADOS Calidad de agua
Hydrolab Conductividad eléctrica
19
RESULTADOS Calidad de agua
Muestreo
Parámetros Límite
[mg L-1]
Somero
[%]
Intermedio
[%]
Profundo
[%]
Manantiales
[%]
Laguna
[%]
TDS 1000 41.7 19.4 100.0 100.0 100.0
Dureza 500 29.2 8.3 90.0 87.5 50.0
Na+ 200 37.5 11.1 100.0 100.0 100.0
Cl- 250 54.2 11.1 100.0 100.0 100.0
N-NO3 10 0.0 19.4 0.0 0.0 0.0
SO4= 400 0.0 0.0 70.0 0.0 0.0
As* 0.025 0.0 0.0 50.0 0.0 0.0
Hg 0.001 0.0 0.0 70.0 25.0 50.0
Pb 0.01 4.2 5.6 45.0 0.0 0.0
* El límite permisible para el arsénico se ajusta anualmente, se tomó en cuenta el último valor de la Nota 2 (2005)
Parámetros que exceden los límites de la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994
CONCLUSIONES
20
Reducir el impacto nocivo por contaminación natural y antropogénica sobre el acuífero
para mantener el equilibrio de los ecosistemas vulnerables y sus servicios ecosistémicos
Relación muy directa y dinámica entre recarga natural y carga hidráulica
La carga hidráulica en los pozos artesianos refleja la influencia directa
de la marea y de las variaciones del nivel medio del mar
Garantizar el funcionamiento y la dinámica de los ecosistemas costeros muy sensibles a
modificaciones pequeñas originadas por el cambio ambiental global
Incrementar la resiliencia y adaptación de sistemas socioecológicos ante el cambio climático
IMPACTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO
MAYOR RETO
Evitar alteración de los ciclos biogeoquímicos perjudicando los servicios ecosistémicos
BIBLIOGRAFÍA
Bauer-Gottwein, P., Gondwe, B. R., Charvet, G., Marín, L. E., Rebolledo-Vieyra, M., & Merediz-Alonso,
G. (2011). Review: The Yucatán Peninsula karst aquifer, Mexico. Hydrogeology Journal, pp. 507-524.
Ford, D., & Williams, P. (n.d.). Karst Hydrogeology and Geomorphology. John Wiley & Sons, p. 576.
INEGI. Instituto Nacional de Estadística y Geografía (2004). Información vectorial.
Kumar, C. P. (octubre 2012). Climate Change and Its Impact on Groundwater Resources. International
Journal of Engineering and Science, Vol. 1(5).
Marín, L. E., Pacheco, J., & Escolero, O. (2003). Groundwater as a socio-economic constraint: the Yucatan
Peninsula, Mexico example. RMZ - Materials and Geoenvironment, 50, No. 1, pp. 217-219.
Marín, L. E., Steinich, B., Pacheco, J., & Escolero, O. A. (2000). Hydrogeology of a contaminated sole-
source karst aquifer, Mérida, Yucatán, México. Geofísica Internacional, pp. 359-365.
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Events and Ground-Water Quality. Water-Supply Paper 2325, United States Geological Survey,
Washington, DC 20402.
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