Establecimiento de criterios hidrogeoquímicos para la extracción sustentable del acuífero del Valle de Puebla, México.

Abstract

RESUMEN:

El presente estudio contiene el análisis de los resultados de la hidrogeoquímica de 98 muestras de agua de pozo tomadas en el Valle de Puebla y las zonas conurbadas, pertenecientes al llamado “Acuífero del Valle de Puebla”. Dicho acuífero es la principal fuente de abastecimiento de agua para la población del municipio de Puebla, no obstante, el incremento poblacional e industrial que se ha desarrollado en las últimas décadas en la zona metropolitana ha repercutido en el balance hidrológico del reservorio, siendo la explotación cada vez más intensa para satisfacer la demanda, la cantidad y calidad del agua ha disminuido. La investigación conjunto el análisis de parámetros fisicoquímicos, elementos inórganicos, elementos de tierras raras e isótopos estables e inestables. La integración de los resultados permitió establecer la relación entre los elementos litoestratigráficos y estructurales del sistema con la ocurrencia y distribución de los elementos químicos presentes en la matriz de agua. Los estudios geohidrológicos permitieron la identificación de los elementos estructurales y litológicos que predominan en el sistema, hallándose una fuerte influencia del sistema de fracturas y la falla La Malinche como vía de ascenso del fluido entre unidades. El análisis hidrogeoquímico 3 clases de agua en el sistema, la primera caracterizada por el contenido de carbonatos, mientras que segunda es dominada por los sulfatos y una tercera que representa un punto medio entre las dos anteriores. Los elementos inorgánicos permitieron definir que el principal origen de los elementos disueltos en el sistema proviene de la meteorización de las rocas ígneas del territorio. El alto contenido de Boro en las muestras permitió establecer que el acuífero está en contacto con fluidos hidrotermales. El análisis isotópico con base en los valores de 18O,  D y C14 permitió desarrollar las características paleoambientales de la construcción y recarga del acuífero, el cual se estableció comienza desde el Pleistoceno, conformándose la cuenca con el aporte de sedimentos provenientes de la actividad volcánica y a su vez almacenando agua del derretimiento de las capas de hielo y las precipitaciones interglaciales, esta deducción pudo corroborarse a través del registro glacial del área de estudio identificado en las morrenas del volcán La Malinche, el cual se construyó simultáneamente a los eventos periglaciales. La integración de estos resultados permitió confirmar la conexión entre la unidad más profunda con la unidad más somera, lo que causa un deterioro en la calidad por enriquecimiento de metales y solidos disueltos desde las unidades inferiores debido al grado de meteorización de las rocas por el tiempo de residencia. Los parámetros y elementos inorgánicos fueron llevados a diferentes índices de calidad para los usos y el consumo humano, de esta manera se determinó que las zonas del área metropolitana contiene los pozos con menor calidad de agua y su condición es vulnerable a incrementar el deterioro, mientras que las zonas próximas a las faldas del volcán La Malinche y el Popocatépetl representan las zonas con mejor calidad. Elementos como el B, Be, Al, K, Ca, Mn, Fe, As y SO4 se encontraron excediendo los límites máximos de concentración establecidos por la OMS, destacan por su concentración el Manganeso y el Boro, de los cuales tienen efecto toxico en altas concentraciones en la ingesta humana.

ABSTRACT:

The present study contains the hidrogeochemical analysis of 98 well water samples that were taken in the Puebla Valley and the suburban areas, belonging to the "Puebla Valley Aquifer", Mexico. This aquifer is the main source of water supply for the population of the Puebla municipality , however, the population and industrial increase developed in recent decades in the metropolitan area has had an impact on the hydrological balance of the reservoir. As exploitation is increasingly intense to satisfy the demand, the quantity and quality of water has decreased. This research has analyzed physicochemical parameters, inorganic elements, rare earth elements and stable and unstable isotopes. The integration of these results allowed to establish the relationship between the lithostratigraphic and structural elements of the system with the occurrence and distribution of the chemical elements present in the water matrix. Geohydrological studies allowed to the identification of the structural and lithological elements that predominate in the system, revealing a strong influence of the fracture system and the La Malinche fault as a way for the water to rise between units. Hydrogeochemical análisis demostrated three kinds of water in the system, the first one characterized by the carbonate content, while the second one is dominated by sulfates and a third one that represents a mixture between the two previous ones. The origin of inorganic elements dissolved in the aquifer system is mainly derived from the weathering of the igneous rocks of the territory. The high content of Boron in the samples ( >5 mg/L) allowed establishing that the aquifer is in contact with hydrothermal fluids. The isotopic analysis based on the values of 18O,  D and C14 allowed to develop the paleoenvironmental characteristics of the construction and recharge of the aquifer, which was established starting from the Pleistocene, conforming the basin with the contribution of sediments from the Volcanic activity and in turn storing water from melting ice sheets and interglacial precipitation, this deduction was corroborated through the glacial record of the study area identified in the moraines of the La Malinche volcano, which was built simultaneously with the periglacial events. . The integration of these results allowed to confirming the connection between the deepest unit and the shallowest unit, which causes a deterioration in water quality due to the enrichment of metals and solids dissolved from the lower units due to the degree of weathering of the rocks over time. of residence. The inorganic parameters and elements were brought to different quality indices for human use and consumption, thus it was determined that the areas of the metropolitan area contain wells with lower water quality and their condition is vulnerable to increasing deterioration, while that the areas near the slopes of the La Malinche and Popocateptl volcano represent the areas with the best quality. Elements such as B, Be, Al, K, Ca, Mn, Fe, As and SO4 were found exceeding the maximum concentration limits established by the WHO, Manganese and Boron stand out for their concentration, of which they have a toxic effect on high concentrations in human intake.