dinÁmica del acuÍfero kÁrstico costero de la …...* el límite permisible para el arsénico se...

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.

Moody, D. W., Carr, J., Chase, E. B., & Paulson, R. W. (1988). National Water Summary 1986 - Hydrologic

Events and Ground-Water Quality. Water-Supply Paper 2325, United States Geological Survey,

Washington, DC 20402.

21

22