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UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO INGENIERIA DE MINAS
CARACTERIZACIÓN DE LA INTERACCIÓN AGUA SUPERFICIAL / AGUA SUBTERRÁNEA POCO PROFUNDA EN LA PARTE BAJA DE LA CUENCA DEL RÍO LIMARÍ, A TRAVÉS DEL USO DE HERRAMIENTAS HIDROQUÍMICAS
E ISOTÓPICAS.
ELIZABETH ANDREA JOFRÉ SAPIAIN
Memoria para optar al Título de
INGENIERO CIVIL AMBIENTAL
Comisión Revisora:
Dr. Ricardo Oyarzún L. – Profesor Guía
Dr. Jorge Oyarzún M.
Dr. Hugo Maturana C.
La Serena, Noviembre 2011
AGRADECIMIENTOS
Agradezco en primer lugar a mi profesor guía, Ricardo Oyarzún, por su
consideración, apoyo, orientación y comprensión en el desarrollo de mi memoria, y
al proyecto CHI 8029 “Implementación y Evaluación de Técnicas Isotópicas e
Hidrogeoquímicas para el Manejo Sustentable de Recursos Hídricos en Cuencas
Áridas del Norte de Chile”.
A los profesores, Jorge Oyarzún y Hugo Maturana, por su ayuda y orientación en
el desarrollo de este estudio.
Dirección de Obras Hidráulicas, y al Sr. Gustavo Freixas de la Dirección General
de Aguas por su disposición en la entrega de información.
Finalmente, a mi familia por su apoyo y comprensión en cada etapa de mi vida
académica.
DEDICATORIA
Este trabajo está dedicado a:
A mis Padres, por su amor, esfuerzo
y dedicación en mi crianza y
enseñanza.
A mi Mamá Lidia, por sus años
dedicados a mí.
A mi esposo Pablo, nos encontramos
en la mitad del camino, para terminar
de recorrer juntos esta bella etapa de
mi vida.
A mis hijos, Benjamín y Sofía, que
llegaron en el lugar y momento
indicado.
A la familia ICA, gracias por tan bellos
y felices momentos vividos.
A los profesores, Hugo Maturana,
Jorge Oyarzún y Ricardo Oyarzún,
gracias por crear tan hermosa
carrera, sus conocimientos los
seguiré plasmando en el lugar que
me encuentre.
Elizabeth Jofré Sapiain
CONTENIDOS
RESUMEN ............................................................................................................... 1
ABSTRACT ............................................................................................................ 2
1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 3
2 OBJETIVOS ......................................................................................................... 9
3 MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................. 10
3.1 Área de Estudio ............................................................................................ 10
3.1.1 Clima ...................................................................................................... 10
3.1.2 Hidrografía .............................................................................................. 11
3.1.3 Geomorfología ........................................................................................ 12
3.1.4 Geología e Hidrogeología ....................................................................... 12
3.1.5 Actividades Económicas ......................................................................... 15
3.2 Campaña de Obtención de Datos ................................................................. 17
3.3 Análisis Isotópico ......................................................................................... 24
3.3.1 Deuterio y Oxígeno 18 ........................................................................... 24
3.3.2 Radón 222 .............................................................................................. 25
3.3.3 Análisis preliminar de Recarga .............................................................. 26
3.4 Análisis de la Información .......................................................................... 27
3.4.1 Métodos Gráficos ................................................................................... 27
3.4.2 Métodos Estadísticos ............................................................................. 28
3.4.2.1 Métodos Estadísticos Simples ......................................................... 28
3.4.2.2 Métodos Estadísticos Multivariados ................................................. 28
4 RESULTADOS Y DISCUSIONES ...................................................................... 32
4.1 Grupo Final de Datos Analizados ................................................................. 32
4.2 Hidroquímica ................................................................................................. 35
4.2.1 Análisis Estadístico Simple Descriptivo .................................................. 35
4.2.2 Análisis Gráfico: Variaciones Espaciales ................................................ 35
4.2.2.1 Parámetros de Terreno .................................................................... 38
4.2.2.2 Cationes Mayores ............................................................................ 42
4.2.2.3 Aniones Mayores ............................................................................. 46
4.2.2.4 Metales ........................................................................................... 54
4.2.3 Análisis Gráfico: Diagramas Ternarios ................................................. 58
4.2.4 Análisis Gráfico: Diagramas Stiff ........................................................... 62
4.2.5 Análisis Gráfico: Diagramas Araña para Aguas Superficiales. .............. 66
4.2.5.1 Río grande ...................................................................................... 66
4.2.5.2 Río Hurtado .................................................................................... 66
4.2.5.3 Estero El Ingenio ............................................................................ 67
4.2.5.4 Río Limarí ....................................................................................... 68
4.2.5.5 Estero Punitaqui ............................................................................. 69
4.2.6 Relaciones concentración–profundidad para aguas subterráneas. ....... 71
4.3 Isótopos ...................................................................................................... 75
4.3.1 Análisis Preliminar General ................................................................... 75
4.3.2 Análisis Particulares .............................................................................. 82
4.3.2.1 Razón δ 2H / δ18O ........................................................................... 82
4.3.2.2 Relaciones Valor- δ Altura, aguas superficiales ............................. 84
4.3.2.3 Relaciones Valor- δ Profundidad, aguas subterráneas ................... 86
4.4 Análisis químico – isotópico .......................................................................... 93
4.4.1 Análisis Gráfico Simple, variación espacial ........................................... 93
4.4.2 Análisis Isotopía Radioactiva ............................................................... 102
4.4.3 Estimación de la Tasa de Recarga en aguas subterráneas ................. 108
4.5 Análisis Multivariado ................................................................................. 110
4.5.1 Análisis de Cluster ............................................................................... 110
4.5.2 Análisis de Componentes Principales ................................................. 118
5 CONCLUSIONES ............................................................................................. 121 REFERENCIAS ................................................................................................... 124 ANEXOS ............................................................................................................. 129
Anexo A ..................................................................................................... 130
Anexo B ..................................................................................................... 131
Anexo C ..................................................................................................... 132
Anexo D ..................................................................................................... 138
Anexo E ..................................................................................................... 140
Anexo F ...................................................................................................... 143
Anexo G ..................................................................................................... 148
Anexo H ..................................................................................................... 153
Anexo I ....................................................................................................... 154
Índice de Tablas
Tabla 1: Número de muestras ........................................................................... 17
Tabla 2: Identificación de los puntos de muestreo. ............................................ 18
Tabla 3: Caudales de los ríos en los meses de campañas ................................. 19
Tabla 4: Metodología de Análisis ....................................................................... 23
Tabla 5: Ubicación de estaciones de muestreo de aguas lluvias ....................... 27
Tabla 6: Concentraciones medias mundiales ..................................................... 28
Tabla 7: Errores analíticos para cada punto de muestreo .................................. 33
Tabla 8: Porcentaje de datos censurados para los diferentes parámetros obtenidos del total de análisis (muestras) ........................................................... 34
Tabla 9: Estadísticos descriptivos agua superficial ............................................. 36
Tabla 10: Estadísticos descriptivos agua subterránea ....................................... 37
Tabla 11: Clasificación de aguas por subcuencas. ............................................ 62
Tabla 12: Líneas meteóricas locales .................................................................. 75
Tabla 13: Líneas de tendencia aguas superficiales y subterráneas ................... 79
Tabla 14: Concentraciones de 222Rn (Bq/m3) determinadas en aguas superficiales y aguas subterráneas obtenidas en diferentes estudios .............. 103
Tabla 15: Estimación tasa de recarga en aguas subterráneas ......................... 109
Tabla 16: Promedios de parámetros químicos e isótopos para cada grupo ..... 111
Tabla 17: Peso de cada parámetro en los cuatro componentes principales significativos, los valores propios, varianza explicada y varianza explicada acumulada de cada componente principal ........................................................ 118
Tabla 18: Resumen de interpretación de los tres primeros componentes principales ......................................................................................................... 119
Índice de Figuras
Figura 1: Mapa de ubicación Provincia del Limarí, donde se destaca el área de estudio .................................................................................................................. 11
Figura 2: Mapa geológico parte baja de la cuenca del Río Limarí ........................ 13
Figura 3: Ubicación de sitios de muestreo de agua superficial y subterránea ...... 20
Figura 4: Detector electrónico RAD H2O ............................................................... 25
Figura 5: Variación espacial de pH en agua superficial ....................................... 38
Figura 6: Variación espacial de pH en agua subterránea ..................................... 39
Figura 7: Conductividad eléctrica en agua superficial y subterránea ................... 40
Figura 8: Variación de la conductividad eléctrica y pH en agua superficial y subterránea .......................................................................................................... 42
Figura 9: Calcio, magnesio y sodio en aguas superficiales y subterránea ........... 43
Figura 10: Razón Ca/Mg en agua superficial y subterránea ................................ 44
Figura 11: Razón Ca/Na en agua superficial ....................................................... 45
Figura 12: Razón Ca/Na en agua subterránea ...................................................... 46
Figura 13: Sulfato en agua superficial y subterránea ........................................... 47
Figura 14: Cloruro en agua superficial y subterránea .......................................... 49
Figura 15: Bicarbonato en agua superficial y subterránea ................................... 50
Figura 16: Nitrato (expresado como nitrógeno) en agua superficial .................... 51
Figura 17: Nitrato (expresado como nitrógeno) en agua subterránea ................... 52
Figura 18: Sulfato, cloruro y bicarbonato en aguas superficiales y subterráneas……………………………………………………………………………...53
Figura 19: Razón SO4/Cl en aguas superficiales y subterráneas ......................... 54
Figura 20: Hierro en agua subterránea ................................................................. 55
Figura 21: Boro en agua superficial y subterránea ............................................... 57
Figura 22 Diagrama de Piper para aguas superficiales ........................................ 59
Figura 23: Diagrama de Piper para aguas subterráneas ...................................... 60
Figura 24: Diagrama de Piper para los promedios de cada subcuenca ................ 61
Figura 25: Diagrama de Stiff en aguas superficiales ............................................ 63
Figura 26: Diagrama de Stiff en aguas subterráneas ............................................ 64
Figura 27: Diagrama de Stiff con todos los puntos de muestreo ........................... 65
Figura 28: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en la subcuenca del Río Grande y la media mundial ..................................................... 66
Figura 29: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en la subcuenca del Río Hurtado y la media mundial .................................................... 67
Figura 30: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en estero El Ingenio y la media mundial ................................................................................... 68
Figura 31: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en Río Limarí y la media mundial ................................................................................................ 69
Figura 32: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en Estero Punitaqui y la media mundial ................................................................................ 70
Figura 33: Promedio de cada subdivisión de la cuenca del Río Limarí y la media mundial ................................................................................................................. 70
Figura 34: Relaciones entre la profundidad de la bomba - zona ranurada y las concentraciones de sulfato, cloruro y nitrato ........................................................ 72
Figura 35: Relaciones entre la profundidad del pozo y las concentraciones de sulfato, cloruro y nitrato ......................................................................................... 74
Figura 36: Señales isotópicas de precipitaciones año 2009 ................................. 75
Figura 37: Señales isotópicas de precipitaciones año 2010 ................................. 76
Figura 38: Resultados señal isotópica en todos los puntos de muestreo .............. 77
Figura 39: Resultados señal isotópica en todos los puntos de muestreo .............. 78
Figura 40: Resultados señal isotópica en agua superficial ................................. 80
Figura 41: Resultados señal isotópica en agua subterránea ................................. 82
Figura 42: Razón 2H/18O en agua superficial ........................................................ 83
Figura 43: Razón 2H/18O en agua subterránea ..................................................... 84
Figura 44: Relación entre altura del punto de muestreo y la señal isotópica de deuterio (δ2H) en agua superficial .......................................................................... 85
Figura 45: Relación entre altura del punto de muestreo y la señal isotópica de oxígeno 18 (δ18O) en agua superficial .................................................................... 85
Figura 46: δ2H en agua subterránea. δ2H en agua subterránea con exclusión de puntos .................................................................................................................. 87
Figura 47: δ18O en agua subterránea. δ18O en agua subterránea con exclusión de puntos .................................................................................................................. 88
Figura 48: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad del pozo: δ2H ........................................................................................................ 89
Figura 49: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad del pozo: δ18O ...................................................................................................... 90
Figura 50: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad de la bomba: δ2H ................................................................................................. 91
Figura 51: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad de la bomba: δ18O ................................................................................................ 92
Figura 52: Cloruro y δ2H agua superficial ............................................................... 94
Figura 53: Cloruro y δ18O agua superficial ............................................................. 94
Figura 54: Cloruro y δ2H agua subterránea ........................................................... 95
Figura 55: Cloruro y δ18O agua subterránea ......................................................... 95
Figura 56: Relación cloruro e isótopos estables ..................................................... 99
Figura 57: Relación Sulfato e isótopos estables en aguas superficiales .............. 100
Figura 58: Relación sulfato e isótopos estables con exclusión de E3 .................. 101
Figura 59: Valores de 222Rn (Bq/m3) determinados en muestras obtenidas en aguas superficiales y aguas subterráneas en la cuenca del Río Limarí ............... 104
Figura 60: Variación de la actividad de 222Rn en el segmento longitudinal del Río Limarí ................................................................................................................... 105
Figura 61: Variación de la actividad de 222Rn en el segmento longitudinal del Estero El Ingenio - Río Limarí .............................................................................. 106
Figura 62: Variación de la actividad de 222Rn en el segmento longitudinal del Río Hurtado - Río Limarí ............................................................................................. 107
Figura 63: Dendograma grupos subdivididos ....................................................... 110
Figura 64: Porcentaje de muestras de agua superficial y subterránea para cada grupo .................................................................................................................... 111
Figura 65: Promedios de las concentraciones de los parámetros químicos y el pH para cada grupo ................................................................................................... 114
Figura 66: Diagrama de Piper para clusters ......................................................... 115
Figura 67: Promedio de razones isotópicas para cada grupo .............................. 116
Figura 68: Distribución espacial de los distintos grupos en la cuenca ................. 117
Figura 69: Ubicación de los grupos obtenidos en el análisis de clusters según los componentes principales ..................................................................................... 120
1
RESUMEN
La presente memoria expone los resultados de un estudio hidroquímico e isotópico
de las aguas superficiales y subterráneas de la cuenca hidrográfica del Río Limarí,
para establecer así el grado de interacción entre ambas. El estudio incluyó dos
muestreos, realizados respectivamente en Abril y Noviembre del 2010. El trabajo
expuesto fue realizado como parte de las actividades del Proyecto CHI 8029
“Implementación y Evaluación de Técnicas Isotópicas e Hidrogeoquímicas para el
Manejo Sustentable de Recursos Hídricos en Cuencas Áridas del Norte de Chile”,
financiado por la Agencia Internacional de Energía Atómica, y coordinado por el
Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de La Serena.
Entre los principales resultados obtenidos destaca la influencia de la actividad
minera y agrícola en el Estero El Ingenio, especialmente en las concentraciones
de SO4 y N-NO3, el efecto de los embalses sobre las aguas de los Ríos Grande,
Hurtado y Limarí, y la influencia de la cercanía a la costa sobre el Estero Punitaqui
y Rinconada de Punitaqui.
Finalmente, se logró establecer que existe interacción entre aguas superficiales y
subterráneas en todas las subcuencas del Limarí, con excepción de Rinconada de
Punitaqui, la cual los resultados confirman su origen y recarga directa por
precipitación atmosférica. Los resultados obtenidos y la concordancia tanto en
aguas superficiales como en aguas subterráneas indican la gran utilidad del uso
simultáneo de herramientas químicas, isotópicas y del análisis multivariado para
establecer cierto grado de interacción.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
2
ABSTRACT
This graduation work describes the results of a hydrochemistry and isotopic study
of surface water and groundwater at the Limarí River hydrographic basin, in order
to establish the degree of interaction between them. The study comprised two
sampling campaigns, performed in April and November 2010. The study was
carried out as part of the activities of the CHI 8029 Project “Isotopic and hydro-
geochemistry techniques for the sustainable management of water resources in an
arid watershed of north Chile”, funded by the International Atomic Energy Agency,
and coordinated by the Mining Eng. Department of the University of La Serena.
Among the main results stand out the influence of mining and agriculture in the
Ingenio creek, especially in the concentrations of SO4 and N-NO3, the effect of
reservoirs on the Grande, Limarí and Hurtado Rivers, and the influence of the
proximity to the coast on the Punitaqui creek and Rinconada de Punitaqui
Finally, it was established that there is interaction between surface water and
groundwater in all the subbasins of Limarí River, with exception Rinconada de
Punitaqui where the results are consistent with its direct origin and by atmospheric
precipitation. The results obtained and the concordance in both surface water and
groundwater indicate the great utility of the simultaneous use of chemical, isotopic
and multivariate analysis to establish the degree of interaction.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
3
1 INTRODUCCIÓN Actualmente la escasez de recursos hídricos en nuestro país ha llevado a tener un
creciente interés en su gestión, tanto en aspectos de cantidad como de calidad. En
el caso de la región de Coquimbo, es de gran importancia este tema, por ser una
zona de características climáticas de tipo árida a semiárida. Especial relevancia
adquiere esto en la Cuenca del Río Limarí, la cual ha sido declarada agotada en
términos de sus recursos hídricos superficiales, es decir, que no se pueden
otorgar nuevos derechos de aguas (Álvarez y Oyarzún, 2006). Esta situación y la
creciente demanda de recursos hídricos en la zona, relacionados
mayoritariamente con el aumento de superficie plantada (desarrollo agrícola), y en
menor volumen para la minería, han llevado a la preocupación por parte de las
autoridades y de los usuarios sobre el uso de aguas subterráneas y la gestión
integrada de recursos hídricos.
Para poder sustentar los diferentes usos que se le da al agua, en particular en la
actividad agrícola que alcanza una superficie regada de aproximadamente 70.000
hectáreas, la Cuenca del Limarí cuenta con uno de los mejores sistemas de
almacenamiento y distribución de agua para riego del país, con tres embalses
interconectados que forman parte del Sistema Paloma, dando a la provincia un
gran potencial en cuanto a desarrollo agrícola, capacidad y seguridad de riego.
(Gutiérrez, 2007). Estos tres embalses acumulan en conjunto 1000 millones de
metros cúbicos (Mm3) y junto a éstos existe una red de 466 canales que permiten
la distribución de este recurso (DGA, 2008).
Teniendo en cuenta lo señalado, es importante conocer la interacción entre aguas
superficiales y subterráneas para así establecer balances entre dichos
componentes del sistema hidrológico y poder así determinar los límites
sustentables de extracción, especialmente de las aguas subterráneas, para
asegurar el abastecimiento de los derechos actualmente otorgados, logrando así
un manejo sostenible de los recursos hídricos.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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Cabe señalar que respecto a la interacción que existe entre los cauces naturales y
los acuíferos en la Cuenca del Limarí, hay poca información, sólo la obtenida por
las explotaciones de pozos, usando el método de Jenkins, en las que se han
obtenido valores de interacción que varían desde un 60% a un 99% del caudal del
pozo (es decir, entre un 60% y un 99% del caudal bombeado por el pozo proviene
desde el cauce superficial) (DGA, 2008). Esta información lleva a confirmar en
parte que los acuíferos se presentan interconectados con los cursos superficiales,
siendo en algunos casos afluentes y en otros casos influentes, dependiendo de las
características fisiográficas de la cuenca y de las áreas de recarga (SERPLAC,
1979). Por lo tanto, es relevante conocer esta relación más en detalle, para así
establecer si la disponibilidad de uno se ve afectado por efecto de la extracción del
otro, evitando el uso ineficiente y poco sustentable del agua, en una zona donde la
escasez del recurso es importante, y muchas veces un factor limitante para el
desarrollo de actividades como agricultura y minería.
Según Álvarez (2006), es esencial el estudio sistemático de las relaciones de
interferencia río-acuífero para dar a instituciones como la Dirección General de
Aguas (DGA) y a los usuarios, las herramientas necesarias que permitan realizar
una correcta gestión volumétrica de las aguas de la cuenca. Una opción considera
el uso tanto de expresiones analíticas como de modelos numéricos para la
estimación de la relación agua superficial – agua subterránea. Sin embargo, el uso
de cualquiera de las dos herramientas mencionadas se condiciona a la
disponibilidad de información de terreno (niveles piezométricos, caudales, etc.).
Entre los diferentes métodos y técnicas existentes, los trazadores ambientales han
probado ser excelentes indicadores de los patrones espaciales y temporales de
los intercambios río-acuífero (Constantz et al. 2003), entendiéndose por
trazadores ambientales a “constituyentes disueltos, isótopos, o propiedades físicas
del agua que ocurren en forma natural y que son usados para rastrear el
movimiento del agua a través de una cuenca”. Los trazadores ambientales son de
utilidad cuando su concentración en el agua subterránea es relativamente
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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uniforme y significativamente diferente a aquélla del agua superficial (Cook et al.,
2003). Así, trazadores ambientales típicamente usados son, entre otros,
(a) aniones y cationes mayores, (b) isótopos estables de la molécula de agua
como (18O) y (2H), y (c) isótopos radioactivos como el radón (222Rn)
(Winter et al., 1998).
Uno de los métodos a considerar es utilizar las características hidroquímicas, tanto
de componentes mayoritarios como de minoritarios, e isotópicas (estables y
radioactivos) del sistema en cuestión (Baskaran et al., 2009). En efecto, diversos
estudios muestran la utilidad en el uso de esta información, tanto química e
isotópica, ya que son herramientas que pueden caracterizar en forma integrada
sistemas río – acuífero y su interacción (Cook et al., 2003; Yidana et al., 2008;
Green & Stewart 2008; Carvajal, 2010).
En cuanto al uso de herramientas isotópicas, éstas permiten establecer relaciones
de origen entre las muestras de agua, y la interacción de los ríos y aguas
subterráneas en las cuencas. Además, dan a conocer la información respecto de
la recarga de agua en los acuíferos, identificación del origen de ésta y su edad,
interconexiones hidráulicas entre acuíferos, mezcla de aguas de distinto origen,
vulnerabilidad de los acuíferos y la circulación de los contaminantes (Strauch et
al., 2009). Tradicionalmente, los isótopos más usados han sido aquéllos de la
molécula de agua, oxígeno 18 (18O) y deuterio (2H). Estos se caracterizan por su
estabilidad, y así se conocen como isótopos estables ambientales. También, los
datos de 2H y 18O nos dan información sobre procesos secundarios que están
actuando sobre el agua. A su vez, debido al fraccionamiento isotópico se puede
establecer una cuantificación del tiempo de circulación, y así poder establecer una
dinámica de las aguas subterráneas. Cabe señalar además que generalmente las
aguas subterráneas son menos enriquecidas en 2H y 18O que las aguas
superficiales, por lo que el uso de estos trazadores los hace una herramienta
bastante efectiva para el estudio de esta interacción (Kalbus et al., 2006). Sin
embargo, existen otros isótopos ambientales, que son radioactivos, como el
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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Radón 222 (222Rn), que también puede ser usado para estos fines, ya que puede
haber una alta actividad en aguas subterráneas. De ahí, que su presencia es
importante, ya que ayuda a identificar las descargas y/o recargas entre aguas
superficiales y subterráneas, sólo por su presencia y determinada actividad. Por lo
tanto, es un buen indicador de esta interacción (Bertin et al., 1994; Stellato et al.,
2008; Ayala et al., 2009).
El radón 222 es un gas inerte con una vida media bastante corta, de 3,8 días, el
cual se libera a partir de los granos minerales, como consecuencia de la serie de
decaimiento radioactivo natural de 238U, y como producto directo de la
desintegración tipo α de 226Ra (Bertin et al., 1994). El uranio es un elemento
presente en las rocas ígneas (2,5 mg/kg en promedio, Raju 2009). El segundo,
elemento alcalino térreo, se suele encontrar en carbonatos y minerales de arcilla
(Smith, 2004). Cuando las rocas se meteorizan, el uranio tiende a migrar, de
manera que los sedimentos, excepto casos muy especiales, tienen menos uranio y
por lo tanto generan menos radón. En consecuencia, si el agua subterránea
procede de acuíferos constituidos por rocas ígneas fracturadas o de delgadas
capas de sedimentos que recubren rocas ígneas, su contenido de radón debe ser
mayor. Esto con mayor razón si se trata de rocas ígneas félsicas como granitos,
granodioritas, riolitas o dacitas, que presentan mayor contenido de uranio. Al ser
un gas noble, el Rn no interactúa con otras especies, y grandes cantidades se
pueden generar y encontrar en los acuíferos (Smith, 2004; Burtnett et al. 2010).
En efecto, altos niveles (actividades) de 222Rn en el agua subterránea se asocian a
menudo con tipos litológicos como granitos, rocas metamórficas de alto grado, y
rocas basálticas. Si se estima que en un lugar no hay mayor interacción entre el
río y el acuífero, debe ocurrir una disminución de la actividad de 222Rn en el agua
superficial como consecuencia de la difusividad de éste hacia la atmósfera,
conocido como “modelo de renovación superficial”, que se ve favorecido por
condiciones de turbulencia en la corriente (Bertin et al., 1994). Cualquier
desviación de los niveles teóricos de 222Rn puede ser relacionado con agua
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subterránea que ingresa al sistema superficial en un cierto lugar (Stellato et al.
2008).
Según Cook (2003), una vez que el agua subterránea descarga en un río, las
actividades de 222Rn disminuyen rápidamente, debido a su corta vida media, por
el intercambio gaseoso con la atmósfera y su decaimiento radioactivo. De ahí que
las actividades en aguas superficiales pueden ser escasas o casi nulas, por lo
tanto, el agua subterránea es la única fuente de 222Rn en flujos superficiales.
Las ventajas que posee la utilización de radón 222 como indicador es que éste se
produce naturalmente en todos los sistemas de agua subterránea, aunque las
concentraciones pueden variar en cada acuífero según la litología y geología.
También, otra ventaja es que el radón es fácil de medir y analizar (Stellatto et al.,
2008).
Para conocer la contribución de agua subterránea al flujo superficial se puede
estimar graficando las concentraciones de 222Rn a lo largo de la cuenca, dándonos
una curva aproximada. Una tendencia suave de la curva o la ausencia de “peaks”
elevados se puede interpretar como zonas de potencial infiltración de agua
superficial hacia zonas cercanas de acuíferos aluviales. Por el contrario, si se
observan zonas de “peaks” altos, indican una contribución de agua subterránea al
flujo superficial. (Baskaran et al. 2009). Así, el 222Rn puede ser usado para
determinar el lugar y la cantidad de agua subterránea que ingresa a un río (Bertin
et al., 1994). Ha sido mostrado también que esta técnica puede ser usada para
detectar lugares (potenciales) de infiltración de agua desde el río hacia el acuífero
(Baskaran et al. 2009). Por lo tanto, el 222Rn se proyecta como una herramienta de
gran utilidad para determinar, al menos en un nivel exploratorio y cualitativo, el
grado de interacción río-acuífero en un lugar dado (Burtnett et al., 2010).
Finalmente, los métodos estadísticos multivariados han sido empleados para
extraer información crítica de un conjunto de datos hidroquímicos en sistemas
complejos. Estas técnicas pueden ayudar a identificar los límites de acuíferos,
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líneas de flujos de aguas subterráneas o componentes hidroquímicos, los
controles sobre la composición geoquímica, y anomalías por separado, tales como
impactos antropogénicos en diferentes escalas (Thyne et al., 2004).
Estos métodos estadísticos usan generalmente el análisis de componentes
principales (PCA) y/o análisis de clúster, los cuales permiten caracterizar la
variación espacial de la química tanto de aguas superficiales como de aguas
subterráneas (Yidana et al., 2008).
En este contexto, el presente estudio pretende lograr establecer el grado de
interacción existente entre las aguas superficiales y subterráneas, a través de la
integración de información química e isotópica y la aplicación de análisis
multivariado en el tramo inferior de la Cuenca del Limarí.
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2 OBJETIVOS
Objetivo General
Estimar el grado de interacción de aguas superficiales – aguas subterráneas en la
parte baja de la Cuenca del Limarí mediante el uso de información hidroquímica e
isotópica.
Objetivos Específicos
• Analizar el comportamiento de los parámetros químicos del agua superficial
y subterránea.
• Analizar el comportamiento de los parámetros isotópicos.
• Integrar la información química e isotópica para la caracterización de la
interacción agua superficial – agua subterránea.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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3 MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Área de Estudio
La cuenca hidrográfica del Río Limarí está ubicada en la Región de Coquimbo, y
se sitúa entre los valles de los Ríos Elqui por el norte y Choapa por el sur. Se
extiende aproximadamente entre los 30°15’ y 31°20’ de latitud sur y entre las
longitudes 71º30´ y 70º15´ oeste, abarcando una superficie aproximada de 11.800
km2 (Fig. 1).
El área de estudio de esta memoria corresponde a parte de la cuenca hidrográfica
del Río Limarí, específicamente desde aguas abajo de los Embalses La Paloma y
Recoleta hasta cerca de la desembocadura del Río Limarí (localidad de Barraza).
Esto coincide con una de las áreas de interés del Proyecto CHI 8029
“Implementación y Evaluación de Técnicas Isotópicas e Hidrogeoquímicas para el
Manejo Sustentable de Recursos Hídricos en Cuencas Áridas del Norte de Chile”,
financiado por la Agencia Internacional de Energía Atómica, y coordinado por el
Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de La Serena, en la cual
se desarrolló esta memoria.
3.1.1 Clima
La cuenca del Río Limarí, presenta tres tipos climáticos: semiárido con nublados
abundantes a lo largo de toda la costa, semiárido templado con lluvias invernales
situado en el valle del Río Limarí y semiárido frío con lluvias invernales localizado
en la Cordillera de Los Andes sobre los 3.000 metros de altitud. La estación
agroclimática Ovalle registra una temperatura media anual de 16,6°C, con una
mínima de 9,4°C y una máxima de 23,8°C. El total de agua caída por año alcanza
a 125,7 mm, mientras que la tasa de evapotranspiración total anual para la
Cuenca del Río Limarí alcanza aproximadamente 1.600 mm (Gutiérrez, 2007). En
general, debido a las escasas precipitaciones durante el año, y una alta tasa de
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12
regulado por el embalse Cogotí de 150 Mm3 de capacidad. En la confluencia del
Río Huatulame con el Río Grande se encuentra el embalse La Paloma, con un
volumen de regulación de 750 Mm3. Entre la ciudad de Ovalle y su
desembocadura, el Río Limarí recibe dos afluentes principales, los esteros
El Ingenio por el norte y Punitaqui por el sur (DGA, 2004).
Desde Ovalle hacia el mar, el Río Limarí corre por valles muy abiertos, extensos y
repetidamente aterrazados, en donde se presentan muy buenas tierras de cultivo.
Al acercarse al mar, el valle se estrecha notablemente y entrega sus aguas por un
cauce de más o menos 500 m de ancho (Baldessari, 2007).
3.1.3 Geomorfología
Dentro de la geomorfología de la cuenca, existen cuatro unidades geográfico-
físicas que pueden ser claramente identificadas. Estos son la alta Cordillera de
Los Andes, la montaña media que corresponde a los “cordones transversales”, los
grandes valles transversales fluviales, y la franja costera o litoral. En cuanto a la
franja litoral, en este ambiente se inicia el dominio de las terrazas de
sedimentación marina, cuya génesis se encuentra ligada a episodios de
solevantamiento tectónico y erosión desde el Plioceno medio hasta el Holoceno.
Los valles fluviales Transversales, donde se enfoca la memoria, su forma es
producto de la actividad de las aguas corrientes, con alturas que no superan los
300 m en su curso inferior. Estos valles fluviales se caracterizan por tener en sus
cursos medio e inferior un completo sistema de terrazas que corresponden a las
superficies de sedimentación marina descritas anteriormente. De esta forma, estas
terrazas se correlacionan con los cambios sufridos por el nivel del mar durante el
cuaternario (Baldessari, 2007).
3.1.4 Geología e Hidrogeología
En cuanto a la geología, a grandes rasgos, la zona de estudio se divide en dos
grandes grupos: rocas consolidadas y rocas no consolidadas. Dentro de lo que se
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Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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puede mencionar acerca de las rocas consolidadas, es que presentan
permeabilidad preferentemente secundaria, esto quiere decir que la infiltración del
agua se produce a través de fracturas presentes en el macizo rocoso. Sobre las
rocas no consolidadas se puede señalar que corresponden a unidades
sedimentarias de baja compactación depositadas entre el Mioceno Superior y el
Holoceno, las cuales corresponden a depósitos fluviales actuales, depósitos
fluviales de terraza, depósitos aluviales de terraza, depósitos de conos aluviales,
depósitos coluviales, escombros de falda y depósitos lacustres (Anacona, 2010).
Lo anterior se puede apreciar con mayor detalle en la Figura 2.
Figura 2: Mapa geológico parte baja de la cuenca del río Limarí (Anacona, 2010, adaptado
de Espinoza, 2005)
Referente a la hidrogeología, el sector de mayor interés dentro de la subcuenca
del Río Limarí, se extiende desde la zona de Ovalle hasta la Panamericana, y
representa por su extensión y su capacidad de almacenamiento el área de mayor
importancia de toda la cuenca.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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El agua subterránea se presenta saturando dos tipos de acuíferos, uno
correspondiente a un relleno fluvial moderno de mayor permeabilidad (presenta
valores de conductividad hidráulica que varían entre 100 – 10-2 cm/s), y bajo éste,
un relleno fluvial antiguo de menor permeabilidad (valores de conductividad
hidráulica entre 10-2 – 10-4 cm/s), que normalmente constituye la caja del cauce.
Los acuíferos son esencialmente libres, por lo cual el fluvial antiguo se presenta
saturado bajo el relleno moderno. Los acuíferos están interconectados con los
cursos superficiales. El relleno fluvial moderno está constituido principalmente por
bolones, gravas y arenas con algunos niveles limo-arcillosos. El relleno fluvial
antiguo está constituido por clastos redondeados localizados dentro de una matriz
areno-limosa en porcentajes variables de dichos componentes. Las características
del relleno antiguo son las mismas que las que están expuestas a continuación
para las grandes terrazas aluviales, ambos siendo constituidos por el mismo
material aluvial.
Con relación a las terrazas, ellas están ubicadas al norte y al sur de la planicie
aluvial del Río Limarí, corresponden a depósitos fluviales del Cuaternario Antiguo-
Terciario Superior, y no presentan relleno fluvial actual.
El material de estos rellenos antiguos está constituido por clastos redondeados
localizados dentro de una matriz areno-limosa en porcentajes variables. La
permeabilidad de los sedimentos es regular, variable de un punto a otro, debido a
los cambios en las fracciones más finas y al grado de descomposición de los
clastos que producen arcillas. En general, se presentan horizontes de mayor
permeabilidad, que en algunos casos pueden dar lugar a un acuífero colgado y/o
semiconfinado. Habitualmente, existe en la parte superficial de estas terrazas una
capa de arcilla y limo de reducida capacidad filtrante y de profundidad variable.
En la terraza sur, correspondiente a la subcuenca del Estero Punitaqui, el agua
subterránea fluye en dirección norte-oeste hasta encontrar al Río Limarí.
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El sector del Río Hurtado se caracteriza por tener un valle en general muy
estrecho, debido a lo cual la capacidad de almacenamiento es muy reducida. En
general, el relleno fluvial moderno es de poca e irregular potencia. En el sector del
Río Grande (entre Ovalle y aguas abajo del embalse La Paloma), la planicie
aluvial presenta, igual que para el sector del Río Limarí y la parte baja del Río
Hurtado, un relleno fluvial moderno desarrollado sobre un relleno más antiguo.
Este relleno moderno está desarrollado aguas arriba directamente sobre la roca de
basamento o sobre sedimentos del fluvial antiguo. El relleno fluvial antiguo
presenta una granulometría conformada por gravas y conglomerados con gran
proporción de limos y arcillas, que le imponen una baja transmisividad. En cuanto
a las características litológicas del fluvial moderno, son similares o algo inferiores a
la de los sedimentos descritos anteriormente para la subcuenca del Río Limarí
(Rochette, 2009).
3.1.5 Actividades Económicas
En la cuenca las principales actividades económicas que se desarrollan son la
agricultura, ganadería y en menor proporción la minería.
En cuanto a la agricultura, la cuenca del Río Limarí cuenta con importantes
superficies plantadas y bajo riego, más de 70.000 ha, lo que la hace ser la más
importante de la región, contando con aproximadamente el 70% de las
exportaciones agrícolas de la región de Coquimbo. Existe una abundante actividad
hortícola, la que cuenta con un buen manejo y eficientes sistemas de riego (riego
tecnificado). También presenta una importante superficie de vides, para la
producción de pisco, vino y exportación de uva de mesa, así como paltos, cítricos
y olivos, favorecidos por las condiciones de altas temperaturas y gran insolación. A
medida que se desciende a través de la cuenca, podemos encontrar una amplia
diversidad de cultivos, esto debido a su disponibilidad de suelos y aguas de riego.
En la zona media de la cuenca, desde Ovalle hasta la costa, encontramos una
actividad agrícola de cultivos tempranos, como tomates, lechugas, papas, etc.
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Referente a la actividad minera en la cuenca del Limarí, se desarrolla minería de
cobre o cobre-oro, ejecutada por las compañías Tamaya y Los Mantos de
Punitaqui, y hasta hace un tiempo Panulcillo, la cual traslado sus operaciones a
Planta Delta de ENAMI. También, la cuenca del Limarí se destaca a nivel nacional,
por la existencia de piedras ornamentales, como el lapislázuli y combarbalita.
Cabe señalar que la producción minera actual de la Provincia es reducida y
corresponde a en su mayoría a operaciones de pequeña minería o "pirquenes",
además de las compañías nombradas anteriormente.
La Compañía Minera Tamaya opera en el antiguo distrito Los Mantos de Punitaqui
(cobre, oro y mercurio) y en localidades cercanas (Potrerillos, en el camino Ovalle-
Punitaqui), produce aproximadamente 1.000 ton/día de minerales de cobre-oro.
Explotaciones menores son los Pingos, en la zona cordillerana (Ramadas de
Tulahuén), que procesa unas 300 ton /día, y El Reloj (cerca de Punitaqui), que
producen aproximadamente 100 ton/día de mineral cobre-oro. Por último, la
antigua Planta Ovalle de la Compañía Minera Panulcillo, filial ENAMI, situada en el
margen occidental del Estero El Ingenio, 5 km al norte de la ciudad de Ovalle,
desempeñaba un rol esencial en el procesamiento de minerales extraídos por
pequeños mineros y pirquineros. Se procesaban aproximadamente 300 ton/día de
cada tipo de mineral, tanto oxidados como sulfurados, (Gutiérrez, 2007).
Es importante señalar que debido al hecho de que las piscinas de evaporación de
aguas de descarte no contaban con revestimiento, los líquidos de los procesos de
lixiviación-cementación con altos contenidos de Fe, Cu, Zn y otros metales se han
ido infiltrando, contaminando las aguas del Estero El Ingenio (Rojas, 2006;
Baldessari, 2007).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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3.2 Campaña de Obtención de Datos
El presente estudio utilizó información de muestras tomadas tanto en agua
superficial como en agua subterránea, analizando los resultados químicos e
isotópicos. La obtención de las muestras se realizó en dos campañas,
enmarcadas dentro del proyecto CHI 8029.
Las campañas de toma de muestras fueron realizadas en dos periodos, una en
Abril de 2010, durante régimen otoñal, y la segunda en Noviembre de 2010,
régimen primaveral. En ambos muestreos, los puntos tomados fueron los mismos,
con fin de comparar y analizar, y así establecer relaciones entre ellos. Esta
memoria se concentró en los datos químicos e isotópicos obtenidos con las
muestras de la primera campaña, y la información de Radón 222 se obtuvo a partir
de las muestras colectadas en la segunda campaña. La información química y de
isótopos estables de la segunda campaña es analizada en una memoria
complementaria actualmente en desarrollo.
En la Tabla 1, se muestra la distribución de las muestras para cada una de las
campañas, y según el tipo de componente hidrológico considerado.
Tabla 1: Número de muestras
Abril 2010 Noviembre 2010
Agua Superficial 15 15
Agua Subterránea 16 16
En la Tabla 2 se muestran los puntos de muestreo, cada uno con su identificación
y ubicación geográfica. En las primeras dos columnas, aparece la numeración
dada en cada una de las campañas; en la tercera columna aparece la
nomenclatura a utilizar como identificación para cada uno de ellos en este estudio,
para efectos de análisis y discusión de resultados; en la cuarta columna aparece el
nombre del sitio de muestreo; la ubicación geográfica de cada punto, expresadas
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en coordenadas UTM (Norte y Este), aparecen en las columnas quinta, sexta, y la
séptima columna muestra la altura en la cual se encuentra cada uno. Las
coordenadas y alturas fueron tomadas con un GPS Garmin e-trex. Algunas
imágenes de los sitios muestreados se incluyen en al Anexo A.
Tabla 2: Identificación de los puntos de muestreo.
1º Muestreo
2º Muestreo
Punto Nombre Norte
UTM
Este
UTM
Altura
msnm
19 9 G1 Río Grande (aguas abajo Embalse La Paloma) 6602373 304892 317 16 10 G2 Río Grande en El Guindo 6606953 298204 270 15 15 G3 APR El Guindo 6607296 298327 280 11 7 H1 Embalse Recoleta 6617065 293553 255 12 13 E1 APR Estación Recoleta 6623568 293943 301 10 8 H2 Río Hurtado en Villaseca 6617065 293553 255 13 14 H3 APR Villaseca 6617488 293741 288 1 1 E2 Estero El Ingenio en Lagunillas 6619062 292034 272 2 2 E3 Estero El Ingenio en Cruce Talhuén 6616189 289732 244 4 3 E4 Estero El Ingenio en Badén El Ingenio 6608944 281502 161 5 4 E5 Estero El Ingenio en Cruce El Trapiche 6608986 276838 121
18 22 E6 APR El Trapiche 6609064 276942 118 9 11 L1 Río Limarí en Los Peñones 6613514 291866 207
30 20 L2 Aguas del Valle, Ovalle 6613456 291744 219 3 12 L3 Río Limarí en La Chimba 6609880 287018 185
14 23 L4 APR Limarí 6607688 280633 155 6 5 L5 Río Limarí en Cruce San Julián con El Trapiche 6608648 276748 115
17 21 L6 APR San Julián 6608113 275647 128 7 6 L7 Río Limarí en Cruce Los Aromos 6609057 269788 87
20 19 L8 APR Cerrillos Tamaya 6610288 268737 83 29 27 P4 APR Los Nogales 6597674 275064 234 31 25 P1 APR Graneros 6593766 281261 187 8 18 L9 Río Limarí en Barraza 6606140 262081 37
26 24 L10 APR Barraza 6605799 261532 46 22 33 P8 Vertiente, Rinconada Punitaqui 6581873 273781 562 23 34 P9 Vertiente, Rinconada Punitaqui 6583498 273199 524 21 31 P7 Vertiente, Rinconada Punitaqui 6581711 274894 446 24 17 P2 Estero Punitaqui en Camarico 6594493 273307 126 28 26 P3 APR Camarico Chico 6594114 272884 108 25 16 P5 Estero Punitaqui en Chalinga 6596042 270312 108 27 28 P6 APR Chalinga 6595671 270083 120
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De las aguas subterráneas muestreadas, 12 (75%) corresponden a pozos de
diferentes sistemas de agua potable rural (APR) existentes en la zona de estudio.
De las otras cuatro muestras, una corresponde al pozo de extracción de la
empresa de abastecimiento de agua potable, Aguas del Valle, en la ciudad de
Ovalle, y los otros tres a aguas de vertientes ubicadas en el sector de Rinconada
de Punitaqui.
En cuanto al muestreo de aguas superficiales, estas fueron tomadas en los ríos de
la cuenca, tratando de que éstas estuvieran lo más cerca posible de los puntos de
muestreo de agua subterránea (APR), para así lograr mantener uno de los
objetivos de este trabajo, que es el de evaluar la posible existencia de algún grado
de interacción entre aguas superficiales y subterráneas.
En la Tabla 3, se presentan los caudales de los ríos de la Cuenca del Limarí, en
los meses de las campañas de muestreo. Estos datos, fueron otorgados por la
DGA.
Tabla 3: Caudales de los ríos en los meses de campañas.
Nombre Estación
Caudal (m3/seg)
Abril 10
Mayo 10
Junio 10
Octubre 10
Noviembre 10
Diciembre 10
Río Grande en Puntilla San Juan
1,94 3,94 5,55 1,71 1,1 0,26
Río Hurtado en Angostura de Pangue
0,61 1,44 1,77 0,27 0,21 0,24
Río Limarí en Panamericana
1,24 3,74 9,7 3,45 1,21 0,8
Estero El Ingenio − * − * − * − * − * − *
Estero Punitaqui antes junta Río Limarí
0,01 0,01 0,43 0,05 − ** − **
Fuente: Dirección General de Aguas
(*) En Estero El Ingenio, no hay estaciones de medición.
(**) No se encuentran los datos de estas mediciones a la fecha.
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Los sitios de muestreo, tanto de agua superficial como para agua subterránea en
el área de estudio, parte baja del Río Limarí se presentan en la Figura 3.
Figura 3: Ubicación de sitios de muestreo de agua superficial y subterránea.
Las muestras para el análisis químico fueron colectadas en recipientes plásticos
de 1 litro. Para cada punto de muestreo, se tomaron 2 muestras, una para el
análisis de iones mayores, y la otra para el análisis de metales pesados, siendo
ésta última conservada con 1 - 2 mL de ácido nítrico (concentración 65%) al
momento de colectar la muestra, para tener una correcta preservación.
Las muestras para isótopos estables, fueron colectadas en envases plásticos de
polipropileno, de 125 mL, tomándose dos muestras en cada punto, duplicado por
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precaución. Para evitar la evaporación y el fraccionamiento isotópico de las
muestras, éstas fueron llenadas completamente y selladas con una lámina
plástica. En el Anexo A, se presentan fotos de la recolección de muestras.
Después de la obtención de las muestras, éstas se almacenaron en hieleras, y
fueron mantenidas a una temperatura aproximada de 5ºC, durante su transporte al
laboratorio. Luego, las muestras tanto de análisis químico y de isótopos estables,
fueron mantenidas aproximadamente a 4ºC, en el Laboratorio de Medio Ambiente
del Departamento de Minas de la Universidad de La Serena, hasta su posterior
envío y análisis a la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN), ubicada en la
ciudad de Santiago.
Para la medición de isótopos radioactivos, en el caso de este estudio,
específicamente Radón 222, se tomaron igualmente dos muestras en cada punto
de muestreo. Las muestras fueron obtenidas en recipientes de vidrio, de 250 mL y
de 1000 mL respectivamente, llenadas completamente bajo el agua (evitando el
contacto con la atmósfera), cerradas en forma hermética, y conducidas al
Laboratorio de Análisis Ambiental del Departamento Ingeniería de Minas de la
Universidad de La Serena.
Por último, los parámetros de pH, temperatura, conductividad eléctrica (CE) y
oxígeno disuelto (OD), fueron determinados en terreno, utilizando una sonda
multiparámetros portátil, marca Hanna, modelo HI 9828. Para una mejor precisión
en la obtención de los valores de estos parámetros, se utilizaron papeles
indicadores de pH, marca Merck (determinación cualitativa), y sondas
independientes para CE, pH y OD marca HACH, modelos C0150, SENSION1 y
SENSION 6 respectivamente.
Los análisis químicos fueron realizados en el Laboratorio de Análisis Químico de la
Comisión Chilena de Energía Nuclear. Cabe señalar, que en las muestras se
analizaron las concentraciones disueltas de cada parámetro. Efectivamente, previo
a su análisis fueron filtradas a través de filtros de 0,45 micrones (P, Li, Sr, B, Si, Al,
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Fe, Mn, Pb, Zn, Na, K, Ca y Mg) y de 0,2 micrones (Cl, N-NO2, N-NO3 y SO4). Los
parámetros químicos analizados, así como las metodologías utilizadas se
presentan en la Tabla 4.
La base de datos utilizada en este estudio para cada punto de muestreo, tanto de
la información obtenida del laboratorio como la de terreno está disponible en el
Anexo G.
Como medida básica de control de calidad de la información, se calculó el error de
balance iónico de cargas, el que utiliza la siguiente expresión (Thyne et al, 2004):
%
100
El balance iónico de cargas se realizó sólo con aquellos parámetros químicos que
presentaban mayores concentraciones a lo largo del área de estudio. Estos
fueron: Na+, K+, Ca+2, Mg+2, HCO3-, Cl-, SO4
-2 y N-NO3-. Este balance se realizó
para todos los puntos de muestreo, sin diferenciar entre aguas superficiales ni
aguas subterráneas.
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Tabla 4: Metodología de Análisis.
Parámetro Límite de detección Metodología
Fósforo 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Litio 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Estroncio 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Boro 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Silicio 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Aluminio 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Hierro 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Manganeso 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Plomo 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Zinc 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Sodio 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Potasio 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Calcio 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Magnesio 0,1 Espectrometría de emisión STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Cloruro 0,1 Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)
STD.METHODS 20ava edición parte 4110
N-Nitrito 2,0 Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) STD.METHODS 20ava edición parte 4110
N-Nitrato 0,25 Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) STD.METHODS 20ava edición parte 4110
Sulfato 0,05 Cromatografía líquida de alta
resolución (HPLC) STD.METHODS 20ava edición parte 4110
Flúor 0,1 Potenciómetro Ion Analyzer 250 - Radiometer
STD.METHODS 20ava edición parte 4500
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3.3 Análisis Isotópico
Los isótopos estables analizados fueron Deuterio (2H) y Oxígeno 18 (18O). El
isótopo ambiental radioactivo considerado fue Radón 222 (222Rn).
3.3.1 Deuterio y Oxígeno 18
La determinación de los isótopos estables, deuterio y oxígeno 18, se realizó en el
laboratorio de Isótopos Ambientales de la Comisión Chilena de Energía Nuclear
(CCHEN). Los datos se expresan en desviaciones por mil (positivas o negativas)
con respecto a un estándar. El estándar utilizado por la CCHEN es el V-SMOW,
(Viena Standard Mean Ocean Water) cuya razón isotópica de 18O y 2H es cercana
al promedio de la razón isotópica del agua de los océanos y se toma como valor
referencial igual a cero.
18O / 16O SMOW = 0 2H / 1H SMOW = 0
La unidad de concentración isotópica, es el delta por mil, se describe como δ‰,
y se define según la siguiente expresión:
‰ 1000
=Razón isotópica media de la muestra
=Razón isotópica media de la referencia (Carvajal, 2010)
La incerteza de las mediciones es de 1‰ para el Deuterio y 0,05 ‰ para el
Oxígeno 18.
Respecto a la línea meteórica, este estudio utilizó una línea meteórica local
determinada con los valores isotópicos de las precipitaciones del año 2009 y 2010,
tomadas en tres estaciones de muestreo de aguas lluvias a lo largo de la cuenca
del Limarí: Estación Tulahuén, La Paloma y en Carretera. Finalmente, es
importante mencionar que 18O y 2H se correlacionan a una escala global, y se ha
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establecido la relación entre Deuterio y Oxígeno 18 como: δ2H = 8 δ18O + 10, la
que se conoce como línea meteórica mundial o GMWL (Global Meteoric Water
Line). Establecida por Craig en 1961, la GMWL nos da un punto de referencia en
relación con las aguas regionales y/o locales, siendo comparadas y así interpretar
su composición isotópica (Brodie et al., 2007). La GMWL también fue considerada
en los análisis gráficos de la información obtenida.
3.3.2 Radón 222
El análisis del radioisótopo Radón 222, se realizó en el Laboratorio Ambiental del
Departamento Ingeniería de Minas de la Universidad de la Serena. Los análisis
fueron realizados en un equipo RadH2O (Durridge Co., MA, USA), como el que se
muestra en la Figura 4, durante los dos días posteriores al muestreo (como
máximo), siguiendo los protocolos establecidos por el fabricante. En cada grupo se
repitieron los análisis para las muestras con los valores máximos y mínimos
obtenidos. Cada medición (una muestra) toma alrededor de 50 minutos.
Éste análisis sólo se realizó en las muestras de agua superficiales y subterráneas
obtenidas en la segunda campaña de muestreo.
Figura 4: Detector electrónico RAD H2O
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3.3.3 Análisis preliminar de Recarga
Finalmente, se utilizaron las concentraciones de cloruro (Cl-), para calcular en
forma preliminar la tasa de recarga de las aguas subterráneas de la Cuenca del
Limarí. Esto se realizó usando el Método de Balance de masa de cloruro.
Los métodos para el cálculo de recarga de acuíferos en zonas áridas y semiáridas
que utilizan trazadores ambientales, tales como el cloruro, resultan ser más
satisfactorios, ofrecen una fiabilidad relativa alta y un coste relativo bajo, además
de ser una técnica simple (Ruiz, 2003; Gee et al., 2005)
El cloruro es un buen trazador ambiental ya que se encuentra naturalmente en la
atmósfera (evaporación de los océanos), es altamente soluble, no se adsorbe, es
químicamente conservativo y fácilmente medible. Se puede depositar en forma
seca o húmeda, disuelto en el agua de la lluvia. También, como la mayoría de las
plantas no adsorben cloro, se concentra en el suelo, como consecuencia de la
evaporación. Una menor concentración de cloruro en las aguas de un acuífero,
indican que hay una mayor recarga de agua en el suelo por efecto de las
precipitaciones (Ruiz, 2003; Zagana et al., 2007).
Para el cálculo de la tasa de recarga, se utilizó la siguiente fórmula, con el
supuesto de que todo contenido de cloro en un acuífero deriva de aportes de las
precipitaciones (Zagana et al., 2007):
R= Pv*(Clluvia/Cagua subterránea)
R: Tasa de recarga (mm/año)
Pv: Volumen de precipitaciones (mm)
Clluvia: Concentración de cloruro en lluvia (mg/L)
Cagua subterránea: Concentración de cloruro en aguas subterráneas (mg/L)
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Respecto a la información de las precipitaciones (agua caída en meses de 2009 y
2010) ésta fue proporcionada por la Dirección General de Aguas (DGA). Los datos
de las concentraciones de cloruro fueron obtenidas de las muestras tomadas de
los colectores de aguas lluvias ubicados en tres localidades en la cuenca:
Tulahuén, La Paloma y retén de Carabineros del sector de Cerrillos de Tamaya
(carretera) (ubicación de cada estación en Tabla 5). Cabe señalar que para el
cálculo de la tasa de recarga de cloruro en la zona de estudio, sólo se utilizaron
los datos de dos de las tres estaciones recolectadas: La Paloma y Carretera. Los
datos de La Paloma se utilizaron para el cálculo de tasa de recarga de los puntos
APR El Guindo (G3), APR Villaseca (H3) y APR Estación Recoleta (E1). Los datos
de Carretera se utilizaron en los siguientes puntos: APR Cerrillos de Tamaya (L8)
y APR Barraza (L10). En el resto de los puntos de muestreo se utilizó el promedio
entre las precipitaciones de La Paloma y Carretera.
Tabla 5: Ubicación de estaciones de muestreo de aguas lluvias.
Estación Norte UTM
Este UTM
Altura msnm
Tulahuén 6572954 331025 987
La Paloma 6602501 304970 335
Carretera 6614319 260800 214
3.4 Análisis de la Información
3.4.1 Métodos Gráficos
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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Se utilizaron métodos gráficos simples, como por ejemplo diagramas de Piper y
Stiff, para así establecer la distribución de las concentraciones de los parámetros
en los diferentes puntos de muestreo (variación espacial), tanto para aguas
superficiales como para aguas subterráneas (según componente hidrológico);
además de relaciones entre las variables. Los análisis gráficos se realizaron para
parámetros individuales, subconjuntos de parámetros y para razones entre ciertas
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
28
variables seleccionadas. Se consideró el uso de gráficos bivariados y ternarios.
Éstos se realizaron usando Excel (Microsoft Office 2007) y el programa AqQa
versión 1.1.1 2006 (Rockware Inc.).
Complementariamente, para un mejor análisis e interpretación de los datos, se
realizaron diagramas “araña” basados en las concentraciones medias mundiales
para ciertos parámetros medidos en aguas superficiales. Los parámetros con sus
respectivos valores de referencia se muestran en la Tabla 6.
Tabla 6: Concentraciones medias mundiales.
Parámetro Concentración media mg/L
Cationes y Aniones Mayores
Ca 17,6 Mg 3,9 Na 6,7 K 2,2
HCO3 47
NO3 1
SO4 11,5 Cl
Elementos en Trazas B 0,02
Fuente: Elaboración a partir de; Allégre et al. 1973; Levinson, 1974.
3.4.2 Métodos Estadísticos
3.4.2.1 Métodos Estadísticos Simples
Para el análisis estadístico simple, se utilizó un análisis estadístico descriptivo
(media, mediana, desviación estándar, máximo y mínimo), para explicar en forma
general la distribución, rango y comportamiento de los datos analizados.
3.4.2.2 Métodos Estadísticos Multivariados
Para realizar un análisis estadístico efectivo, primero se procedió a la selección de
las variables a trabajar. Esto se logró, en primera instancia corrigiendo los
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parámetros “censurados”, es decir aquéllos con valores menores o iguales al límite
de detección, reemplazando éstos por el promedio entre cero y el valor del límite
de detección para cada parámetro.
Luego, sólo aquellos parámetros cuyo porcentaje de valores censurados fuese
menor a 30% fueron seleccionados para el análisis multivariado. Una vez
obtenidos estos parámetros, se procedió a determinar la distribución estadística de
cada uno de ellos.
Para lograr una correcta utilización de las técnicas multivariadas, los parámetros
deben presentar una distribución normal. Para verificar los ajustes de cada
parámetro se realizó el test de Anderson-Darling (A-D) utilizando el programa
Minitab 16. Este análisis consiste en hacer una comparación entre los valores de
A-D y p-value arrojados en las curvas comparativas tanto para Normal y
Lognormal. Se utilizó un nivel de significancia α=0,05, con una hipótesis nula de
no rechazar Ho cuando el p-value tenga un valor mayor a 0,05. Se utilizó como
criterio dominante, que a medida que el valor de A-D sea menor, mejor será el
ajuste a la distribución señalada. Y, con respecto al valor de p-value, usado como
segundo criterio, se concluye que los datos siguen la curva en cuestión cuando
éste tiene un valor mayor que el α (Minitab Inc.). Para aquellos parámetros que no
seguían una distribución normal se aplicó una transformación logarítmica. En el
Anexo C, se muestra el análisis comparativo bajo el test de Anderson-Darling.
Las técnicas estadísticas multivariadas utilizadas en este estudio fueron el Análisis
de Clusters (Q-mode) y Análisis de Componentes Principales (PCA).
El método de análisis de clusters es una gran herramienta para analizar la química
de las aguas. Consiste en agrupar las muestras en conglomerados de similares
características y así poder establecer con éstos una coherencia espacial dentro de
la zona de estudio. En relación a Q-mode, esta técnica forma los clusters según la
variación entre las muestras, a diferencia de R-mode que lo hace según las
fuentes de variación en un set de parámetros (Thyne et al., 2004).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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En este estudio se utilizó el software Minitab 16 (Minitab Inc.). Se utilizó una
combinación del método de vinculación Ward y de distancia Euclidiana, ya que se
ha comprobado que la utilización de éstos en conjunto produce clusters más
distintivos. En relación a la estandarización de los datos, que centra los valores
alrededor de media de cero y escalas de variabilidad de cada parámetro a un
similar rango, se calculan automáticamente durante el análisis estadístico en
Minitab 16 (Albrecht, 2007) (Las opciones seleccionables para que el software
estadístico realice los cálculos se muestran en el Anexo H, figura H.1).
Respecto a la elección del número de clusters, esto es subjetivo. Según Thyne
(2004), el número óptimo de clusters dependerá del investigador y/o del estudio en
cuestión. Este criterio arbitrario requiere de una buena comprensión respecto al
área de estudio y la agrupación de las variables, y a su vez lograr establecer la
cantidad de grupos y subgrupos, considerando las características del sistema en
cuestión. En esta oportunidad se utilizó dos criterios, el arbitrario y otro estadístico.
En primer lugar, se utilizó un criterio estadístico, en este caso el de Sneath:
2/3 Dmáx, siendo Dmáx la distancia máxima de separación, para definir los grupos
principales. Posteriormente se usó un criterio arbitrario, para definir los subgrupos
de forma tal de definir grupos menores y analizar la coherencia (significado)
espacial de su distribución.
El Análisis de Componentes Principales es una técnica analítica multivariada que
consiste en reducir la variabilidad de un set de datos en menos variables que
estén compuestas por combinaciones lineales de las variables originales, y
además serán independientes entre sí (Albrecht, 2007). En este análisis, pocos
factores explicaran gran parte de la variabilidad total.
El número total de componentes o factores generados indica el número total de
posibles fuentes de variación en los datos. Los componentes son clasificados en
orden de mérito. Así, el primer componente que tenga valor propio (eigenvalue)
más alto, representa la más importante fuente de variación de los datos. El último
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factor es el proceso menos importante que contribuye a la variación química
(Yidana et al., 2008).
Para este análisis, al igual que en el análisis de clusters, se utilizó el programa
Minitab 16. La determinación de los componentes se realizó utilizando el criterio
de Kaiser, el que establece que serán retenidos aquellos componentes principales
con valores propios (o eigenvalue) mayores o igual a la unidad. Además, se
consideró una rotación tipo Varimax (detalles de las opciones seleccionables en
Anexo H, figura H.2).
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4 RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1 Grupo Final de Datos Analizados
Con respecto al error analítico, de los resultados obtenidos, más del 85% de las
muestras obtuvieron errores menores al ±10%. Sólo cuatro de las 31 muestras
obtuvieron errores superiores a ±10%, equivalentes al 13% de las muestras
analizadas. En cuanto a las muestras con errores entre 10 y 25%, no se eliminó
ningún punto de muestreo, puesto que los valores que se presentaron fueron
todos considerados como aceptables, incluso a pesar de valores algo elevados
calculados para las muestras embalse Recoleta (H1) y Estero Punitaqui en
Camarico (P2). Por lo tanto, se procedió a utilizar las 31 muestras en su totalidad
para el análisis del presente estudio (Tabla 7).
Respecto a los análisis estadísticos y gráficos dentro de este estudio, se realizó
una selección de los parámetros a trabajar. Dicha selección se hizo tanto para las
muestras de agua superficial como subterránea, calculando el porcentaje de datos
censurados (aquéllos con valores de concentraciones menores al límite de
detección de la técnica y/o método analítico utilizado), aspecto de gran
importancia para el análisis multivariado. De los resultados obtenidos, los
porcentajes de datos censurados no variaron considerablemente para cada
parámetro tanto en las muestras de agua superficial como para agua subterránea.
Los porcentajes se presentan en la Tabla 8.
Por lo tanto, de acuerdo a la Tabla 8, los parámetros que se consideraron
finalmente para el análisis en esta memoria (análisis multivariado, gráficos, etc.)
son: Ca, Mg, K, Na, Cl, N-NO3, HCO3, SO4, F, Sr, B, Si, dureza total*, pH, CE, DO,
TDS, 18O y 2H.
*Nota: El parámetro dureza total se determinó a partir de los resultados separados obtenidos para calcio y magnesio,
aplicando la formula: Dureza (mgCaCO3/L)= 2,497(mgCa/L) + 4,118(mgMg/L). (Fuente: Laboratorio de análisis químico –
Comisión Chilena de Energía Nuclear).
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Tabla 7: Errores analíticos para cada punto de muestreo.
Punto Sector % error G1 Río Grande (aguas abajo Embalse La Paloma) 2,73 G2 Río Grande en El Guindo 3,62 G3 APR El Guindo 4,21 H1 Embalse Recoleta 23,70 H2 Río Hurtado en Villaseca 7,34 H3 APR Villaseca 2,44 E1 APR Estación Recoleta 1,34 E2 Estero El Ingenio en Lagunillas 2,74 E3 Estero El Ingenio en Cruce Talhuén 0,80 E4 Estero El Ingenio en Badén 5,56 E5 Estero El Ingenio en Cruce El Trapiche 4,08 E6 APR El Trapiche 2,98 L1 Río Limarí en Los Peñones 8,81 L2 Aguas del Valle, Ovalle 4,07 L3 Río Limarí, La Chimba 6,87 L4 APR Limarí 3,75 L5 Río Limarí en Cruce San Julián con El Trapiche 9,54 L6 APR San Julián 5,14 L7 Río Limarí en Cruce Los Aromos 7,32 L8 APR Cerrillos Tamaya 1,22 L9 Río Limarí en Barraza 7,40 L10 APR Barraza 4,14 P1 APR Graneros 1,64 P2 Estero Punitaqui en Camarico 24,78 P3 APR Camarico Chico 3,11 P4 APR Los Nogales 4,31 P5 Estero Punitaqui en Chalinga 11,67 P6 APR Chalinga 9,66 P7 Vertiente, Rinconada Punitaqui 2,02 P8 Vertiente, Rinconada Punitaqui 11,02 P9 Vertiente, Rinconada Punitaqui 7,89
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Tabla 8: Porcentaje de datos censurados para los diferentes parámetros obtenidos del
total de análisis (muestras).
Parámetros A. Superficial % A. Subterránea % P 60 44 Li 100 100 Sr 0 6 B 7 25 Si 0 0 Al 87 94 Fe 87 63 Mn 100 81 Pb 100 100 Zn 100 88 Na 0 0 K 0 0
Ca 0 0 Mg 0 0 As 100 100 Cd 100 100 Cu 87 100
Conductividad eléctrica 0 0 Dureza total 0 0
pH 0 0 Alcalinidad 33 100
STD 0 0 HCO3 0 0
F 0 0 Cl 0 0
SO4 0 0 N-NO3 0 0 N-NO2 100 100 PO4 100 100 δ2H 0 0 δ18O 0 0
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4.2 Hidroquímica
4.2.1 Análisis Estadístico Simple Descriptivo
Para el análisis estadístico simple, se analizaron por separado las aguas
superficiales y subterráneas. Los resultados se presentan en las Tablas 9 y 10.
Comparando estos resultados, con los obtenidos por Baldessari (2007) y de
acuerdo a los parámetros coincidentes con este estudio, se advierte cierta
variación temporal. Se destacan los valores para Fe, que en el estudio presentado
por Baldessari presenta una concentración promedio de 0,4 mg/L, y en este
estudio de 0,06 mg/L, ambas en aguas superficiales. Eso sí, es importante
recordar que en este estudio se utilizaron concentraciones disueltas y en el
estudio realizado por Baldessari (2007), concentraciones totales.
En relación al análisis estadístico de nuestro estudio, los valores promedios que
cambian notoriamente sus concentraciones, entre aguas superficiales y
subterráneas son: Cl, dureza total, N-NO3 y SO4.
4.2.2 Análisis Gráfico: Variaciones Espaciales
A continuación, se presenta un análisis gráfico de la variación espacial de las
concentraciones de los diferentes parámetros considerados tanto para aguas
superficiales como aguas subterráneas. Cabe señalar, que debido a la importancia
de cada tipo de agua, tanto en el ámbito agrícola (aguas superficiales) como en el
uso para agua potable (aguas subterráneas), se incluyen en los gráficos, según
corresponda, los niveles permisibles establecidos en las Normas Chilenas 1333 y
409 respectivamente.
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Tabla 9: Estadísticos descriptivos agua superficial (para 15 muestras).
Mínimo Máximo Media Mediana Desv.Est. mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
Ca 35,9 244,0 100,0 106,0 67,1 Mg 9,9 124,0 36,0 42,8 40,2 K 1,9 8,1 4,2 5,2 2,4
Na 19,7 330,0 93,1 117,0 111,9 Cl 9,7 521,0 85,7 115,0 199,0 F 0,0 1,1 0,2 0,2 0,3
HCO3 120,0 370,0 253,4 254,0 80,6 Dureza total 130,0 1086,0 403,5 350,0 327,9
PO4 2,5 2,5 2,5 2,5 0,0 N-NO3 0,3 5,4 1,3 1,3 1,5 N-NO2 1,0 1,0 1,0 1,0 0,0 SO4 47,3 964,0 169,6 157,0 243,2 Al 0,1* 0,1* 0,1* 0,1* 0,0 B 0,1* 0,3 0,2 0,2 0,1
As 0,01* 0,01* 0,01* 0,01* 0,00 Cd 0,01* 0,01* 0,01* 0,01* 0,00 Cu 0,02* 0,01* 0,01* 0,01* 0,00 Fe 0,1* 0,1* 0,1* 0,1* 0,0 Mn 0,1* 0,1* 0,1* 0,1* 0,0 Pb 0,1* 0,1* 0,1* 0,1* 0,0 Zn 0,1* 0,1* 0,1* 0,1* 0,0 P 0,1* 0,7* 0,1* 0,1* 0,2 Li 0,1* 0,1* 0,1* 0,1* 0,0 Sr 0,2 1,2 0,5 0,6 0,4 Si 2,2 15,3 7,5 9,4 3,7 pH 8,9 7,6 8,0 7,9 0,3 DO 4,8 13,3 8,2 9,0 2,9 CE 335,7 3061,0 829,9 1036,0 926,4
TDS 187,0 1799,0 472,5 593,0 548,6 δ2H (‰) -73,9 -45,8 -59,6 -60,6 7,3 δ18O (‰) -9,3 -5,9 -7,4 -7,4 0,9
*Nota: Valores resultantes del promedio entre cero y el límite de detección.
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Tabla 10: Estadísticos descriptivos agua subterránea (para 16 muestras).
Mínimo Máximo Media Mediana Desv.Est. mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
Ca 25,4 251,0 88,3 95,6 62,6 Mg 15,9 115,0 36,1 36,6 27,2 K 2,0 7,4 3,5 3,4 1,8
Na 35,6 323,0 102,6 101,7 94,1 Cl 19,2 681,0 107,6 110,7 186,8 F 0,01* 0,20* 0,10* 0,10* 0,10
HCO3 166,0 516,0 286,9 278,0 87,8 Dureza total 152,0 1100,0 380,8 327,0 253,7
PO4 2,5 2,5 2,5 2,5 0,0 N-NO3 0,4 14,1 2,5 2,2 4,0 N-NO2 1,0 1,0 1,0 1,0 0,0 SO4 12,7 370,0 119,1 142,0 111,6 Al 0,1* 0,1* 0,1* 0,1* 0,0 B 0,1* 0,3 0,1* 0,2 0,1
As 0,01* 0,01* 0,01* 0,01* 0,00 Cd 0,01* 0,01* 0,01* 0,01* 0,00 Cu 0,01* 0,01* 0,01* 0,01* 0,00 Fe 0,1* 2,2 0,1* 0,1* 0,7 Mn 0,1* 0,9 0,1* 0,1* 0,2 Pb 0,1* 0,1* 0,1* 0,1* 0,0 Zn 0,1* 0,3 0,1* 0,1* 0,1 P 0,1* 0,2 0,1* 0,1* 0,1 Li 0,1* 0,1* 0,1* 0,1* 0,0 Sr 0,1* 1,4 0,4 0,4 0,4 Si 9,2 23,8 12,5 11,3 4,2 pH 8,0 6,9 7,4 7,5 0,3 DO 2,1 8,1 4,6 5,4 1,9 CE 514,7 3220,7 969,1 1027,3 791,2
TDS 276,5 1798,5 542,1 575,0 449,0 δ2H (‰) -75,4 -34,7 -51,0 -55,3 11,8 δ18O (‰) -9,5 -5,6 -6,9 -6,9 1,1
*Nota: Valores resultantes del promedio entre cero y el límite de detección.
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4.2.2.1 Parámetros de Terreno
a) pH: Las Figuras 5 y 6, muestra el comportamiento de esta variable. En general,
en ambos tipos de muestreo, se mantienen levemente alcalinos los valores de pH
de casi todos los puntos, y todos dentro de los rangos de la normativa
correspondiente para cada caso. En aguas superficiales (Fig. 5) la excepción la
constituye la muestra tomada en el Río Limarí, en el sector de cruce San Julián
con el Trapiche (L5) en que el valor del pH presenta un leve aumento,
probablemente debido a los aportes por drenaje agrícola hacia las aguas
superficiales. En aguas subterráneas (Fig. 6) destaca en el punto de APR Barraza
(L10), donde aumenta el valor del pH aproximadamente en una unidad.
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Unida
d pH
Puntos
Dirección del Flujo
Figura 5: Variación espacial de pH en agua superficial; NCh 1333.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
39
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 6: Variación espacial de pH en agua subterránea; NCh 409.
b) Conductividad Eléctrica: Es una medida de la concentración total de iones en la
solución. A diferencia del pH, tanto para aguas superficiales, como para aguas
subterráneas, se observan comportamientos distintos (Fig. 7, paneles A y B).
En aguas superficiales (Fig. 7, panel A), la conductividad mantiene valores
similares a medida que avanzamos en la cuenca, a excepción del Estero El
Ingenio. De hecho, en el punto de Estero El Ingenio en badén (E4) ubicado
inmediatamente aguas abajo del sector de Panulcillo presenta el valor más alto.
Esto puede deberse posiblemente al efecto de las soluciones provenientes de las
piscinas de evaporación presentes en Panulcillo, que se infiltran hacia el estero. A
medida que avanzamos aguas abajo, disminuye levemente, probablemente debido
a la dilución que experimenta al mezclarse con las aguas del Río Limarí. Y
finalmente, en el punto L9 (Río Limarí en Barraza) aumenta nuevamente,
probablemente por efecto de que en este sector la cuenca es más ancha, lo que
favorecería la evaporación del agua y esto a su vez hace que se produzcan
concentraciones más salinas provocando el aumento en la conductividad.
6,0
7,0
8,0
9,0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Unida
d pH
Puntos
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
40
Respecto a aguas subterráneas (Fig. 7, panel B), la conductividad comienza a
aumentar, justo en el punto de APR El Trapiche (E6), coincidentemente aguas
abajo del punto Estero El Ingenio en badén, llegando a su valor más alto en APR
Cerrillos de Tamaya (L8) coincidentemente puntos ubicados cercanamente a los
puntos nombrados en aguas superficiales (E4 y L9), lo que puede ser indicador de
una posible interacción entre estos.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
CE uS/cm
Puntos
Dirección del Flujo
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
CE uS/cm
Puntos
Dirección del Flujo B
A
Figura 7: Conductividad eléctrica en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo.
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
41
c) CE- pH: Para el caso de las aguas superficiales (Fig. 8, panel A) se observa
que los valores de pH y conductividad están inversamente relacionados hasta el
punto Río Limarí en La Chimba (L3), a medida que disminuye el pH, aumenta la
conductividad, esto porque al disminuir el pH aumenta la concentración de iones
en el agua. Aunque cabe señalar que los rangos de pH son bastante limitados.
Luego, en el punto Río Limarí en cruce San Julián con El Trapiche (L5) y la
sección destacada (línea segmentada), muestra que desde Estero El Ingenio en
cruce Talhuén (E3) hasta Río Limarí en Barraza (L9) no hay una correlación entre
pH y conductividad, puesto que hay altos valores para conductividad y altos
valores de pH. Estos altos valores en la conductividad probablemente tengan
relación con las concentraciones salinas naturales encontradas al final de la
cuenca, donde se ubican estos puntos muestreados.
En aguas subterráneas (Fig. 8, panel B), se observa hasta APR Estación Recoleta
(E1) una relación directa entre el aumento de pH y conductividad. En los puntos L8
(APR Cerrillos de Tamaya) y L10 (APR Barraza), se observa una relación inversa
entre los parámetros señalados. En los puntos correspondientes al Estero
Punitaqui (P1 - P9) se observa que a medida que aumentan los valores de pH
favorecen la disminución de concentración iónica, la que lleva a disminuir la
conductividad eléctrica.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
42
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Unida
d pH
CE uS/cm
Puntos
A
Dirección del Flujo
6,4
6,6
6,8
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,0
8,2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Unida
d pH
CE uS/cm
Puntos
B
Figura 8: Variación de la conductividad eléctrica y pH en agua superficial (Panel A) y
subterránea (Panel B). Conductividad eléctrica; pH
4.2.2.2 Cationes Mayores
a) Ca-Mg-Na: Se observa que los niveles de Ca, Mg y Na, tanto en aguas
superficiales como en subterráneas están relacionados directamente entre sí
(Fig. 9, paneles A y B). Se advierte además que las más altas concentraciones se
presentan en los puntos pertenecientes al Estero El Ingenio. En aguas
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
43
subterráneas, destaca APR Cerrillos de Tamaya (L8) con las mayores
concentraciones (notar la escala logarítmica de la figura).
1
10
100
1000
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Ca ‐Mg ‐N
a mg/L
Puntos
A
Dirección del Flujo
1
10
100
1000
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Ca ‐Mg ‐N
a mg/L
Puntos
B
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 9: Calcio, magnesio y sodio en aguas superficiales (Panel A) y subterránea (Panel
B). Ca; Mg; Na.
b) Razón Ca/Mg: La razón Ca/Mg (ambos en mg/L) en aguas superficiales,
muestra una gran variación en los distintos afluentes. En el Río Hurtado las
concentraciones de calcio son 5 veces la de magnesio, mientras que en el Estero
Punitaqui es aproximadamente 2. En el Río Limarí esta razón va disminuyendo en
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
44
el sentido del flujo (Fig. 10, panel A). En aguas subterráneas, la razón fue
mostrando el mismo comportamiento que las aguas superficiales, aunque desde el
punto APR Graneros (P1), va disminuyendo, con excepción de los puntos APR
Camarico Chico (P3) y APR Los Nogales (P4) (Fig. 10, panel B).
0,0
2,0
4,0
6,0
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Razón Ca
/Mg
Puntos
A Dirección del Flujo
0,0
2,0
4,0
6,0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Razón Ca
/Mg
Puntos
B
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 10: Razón Ca/Mg en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo.
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
45
c) Razón Ca/Na: La razón Ca/Na en aguas superficiales (Fig. 11) muestra un
comportamiento similar a lo mostrado en la razón Ca/Mg, aunque sólo hasta el
punto L3 (Río Limarí en La Chimba). Desde este punto hasta el final de la cuenca,
las concentraciones de Na en el Río Limarí (es decir, L7 y L9) son mayores que
las de Ca, lo que se podría asociar al aumento en los valores de la conductividad
eléctrica visto anteriormente (Fig. 7, panel A) por el aumento en las
concentraciones de iones en este sector, especialmente de Na+ y Ca+2.
En aguas subterráneas (Fig. 12), esta razón no mostró gran variación a lo largo de
la cuenca, pero cabe señalar que las concentraciones de Na fueron mayores que
las de Ca desde el punto APR San Julián (L6) hasta el final de la cuenca. Una
excepción es la muestra de APR Villaseca (H3), que presenta el mismo
comportamiento que en la razón Ca/Mg, con el valor de Ca/Na más alto de todos
los puntos de muestreo, aproximadamente 2,6.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Razón Ca
/Na
Puntos
Dirección del Flujo
Figura 11: Razón Ca/Na en agua superficial. Punto de muestreo.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
46
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Razón Ca
/Na
Puntos
Figura 12: Razón Ca/Na en agua subterránea. Punto de muestreo.
4.2.2.3 Aniones Mayores
a) SO4: Las concentraciones de SO4 en aguas superficiales (Fig. 13, panel A)
presentan valores bajo el límite permisible de la norma (1333 riego) hasta el punto
de confluencia del Estero El Ingenio con el Río Limarí, donde sobrepasa el valor
normado. Esto, probablemente debido a las altas concentraciones presentes en el
Estero El Ingenio, específicamente en cruce Talhuén (E3). Posiblemente estos
altos valores de sulfato encontrados en cruce Talhuén, se deban a las
infiltraciones provenientes de las piscinas de evaporación de la compañía minera
Panulcillo, mencionado anteriormente. Cabe señalar, que a medida que se avanza
aguas abajo, esta concentración va disminuyendo (igualmente sobrepasando el
límite permisible. En el sector de Barraza (L9) vuelve a presentar un leve aumento.
En aguas subterráneas, en general, las concentraciones de todos los puntos de
muestreo estuvieron por debajo de los límites permitidos (Fig. 13, panel B). Eso sí,
se observa el leve aumento de éstas desde los pozos muestreados en el Estero El
Ingenio (APR El Trapiche, E6) hasta los pozos ubicados en el Río Limarí (APR
Cerrillos de Tamaya, L8), en directa relación con lo mencionado en aguas
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
47
superficiales. Cabe señalar, que destacan los bajos valores encontrados en las
vertientes de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9).
0
200
400
600
800
1000
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
SO4mg/L
Puntos
A
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
0
100
200
300
400
500
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
SO4mg/L
Puntos
B
Dirección del Flujo
Figura 13: Sulfato en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo; NCh 1333; NCh 409.
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
48
b) Cl: En relación al contenido de cloruro en aguas superficiales (Fig. 14, panel A)
en general en la zona de estudio la presencia de éste se puede deber a la alta
evapotranspiración del suelo, neblinas provenientes de la costa, así como también
por efecto de la lixiviación de sedimentos de terrazas salinas. En general, las
subcuencas del Río Grande y Hurtado presentan bajas concentraciones. En el
Estero El Ingenio y a medida que avanzamos hacia la costa se encontraron
concentraciones mayores que las de las subcuencas nombradas anteriormente, lo
que puede deberse probablemente a los aportes de Cl de neblinas con contenidos
salinos de origen marino y también por la presencia de terrazas salinas presentes
al final de la cuenca (que fueron terrazas marinas en parte).
Respecto a las aguas subterráneas (Fig. 14, panel B), al igual que en aguas
superficiales, presentan altas concentraciones los pozos muestreados del Estero
El Ingenio, posiblemente por efecto de algún tipo de alteración de rocas
provocado por la infiltración de soluciones provenientes desde Panulcillo. Los
puntos APR Cerrillos de Tamaya (L8) y APR Barraza (L10), presentan altas
concentraciones de cloruro, en directa relación con lo mencionado en aguas
superficiales para el final de la cuenca. Los puntos del Estero Punitaqui y
Rinconada de Punitaqui, presentan bajas concentraciones.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
49
1
10
100
1000
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Cl m
g/L
Puntos
A
Dirección del Flujo
1
10
100
1000
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Cl m
g/L
Puntos
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 14: Cloruro en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo; NCh 1333; NCh 409.
B
c) HCO3: Bicarbonato en aguas superficiales (Fig. 15, panel A) muestra
concentraciones en ascenso a medida que se avanza en dirección del flujo, hasta
llegar al punto Estero El Ingenio en badén (E4), donde bajan sus concentraciones.
La excepción la constituye el punto del Estero El Ingenio en cruce Talhuén (E3),
en que disminuye levemente su concentración, probablemente debido al aporte de
lixiviados provenientes de Panulcillo, que actúan acidificando las aguas.
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
50
En aguas subterráneas (Fig. 15, panel B) se observa también un aumento en las
concentraciones a medida que avanzamos en la cuenca hasta llegar a APR
Barraza (L10) donde sufre un descenso. Referente a los puntos del Estero
Punitaqui, presentan valores muy diferentes APR Graneros (P1) y APR Los
Nogales (P4), probablemente por la influencia de las aguas de regadío del
embalse La Paloma sobre estas aguas, ya que presentan similares
concentraciones que el punto G3 (APR El Guindo), para un valor de pH bajo en
este punto (7,1).
0
100
200
300
400
500
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
HCO
3mg/L
Puntos
A Dirección del Flujo
0
100
200
300
400
500
600
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
HCO
3mg/L
Puntos
B
Figura 15: Bicarbonato en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Punto de muestreo.
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
51
d) N-NO3: Nitrato (expresado como nitrógeno) en aguas superficiales (Fig. 16),
presenta un ascenso a medida que se avanza en dirección del flujo, especial
aumento se observa hasta Río Limarí en cruce San Julián con El Trapiche (L5),
punto de confluencia entre el Río Limarí y el Estero El Ingenio, probablemente por
las concentraciones que trae éste, por efecto de las actividades agrícolas
desarrolladas en esa subcuenca. Luego, ya en L7 (Río Limarí cruce Los Aromos),
disminuye la concentración, no encontrando una explicación consistente para
explicar esta variación.
En aguas subterráneas (Fig. 17) las concentraciones de nitrato presentan distintos
comportamientos en cada punto de muestreo, probablemente por la influencia de
las aguas superficiales sobre estos, es decir, su interacción. Al igual que en aguas
superficiales, el punto APR Limarí (L4) sufre un aumento, al igual que L5,
probablemente por una interacción entre ambas. Lo mismo ocurre con los puntos
P1 y P4. Como se señaló con el bicarbonato, presentaron concentraciones
diferentes a los demás puntos del Estero Punitaqui, posiblemente por la influencia
de las aguas del embalse La Paloma. En cuanto a los puntos de Rinconada de
Punitaqui, el punto P8 presentó la concentración más alta de toda la cuenca con
14,1 mg/L de N-NO3.
0,1
1
10
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
N‐NO
3 mg/L
Puntos
Figura 16: N-NO3 en agua superficial. Punto de muestreo.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 17: N-NO3 en agua subterránea. Punto de muestreo; NCh 409.
e) SO4 – Cl - HCO3: En agua superficial, las concentraciones de sulfato, cloruro y
bicarbonato mostraron comportamientos similares (Fig. 18, panel A). La excepción
la constituye el punto E3 (Cruce Talhuén) que muestra niveles de sulfato mucho
mayores que los de bicarbonato, posiblemente por ser una zona de alteración
hidrotermal o por efectos de la infiltración de soluciones provenientes de las
canchas de evaporación de lixiviados provenientes de la Compañía Minera
Panulcillo.
Aguas subterráneas (Fig. 18, panel B), SO4, Cl y HCO3 mostró un comportamiento
similar que en aguas superficiales, con especial incremento en el Río Limarí, y una
disminución importante en el Estero Punitaqui. En general, aguas superficiales y
subterráneas siguen una misma tendencia, con concentraciones que van en
aumento, a excepción de los puntos de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9), con
valores menores.
0,1
1
10
100
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
N‐NO
3mg/L
Puntos
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
53
1
10
100
1000
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
SO4‐C
l ‐HCO
3mg/L
Puntos
A
Dirección del Flujo
1
10
100
1000
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
SO4‐C
l ‐HCO
3 mg/L
Puntos
B
Figura 18: Sulfato, cloruro y bicarbonato en aguas superficiales (Panel A) y
subterráneas (Panel B). SO4; Cl; HCO3.
f) Razón SO4/Cl: En aguas superficiales (Fig. 19, panel A), la razón SO4/Cl (ambos
en mg/L) presenta su máximo en la subcuenca del Río Hurtado, en donde la
concentración de sulfato es 10 veces la de cloruro. Si bien el valor de sulfato en
Río Hurtado está por debajo de los límites permisibles de la norma, su valor alto
en la razón se explica por la baja concentración de cloruro que presenta.
Igualmente, hacia el final de la zona de estudio (L7, L9) se incrementan los niveles
de SO4 en forma importante, pero también los de Cl, lo que hace tener una razón
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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baja. Respecto a las aguas subterráneas (Fig. 19, panel B), desde los puntos en
que confluyen el Río Limarí con el Estero El Ingenio, E6 (APR El Trapiche) y L6
(APR San Julián), la razón mostrada indica claramente que presentan valores de
cloruro mayores a los de sulfato.
0,1
1,0
10,0
100,0
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Razón SO
4/Cl
Puntos
ADirección del Flujo
0,1
1,0
10,0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Razón SO
4/Cl
Puntos
B
Figura 19: Razón SO4/Cl en aguas superficiales (Panel A) y subterráneas (Panel
B). Punto de muestreo.
4.2.2.4 Metales
a) Cu: Las concentraciones de cobre casi en el 100% de los puntos de muestreo
de la zona de estudio, tanto para aguas superficiales como en aguas
subterráneas, resultaron por debajo del límite de detección, lo que hace imposible
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
55
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409.
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e baja s”
56
detección, excepto en los puntos Embalse Recoleta (H1) y Estero El Ingenio en
badén (E4), ambos con 0,10 y 0,11 mg/L respectivamente. Lo mismo ocurrió con
los resultados en aguas subterráneas, a excepción del punto APR Cerrillos de
Tamaya (L8), con un valor de 0,13 mg/L.
d) Zn: En agua superficial y subterránea el zinc presentó casi los mismos
comportamientos del Cu, Fe y Al. En agua superficial obtuvo todos los valores por
debajo del límite de detección (0,05 mg/L). En agua subterránea, la excepción la
constituyeron los puntos G3 (APR El Guindo), con un valor de 0,11 mg/L, y H3
(APR Villaseca) con 0,27 mg/L, coincidentemente ambos puntos ubicados aguas
abajo de embalse La Paloma y embalse Recoleta respectivamente.
e) As: Las concentraciones de arsénico en la totalidad de los puntos de muestreo
de la zona de estudio, tanto para aguas superficiales como en aguas
subterráneas, resultaron valores por debajo del límite de detección (0,01 mg/L), lo
que hace imposible un análisis más en profundidad acerca de éste parámetro
químico.
f) B: El boro en agua superficial, en su totalidad presentó valores por debajo de
los límites permisibles de la normativa para agua de riego. Desde el punto G1
(Aguas abajo embalse La Paloma), con un valor de 0,12 mg/L, presenta una gran
disminución al llegar a G2 (Río Grande en el Guindo), llegando a obtenerse un
valor por debajo del límite de detección (0,05 mg/L), esto puede deberse a la
dilución que va sufriendo aguas abajo o probablemente a una interacción con
aguas subterráneas, ya que en el mismo sector, en el punto APR El Guindo (G3),
la concentración es de 0,18 mg/L (Fig. 21, paneles A y B). Luego, en el sector de
cruce San Julián con El Trapiche (L5), sufre un leve aumento, lo que coincide justo
en la confluencia de éste con el Estero El Ingenio, específicamente en el punto E5
(cruce El Trapiche) que viene con un aumento en sus niveles de boro.
En aguas subterráneas, los valores no variaron significativamente. La excepción la
constituyó APR Camarico Chico (P3), en que disminuyó sus niveles por debajo del
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
57
límite de detección. Si bien, es posible la variación entre dos muestras
consecutivas, la disminución considerable de esta probablemente se deba a que
P1 (APR Graneros) tenga influencia de las aguas de regadío provenientes del
Embalse La Paloma, ya que sus concentraciones son bastante similares a las del
punto G1 (Río Grande aguas abajo del Embalse La Paloma). Esto no ocurriría en
el caso de P3 (APR Camarico Chico) y P4 (APR Los Nogales).
0,01
0,1
1
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
B mg/L
Puntos
A
Dirección del Flujo
0,01
0,1
1
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
B mg/L
Puntos
B
Figura 21: Boro en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo; NCh 1333.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
58
4.2.3 Análisis Gráfico: Diagramas Ternarios
En forma complementaria, se presenta a continuación una caracterización de la
composición de aguas superficiales y subterráneas en función de sus cationes y
aniones mayores utilizando diagramas de Piper.
En aguas superficiales (Fig. 22), el diagrama de Piper muestra en primer lugar que
las aguas del Río Limarí y Hurtado se agrupan cercanas y clasificadas en su
mayoría como aguas bicarbonatadas cálcicas (Ca(HCO3)2). Las excepciones
fueron los puntos de Villaseca (H2) que fue clasificada como agua del tipo
sulfatada cálcica, y también los puntos de Río Limarí en cruce Los Aromos (L7) y
Barraza (L9) que fueron clasificadas como aguas del tipo cloruradas cálcicas
(CaCl2). En cuanto a las aguas del Río Grande, éstas fueron clasificadas como
bicarbonatadas cálcicas. En cuanto al Estero El Ingenio, de sus seis muestras,
cuatro pertenecen a aguas del tipo sulfatadas cálcicas (CaSO4), una muestra al
tipo bicarbonatada cálcica (Lagunillas (E2)) y otra al tipo clorurada cálcica (Cruce
El Trapiche (E5)). Las aguas del Estero Punitaqui clasifican dentro de las aguas
del tipo cloruradas cálcicas.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
59
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
20%
20%
20%
40%
40%
40%
60%60
%
60%
80%
80%
80%
Mg
Ca
20%
20%
20%
40%
40%
40%
60%60%
60%
80%
80%
80%
SO4
Cl
SO4 +
Cl Ca + M
g
Na + KHC
O 3 +
CO3
80
Figura 22: Diagrama de Piper para aguas superficiales. Grande; Hurtado;
Estero El Ingenio; Limarí; Punitaqui.
El diagrama de Piper para las aguas subterráneas (Fig. 23), indican que las
muestras para las subcuencas de los Ríos Limarí, Hurtado y de Estero El Ingenio
clasifican como aguas del tipo sulfatadas cálcicas. A excepción de los puntos APR
Cerrillos de Tamaya (L8), APR Barraza (L10) y APR El Trapiche (E6) clasificadas
como aguas cloruradas cálcicas (circulo 1), las que coinciden con lo mostrado en
el diagrama de aguas superficiales (puntos L7, L9 Y E5) lo que indicaría
probablemente una interacción entre estas. La muestra del Río Grande clasificó
como un agua del tipo bicarbonatada cálcica. En relación a los puntos
muestreados en el Estero Punitaqui, en su mayoría clasificaron en las aguas de
tipo cloruradas cálcicas, con excepción de los puntos de Rinconada de Punitaqui
(P7 y P9) (circulo 2), que clasificaron como bicarbonatadas cálcicas, y el punto
80%%
60%
60%
40%
40%
20%
20%
AA
A
A A
A
EE
E
E
E
E
CC
C
C
C
C
CC
C
CC
C
BB
B
BB
B
B
B
B
BB
B
B B
B
H H
H
H H
H
60
APR Los Nogales (P4) (circulo 3) que clasificó como agua del tipo clorurada
sódica (NaCl).
20%
20%
20%
40%
40%
40%
60%
60%
60%
80%
80%
80%
Mg
Ca
20%
20%
20%
40%
40%
40%
60%
60%
60%
80%
80%
80%
SO4
Cl
SO4
+ Cl
Ca + Mg
Na + KHC
O 3 +
CO3
80%
80%
60%
60%
40%
40%
20%
20%
II
I
M
M
M
J
J
J
J
J
J
J
J
J
K K
K
KK
K
J J
J
JJ
J
P P
P
PP
P
P
P
P
PP
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
2
3
1
Figura 23: Diagrama de Piper para aguas subterráneas. Grande; Hurtado;
Estero El Ingenio; Limarí; Punitaqui.
En la Figura 24, muestra el diagrama de Piper de los promedios de las
concentraciones de iones mayores para cada subcuenca, tanto para aguas
superficiales como subterráneas. Luego, en la Tabla 11 se clasifican las aguas de
cada subcuenca según las fases dominantes.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
61
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
20%
20%
20%
40%
40%
40%
60%60
%
60%
80%
80%
80%
Mg
Ca
20%
20%
20%
40%
40%
40%
60%60%
60%
80%
80%
80%
SO4
Cl
SO4 +
Cl Ca + M
g
Na + KHC
O 3 +
CO3
80%
80%
60%
60%
40%
40%
20%
20%
AA
A
II
I
E
E
E
M
M
M
C
C
C
K K
K
BB
B
JJ
J
H H
H
PP
P
Figura 24: Diagrama de Piper para los promedios de cada subcuenca (entre paréntesis se
indica el número de muestras considerado). Promedio agua superficial: Grande (2);
Hurtado (2); Estero El Ingenio (4); Limarí (5); Punitaqui (2). Promedio
agua subterránea: Grande (1); Hurtado (1); Estero El Ingenio (2); Limarí (5);
Punitaqui (7).
En aguas superficiales, tanto las aguas del Río Grande como las del Río Hurtado,
resultaron ser aguas del tipo bicarbonatadas cálcicas, las aguas pertenecientes al
Estero El Ingenio clasificaron dentro del grupo de las sulfatadas cálcicas, y
finalmente las aguas del Río Limarí y Estero Punitaqui pertenecen al tipo
cloruradas cálcicas. En aguas subterráneas el diagrama de Piper indica que las
aguas del Río Grande clasifica dentro de las aguas del tipo bicarbonatadas
cálcicas; tanto el Río Hurtado como el Estero El Ingenio clasificaron dentro del tipo
de aguas sulfatadas cálcicas, y finalmente el Río Limarí con el Estero Punitaqui
clasifican como cloruradas cálcicas.
62
Tabla 11: Clasificación de aguas por subcuencas.
Subcuenca Agua Superficial Agua Subterránea
Grande Bicarbonatada cálcica (Ca(HCO3)2) Bicarbonatada cálcica (Ca(HCO3)2)
Hurtado Bicarbonatada cálcica (Ca(HCO3)2) Sulfatada cálcica (CaSO4)
Limarí Clorurada cálcica (CaCl2) Clorurada cálcica (CaCl2)
El Ingenio Sulfatada cálcica (CaSO4) Sulfatada cálcica (CaSO4)
Punitaqui Clorurada cálcica (CaCl2) Clorurada cálcica (CaCl2)
Al observar la tabla, se puede ver que tanto aguas superficiales como aguas
subterráneas para las subcuencas de los Ríos Grande, Limarí, Estero El Ingenio y
Estero Punitaqui presentan el mismo tipo de clasificación, pudiendo ser un
indicador de cierto grado de interacción entre ambas. La excepción la presentó el
Río Hurtado mostrando una clasificación diferente en sus aguas superficiales y
subterráneas.
4.2.4 Análisis Gráfico: Diagramas Stiff
A continuación, se presentan los diagramas de Stiff de los sitios de muestreo,
tanto para aguas superficiales como para aguas subterráneas. Estos diagramas
permiten evaluar de forma complementaria la distribución espacial de las
diferentes composiciones de acuerdo a los cationes y aniones mayores.
En aguas superficiales (Fig. 25), es posible observar la dominancia de las aguas
del Río Grande por sobre las aguas del Río Hurtado, en la composición de las
aguas del Río Limarí en Los Peñones (L1). En el Estero El Ingenio, es notorio el
cambio en la composición química de las aguas, luego de la ubicación de
Panulcillo, específicamente en las concentraciones de sulfato y cloruro, en directa
relación con lo mencionado en los análisis gráficos de variación espacial.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
63
Panulcillo
Figura 25: Diagrama de Stiff en aguas superficiales.
En aguas subterráneas (Fig. 26), ocurre algo similar que en aguas superficiales.
Cabe señalar, que los puntos del Estero Punitaqui, presentan características
químicas propias, a excepción del punto P4 (APR Los Nogales).
Al considerar en forma conjunta aguas superficiales y subterráneas es posible
diferenciar cinco agrupaciones (Fig. 27). La primera agrupación está compuesta
por las aguas del Río Hurtado, el segundo grupo por las aguas del Río Grande y el
Río Limarí, hasta el punto cruce San Julián con El Trapiche (L5). Luego, una
tercera agrupación formada sólo por dos puntos del Estero El Ingenio, APR
Estación Recoleta (E1) y Lagunillas (E2), hasta llegar al punto E3 (cruce Talhuén),
donde se ubica la Compañía Minera Panulcillo, que en solitario forma una cuarta
selección. Aguas abajo del punto E3 (cruce Talhuén) se diferencia un quinto
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
64
grupo. Este quinto grupo se advierte hasta el final de la cuenca, donde claramente
se detecta la influencia de la actividad minera en la composición de las aguas. Un
sexto grupo lo componen los puntos de Rinconada de Punitaqui. Y finalmente, un
séptimo grupo, compuesto por las aguas del Estero Punitaqui. Cabe señalar, que
de acuerdo a la diagramación de las composiciones de las aguas según Stiff, se
observa la similitud en la composición y distribución química en las distintas
agrupaciones ya sea en aguas superficiales como en aguas subterráneas. Esto
permite advertir cierto grado de interacción entre ambas.
Panulcillo
Figura 26: Diagrama de Stiff en aguas subterráneas.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
65
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
3
Panulcillo1 4
5
2
7
6
Figura 27: Diagrama de Stiff con todos los puntos de muestreo (1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7
corresponden a los números de los grupos mencionados en el texto).
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
66
4.2.5 Análisis Gráfico: Diagramas Araña para Aguas Superficiales.
Se entrega a continuación la comparación entre las concentraciones de las aguas
superficiales de cada afluente y los valores medios mundiales para los parámetros
Ca, Mg, Na, K, N-NO3, HCO3, SO4 y B. Finalmente se agrega el promedio general
por parámetro para cada afluente.
4.2.5.1 Río Grande
En Río Grande (Fig. 28), ambos puntos muestran un comportamiento similar,
presentando valores por sobre la media mundial en la mayoría de los parámetros.
La excepción la constituyen K y N-NO3. Con respecto a potasio presenta valores
bajos, pero igualmente por sobre la media. En cuanto a nitratos, presenta valores
bajo la media, en comparación con los otros parámetros.
0,1
1,0
10,0
Ca Mg
Na K
HCO
3
NO3
SO4 B
Razón
Parámetros
G1 G2
Figura 28: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en la subcuenca del
Río Grande y la media mundial. (Allégre et al. 1973; Levinson, 1974).
4.2.5.2 Río Hurtado
En general, presenta un comportamiento similar que el descrito para el Río
Grande (Fig. 29). En efecto, se observan valores sobre la media mundial en los
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
67
mismos parámetros que los vistos anteriormente. Y nuevamente la excepción la
constituyen potasio y nitrato.
0,1
1,0
10,0
100,0
Ca Mg
Na K
HCO
3
NO3
SO4 B
Razón
Parámetros
H1 H2
Figura 29: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en la subcuenca del
Río Hurtado y la media mundial. (Allégre et al. 1973; Levinson, 1974).
4.2.5.3 Estero El Ingenio
A diferencia de lo descrito anteriormente, las muestras del Estero El Ingenio
(Fig. 30) presentan altos valores en todos los parámetros, con respecto a los
promedios mundiales. Destacan los altos contenidos de SO4, específicamente
desde cruce Talhuén (E3), los que coinciden con lo explicado anteriormente en
relación a la infiltración de soluciones provenientes de la actividad minera que se
desarrollaba en el sector. Luego, hacia aguas abajo disminuyen levemente las
concentraciones. Cabe señalar que a medida que se avanza a través de los
puntos muestreados en el estero hay un paulatino aumento en los valores de los
parámetros, con excepción del sulfato, que marca su mayor concentración en el
punto E3.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
68
0,1
1,0
10,0
100,0
Ca Mg
Na K
HCO
3
NO3
SO4 B
Razón
ParámetrosE2 E3 E4 E5
Figura 30: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en Estero El Ingenio y
la media mundial. (Allégre et al. 1973; Levinson, 1974).
4.2.5.4 Río Limarí
En general, presenta enriquecimiento significativo en Ca, Mg, Na, HCO3, SO4 y B
(Fig. 31), y un enriquecimiento moderado en K y N-NO3. Cabe señalar que en el
punto L7 (Río Limarí en cruce los aromos), se presentan las razones más altas en
comparación con los otros puntos, respecto a los promedios mundiales. Esto se
puede deber a que este es el primer punto aguas abajo luego de la confluencia del
Estero El Ingenio con el Río Limarí, que trae valores elevados en los diferentes
parámetros. Respecto a los valores de Boro, para los puntos L3 (Río Limarí en La
Chimba) y L7, muestran una gran disminución.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
69
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 31: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en Río Limarí y la
media mundial. (Allégre et al. 1973; Levinson, 1974). Nótese que en el caso del boro, L3
(Río Limarí en La Chimba) y L7 (Río Limarí en Cruce los aromos) están superpuestos.
4.2.5.5 Estero Punitaqui
El Estero Punitaqui (Fig. 32) presenta enriquecimiento en Ca, Mg, Na y SO4, y
aumento moderado para K, HCO3, N-NO3 y B. En general, ambos puntos
presentan un comportamiento similar. Cabe señalar que respecto a los altos
valores para sodio, se puede deber a que son puntos de muestreo ubicados
cercanos a la desembocadura del río, por lo que posiblemente tengan influencia
de neblinas costeras.
Las razones promedio para las cinco subdivisiones de la cuenca, considerando los
valores promedio para cada uno de ellos con respecto a la media mundial,
muestran resultados consistentes para definir que cada uno de ellos sigue un
mismo patrón (Fig. 33). Se destaca especialmente cómo el Río Limarí es
altamente influenciado en su composición por las aguas provenientes del Estero El
Ingenio, y también por los Ríos Grande y Hurtado. Una vez más, el valor promedio
para sulfato es muy alto en El Ingenio. Es difícil poder establecer una definición en
cuanto a grupos, pero si es posible destacar que los Ríos Grande y Hurtado
0,0
0,1
1,0
10,0
Ca Mg
Na K
HCO
3
NO3
SO4 B
Razón
Parámetros
L1 L3 L5 L7 L9
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
70
presentan patrones muy similares y con menores concentraciones, que el resto de
la cuenca. Esto puede deberse a un efecto de los embalses sobre estos puntos.
0,1
1,0
10,0
100,0
Ca Mg
Na K
HCO
3
SO4
NO3 B
Razón
ParámetrosP2 P5
Figura 32: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en Estero Punitaqui y
la media mundial. (Allégre et al. 1973; Levinson, 1974).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 33: Promedio de cada subdivisión de la cuenca del río Limarí y la media mundial.
(Allégre et al. 1973; Levinson, 1974). G: Río Grande; H: Río Hurtado; E: estero El Ingenio;
L: Río Limarí; P: estero Punitaqui.
0,01
0,10
1,00
10,00
Ca Mg Na K HCO3 SO4 NO3 B
Razón
ParámetrosG H E L P
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
71
4.2.6 Relaciones concentración–profundidad para aguas subterráneas.
Se intentó establecer una relación entre la concentración de los parámetros en las
aguas subterráneas y la profundidad de los pozos donde se tomaron las muestras
(acuífero). La profundidad se determinó en base a dos tipos de información:
Profundidad de la zona ranurada (zona de captación) y profundidad del pozo. En
el caso de los valores de las profundidades en las zonas de captación, sólo se
obtuvo para cinco puntos: APR Barraza (H3), APR El Trapiche (E6), APR Cerrillos
de Tamaya (L8), APR Graneros (P1) y APR Camarico Chico (P3). En los puntos
restantes se hizo la relación con la profundidad de la bomba (por inexistencia de la
información).
Tanto la información de la profundidad de la bomba como la profundidad del pozo
se obtuvieron de los encargados de los comités de agua potable rural (operadores
APR) durante la campaña de obtención de datos. La información de la profundidad
de la zona de captación se obtuvo de archivos investigados en la Dirección de
Obras Hidráulicas (DOH) del Ministerio de Obras Públicas (MOP).
a) Considerando la profundidad de la zona de captación de la bomba.
Como se advierte en la Figura 34 (paneles A y E), no fue posible establecer una
relación clara entre la profundidad y las concentraciones de SO4 y N-NO3. Sí, se
advierte una relación inversa entre la profundidad y las concentraciones de
cloruro, es decir, que a menor profundidad, mayor es la concentración (Fig. 34,
panel C).
Para una mejor observación de la relación entre la profundidad de la zona de
captación de la bomba con la concentración de los diferentes aniones se excluyó
el punto P4 (APR Los Nogales), el cual presentaba mayor valor de profundidad de
la bomba en comparación con el resto de los pozos muestreados (Fig. 34, paneles
B, D y F).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
72
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 34: Relaciones entre la profundidad de la bomba ( ) - zona ranurada (Criba; ) y
las concentraciones de SO4 (Panel A), excluyendo punto P4 (Panel B); Cl (Panel C),
excluyendo punto P4 (Panel D); N-NO3 (Panel E), excluyendo punto P4 (Panel F).
G3
H3
L2L4
L6
E1
E6
L8L10
P1
P4
P6
P3
0
100
200
300
400
0 20 40 60 8
SO4mg/L
Profundidad m
0
G3
H3
L2L4
L6
E1
E6
L8L10
P1
P6
P3
0
100
200
300
400
0 10 20 3
SO4mg/L
Profundidad m0
BA
G3H3
L2 L4
L6
E1
E6
L8
L10
P1P3
P4P6
10
100
1000
0 20 40 60 80
Cl m
g/L
Profundidad m
G3H3
L2L4
L6
E1
E6
L8
L10
P1P3
P6
10
100
1000
0 10 20 3
Cl m
g/L
Profundidad m
0
DC
G3H3
L2
L4
L6
E1
E6
L8L10
P1
P3
P4
P6
0,1
1
10
100
0 20 40 60 80
N (N
O3) m
g/L
Profundidad m
G3H3
L2
L4
L6
E1
E6
L8L10
P1
P3
P6
0,1
1
10
0 10 20
N (N
O3) m
g/L
Profundidad m
30
FE
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
73
Para el caso del sulfato y nitrato, no fue posible establecer una relación clara entre
su concentración con la profundidad de la bomba y zona ranurada, según sea el
caso (Fig. 34, panel B y F). Referente a cloruros, fue un poco más claro, lo que se
confirma es que a menor profundidad, mayor es la concentración de cloruros, esto
puede deberse a la evapotranspiración que se produce a esta profundidad, la que
hace que aumenten estos valores (Fig. 34, panel D).
b) Según la profundidad del pozo.
Considerando la profundidad del pozo, no fue posible establecer una relación
entre éste y las concentraciones de los diferentes parámetros (Fig. 35, paneles
A - F). Se destaca que, al igual que la relación anterior, para una mejor
observación se excluyó el punto P4 (APR Los Nogales) por ser el punto de
muestreo de mayor profundidad.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
G3
H3
L2L4
L6
E1
E6
L8
L10
P1P3
P4
P6
0
100
200
300
400
0 50 100 150
SO4mg/L
Profundidad m
G3
H3L2
L4
L6
E1
E6
L8
L10
P1P3P6
0
100
200
300
400
0 20 40 6
SO4mg/L
Profundidad m
0
A B
G3
H3
L2L4
L6
E1
E6L8
L10
P1P3
P4P6
10
100
1000
0 50 100 150
Cl m
g/L
Profundidad m
G3
H3
L2 L4
L6
E1
E6L8
L10
P1P3
P6
10
100
1000
0 20 40
Cl m
g/L
Profundidad m
C
60
D
G3H3
L2
L4
L6
E1
E6
L8L10
P1
P3
P4
P6
0,1
1
10
100
0 50 100 150
N (N
O3) m
g/L
Profundidad m
G3H3
L2
L4
L6
E1
E6
L8
L10
P1
P3
P6
0,1
1
10
0 20 40
N (N
O3) m
g/L
Profundidad m
E
60
F
Figura 35: Relaciones entre la profundidad del pozo y las concentraciones de SO4 (Panel
A), excluyendo punto P4 (Panel B); Cl (Panel C), excluyendo punto P4 (Panel D); N-NO3
(Panel E), excluyendo punto P4 (Panel F). Punto de muestreo.
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
75
4.3 Isótopos
4.3.1 Análisis Preliminar General
Para comenzar el análisis isotópico, se calculó en primer lugar la Línea meteórica
local (LML). Esta se determinó con los valores isotópicos de las precipitaciones del
año 2009 (Fig. 36) y 2010 (Fig.37), tomadas en tres estaciones de muestreo de
aguas lluvias a lo largo de la cuenca del Limarí: Estación Tulahuén, La Paloma y
Carretera. Una vez obtenidas las ecuaciones, tanto para el año 2009 y 2010, se
obtuvo una ecuación promedio, la que se utilizó como Línea Meteórica Local
(LML) para la cuenca (Tabla 12).
Tabla 12: Líneas meteóricas locales.
Año Línea Meteórica Local
2009 δ2H = 8,8 δ18O + 17,2
2010 δ2H = 9,0 δ18O + 20,1
Promedio δ2H = 8,9 δ18O + 18,7
‐80
‐60
‐40
‐20
0
‐10,0 ‐8,0 ‐6,0 ‐4,0 ‐2,0 0,0
δ2H (‰
)
δ18O (‰)
Figura 36: Señales isotópicas de precipitaciones año 2009. LML
Tulahuén; La paloma; Carretera.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
76
‐80
‐60
‐40
‐20
0
‐10,0 ‐8,0 ‐6,0 ‐4,0 ‐2,0 0,0
δ2H (‰
)
δ18O (‰)
Figura 37: Señales isotópicas de precipitaciones año 2010. LML
Tulahuén; La paloma; Carretera.
Los valores isotópicos obtenidos, tanto en aguas superficiales como en aguas
subterráneas fueron de un rango aproximado de -30 a -80 ‰ para δ2H, y de -5 a
-10 para δ18O (Fig. 38).
Las muestras de agua superficial y de agua subterránea analizadas, se
encuentran en su mayoría por debajo de la línea meteórica mundial (GMWL), y en
su totalidad por debajo de la línea meteórica local (LML), con excepción de los
puntos de Rinconada de Punitaqui que se situaron entre ambas líneas. De la
distribución de los puntos, es posible identificar cuatro grupos. El primer grupo,
corresponde a los puntos H2 y H3, pertenecientes a Río Hurtado, que muestran
los valores más empobrecidos de la cuenca. El segundo grupo corresponde a los
puntos muestreados en el Estero Punitaqui (P2, P3, P5 y P6), que muestran
valores con mayor señal isotópica. Luego, encontramos un tercer grupo central,
que contiene el resto de los puntos, tanto muestras de agua superficial como
subterránea, las que muestran características similares de poca variación
isotópica, probablemente una mezcla de señales. Finalmente encontramos un
cuarto grupo, con las muestras pertenecientes al sector de Rinconada de
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
77
Punitaqui (P7, P8 y P9), que por su señal isotópica y ubicación entre la LML y la
GMWL, podrían indicar que son aguas de recarga local.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
E1
H3
L4G3
L6E6
L8
P8
P9
P7
L10
P6
P3
P4
L2
P1
E2
E3 L3E4E5L5
L7 L9
L1
H2H1
G2
G1
P2P5
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
‐10 ‐7,5 ‐5
δ2H (‰
)
δ18O (‰)
4 A
3
2
1
E1
L4G3
L6E6
L8L10
P4
L2
P1
E2
E3 L3E4 E5L5
L7 L9
L1
H1
G2
G1
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
‐9 ‐6,5
δ2H (‰
)
δ18O (‰)
B
Figura 38: Resultados señal isotópica en todos los puntos de muestreo (Panel A) y detalle
de agrupación central (Panel B). Agua superficial; agua subterránea - - - - LML;
GMWL; Línea de regresión agrupación central (δ2H = 7,2 δ18O +6,1).
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
78
En la Figura 39 se muestra la señal isotópica de todos los puntos de muestreo, en
la que se muestra también la línea de tendencia de aguas superficiales y
subterráneas (Tabla 13, c). En general, esta línea de tendencia, sigue una
orientación paralela a la línea meteórica local, pero ubicada bajo ésta, lo que nos
podría llevar a concluir que las muestras tienen una señal isotópica propia de
aguas empobrecidas en deuterio por efecto de la evaporación, con excepción de
los puntos P7, P8 y P9 de Rinconada de Punitaqui nombrados anteriormente.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 39: Resultados señal isotópica en todos los puntos de muestreo. Agua
superficial; agua subterránea. - - - - LML; GMWL; Línea de regresión.
E1
H3
L4G3
L6E6
L8
P8
P9
P7
L10
P6
P3
P4
L2
P1
E2
E3 L3 E4 E5L5
L7 L9
L1
H2H1
G2
G1
P2P5
‐90
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
‐10 ‐7,5 ‐5
δ2H (‰
)
δ18O (‰)
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
79
Tabla 13: Líneas de tendencia aguas superficiales y subterráneas.
Tipo Ecuación R2
a) Agua superficial δ2H = 8,2 δ18O + 1,1 0,94
b) Agua subterránea δ2H = 10,4 δ18O + 19,2 0,89
c) Aguas superficiales + aguas subterráneas δ2H = 9,9 δ18O + 14,5 0,89
d) Línea Meteórica Local (LML) δ2H = 8,9 δ18O + 18,7 0,99
A continuación, se analizan por separado aguas superficiales y aguas
subterráneas.
Las aguas superficiales (Fig. 40, paneles A y B), mostraron diferentes
composiciones a lo largo de la cuenca. La muestra más empobrecida en 2H y 18O
fue H2 (Río Hurtado en Villaseca), en relación a H1 (Embalse Recoleta) que es
más enriquecida. Probablemente se deba a que las aguas muestreadas en H2
provienen desde aguas arriba del embalse Recoleta. Los puntos menos
empobrecidos fueron P2 y P5, éste último probablemente por recarga local
cercana a la costa. También, observamos un grupo central que presentan valores
medios de -60 para δ2H, y de -7,5 para δ18O. Finalmente, es importante destacar
el grado de paralelismo que hay entre la línea meteórica local (LML) y la
disposición de las muestras, representada con su línea de tendencia (Tabla 13,
letra a) lo que lleva a confirmar lo mencionado anteriormente.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
80
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
E2E3
L3E4
E5
L5
L7L9
L1
H2
H1
G2
G1
P2 P5
‐90
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
‐10,0 ‐7,5 ‐5,0
δ2H (‰
)
δ18O (‰)
A
E3
L3E4
E5
L5
L7L9
L1 G2
G1
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
‐8,0 ‐6,5
δ2H (‰
)
δ18O (‰)
B
Figura 40: Resultados señal isotópica en agua superficial (Panel A) y detalle de
agrupación central (Panel B). Agua superficial; - - - - LML; GMWL.
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
81
La Figura 41 muestra la señal isotópica para aguas subterráneas. En ella destaca
en primer lugar el punto correspondiente a H3 (APR Estación Recoleta), altamente
empobrecido en 18O y en 2H, en directa relación con lo mencionado anteriormente
para el punto H2 (Río Hurtado en Villaseca). Luego, es posible observar tres
grupos, según su señal isotópica.
El primer grupo, en la parte central, corresponde a muestras aguas abajo del
embalse La Paloma, con señales isotópicas medias. El segundo grupo,
conformado por los puntos P3 (Camarico chico) y P6 (APR Chalinga) en la zona
baja del Estero Punitaqui, con valores más enriquecidos en isótopos pesados. Y
por último, una tercera agrupación, compuesto por las muestras correspondientes
al Estero Punitaqui (P7, P8 y P9), específicamente en el sector de Rinconada de
Punitaqui, únicos puntos que están ubicados en la línea meteórica local, lo que
muestra el origen meteórico “directo” de estas vertientes y la ocurrencia en forma
rápida de infiltración luego de la precipitación, evitando el proceso de
fraccionamiento isotópico.
En general, las aguas subterráneas presentan una similar dispersión en su señal
isotópica, en comparación a las aguas superficiales. Véase también la disposición
de la línea de tendencia de aguas subterráneas (Tabla 13, letra b), la que sigue
cierto grado de paralelismo con la línea meteórica local.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
82
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 41: Resultados señal isotópica en agua subterránea. Agua subterránea;
- - - - LML; GMWL; Línea de regresión.
E1
P8P9
P7
P6P3
L4G3
L6
E6
L8L10
L2
P1
‐7,5
H3
P4
‐90
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
‐10 ‐5
δ2H(‰
)
δ18O (‰)
3
2
1
Finalmente, es importante señalar que tanto aguas superficiales como aguas
subterráneas presentan señales isotópicas similares, lo que probablemente sería
un indicador de que se encuentran mezcladas. Esto denotaría una estrecha
relación entre estas, y cierto grado de interacción.
4.3.2 Análisis Particulares
4.3.2.1 Razón δ 2H / δ18O
En aguas superficiales, la razón 2H/18O presentó un valor entre 7,5 y 8,5 (Fig. 42).
Se observa que se distingue la formación de cuatro grupos. El primero con una
razón aproximada de 8,5, que corresponde a los puntos G1 (aguas abajo embalse
La Paloma), G2 (Río Grande en El Guindo) y H1 (embalse Recoleta), puntos
ubicados inmediatamente aguas abajo del embalse La Paloma y del embalse
Recoleta respectivamente. El segundo grupo está constituido por las aguas del
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
83
Estero El Ingenio y Río Limarí, alcanzan una razón de valor 8, es decir, son aguas
que han continuado estando sometidas a un proceso de evaporación, motivo por
el cual la razón 2H/18O disminuye, lo que quiere decir a su vez que se pierde con
mayor facilidad 2H que 18O. Las muestras del Río Limarí, hacia el final de la zona
de estudio (L7, L9), conforman el tercer grupo, muestran un nivel levemente mayor
que las del segundo grupo. Esto podría deberse al aporte de aguas subterráneas
que no han estado sometidas a los procesos de evaporación. Finalmente, un
cuarto grupo formado por las aguas del Estero Punitaqui.
7,0
8,0
9,0
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Razón
2 H/1
8 O
Puntos
1 3
2
4
Figura 42: Razón 2H/18O en agua superficial. Punto de muestreo.
La razón de 2H/18O en aguas subterráneas (Fig. 43), resultó ser casi constante en
la mayoría de los puntos, alcanzando un valor cercano a 8. Esto coincide con la
tendencia de los diferentes puntos en la gráfica de 2H versus 18O (Fig. 39).
También, es similar a la razón encontrada en las aguas superficiales, lo que puede
indicar que estas aguas están relacionadas, indicando que hay cierta interacción
entre ambas. La excepción la constituye los puntos de Rinconada Punitaqui, que
presentan una razón cercana a 6, que representaría la señal isotópica de la lluvia
que cae en el lugar y que infiltra inmediatamente, sin evaporarse. Lo que
podríamos concluir es que en los otros puntos de agua subterránea la razón
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
84
encontrada, en torno a 8, puede tener directa relación con los embalses, que
tienen señal isotópica de las precipitaciones caídas aguas arriba de éstos y los
procesos de evaporación ya comentados.
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Razón
2 H/1
8 O
Puntos
Figura 43: Razón 2H/18O en agua subterránea. Punto de muestreo.
4.3.2.2 Relaciones Valor- δ /Altura, aguas superficiales
Para el caso de las aguas superficiales, podemos encontrar una relación existente
entre la altura del punto de muestreo (río) y su señal isotópica, tanto para 18O
como para 2H. Esto se muestra en las Figuras 44 y 45.
Se observa que en aguas superficiales, el 18O presenta la misma tendencia que el 2H, es decir, presentan señales isotópicas enriquecidas en los puntos
muestreados en los embalses o cercanos a ellos. Esto asociado a las
evaporaciones que ocurren ahí. El proceso de evaporación continúa en la medida
que el agua fluye por los ríos y esteros, y es así como las señales isotópicas
aumentan (se hacen menos negativas) en el sentido del flujo.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
85
G1G2
H1
H2
L1
L3L5
E2E3
E4E5L7L9
P2
P5
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
0 100 200 300 400
δ2H (‰
)
Altura m.s.n.m.
Figura 44: Relación entre altura del punto de muestreo y la señal isotópica de 2H en agua
superficial. Punto de muestreo; Línea de regresión (δ2H = -0,1A – 50,8); R2=0,44;
A: altura (m.s.n.m.).
G1G2
H1
H2
L1
L3L5
E2
E3
E4E5L7
L9
P2
P5
‐10
‐9
‐8
‐7
‐6
‐5
0 100 200 300 400
δ18 O
(‰)
Altura m.s.n.m.
Figura 45: Relación entre altura del punto de muestreo y la señal isotópica de 18O en agua
superficial. Punto de muestreo; Línea de regresión (δ2H = -0,01A – 6,4);
R2= 0,36; A: altura (m.s.n.m.).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
86
4.3.2.3 Relaciones Valor- δ /Profundidad, aguas subterráneas
Por otro lado, para el caso de las aguas subterráneas se presenta a continuación
la relación entre la señal isotópica y la cota superficial en que se encuentra
ubicado cada punto muestreado (Fig. 46 y 47).
En una primera instancia, se puede observar cierta relación, a excepción de los
puntos P7, P8 y P9, no se puede llegar a establecer con claridad un resultado. De
todas formas, como ya ha sido comentado, estos puntos representan una
situación local particular. Es por eso que para evaluar ambas relaciones, tanto de
deuterio como de oxígeno 18, se excluyeron éstos tres puntos.
En ambas relaciones, se observaron ciertas similitudes con las encontradas en
aguas superficiales, es decir, una relación entre cota superficial y señal isotópica.
Cabe señalar además, que esta similitud entre aguas superficiales y subterráneas
nos podría indicar un grado de interacción entre estas.
En relación a los puntos pertenecientes a Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9) se
vuelve a corroborar lo mencionado anteriormente, que posiblemente son aguas
con recarga directa de precipitaciones, por su señal isotópica poco fraccionada
(señal isotópica similar a la precipitación).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
87
G3
H3
L2
L4L6
E1E6
L8
L10
P1P3
P4
P6P7 P8
P9
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
0 100 200 300 400 500 600
δ2H(‰
)
Cota superficial m.s.n.m.
A
G3
H3
L2
L4L6
E1E6
L8
L10
P1P3
P4
P6
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
0 50 100 150 200 250 300 350 400
δ2H (‰
)
Cota superficial m.s.n.m.
B
Figura 46: 2H en agua subterránea (Panel A). 2H en agua subterránea con exclusión de
los puntos P7, P8 y P9 (Panel B). Punto de muestreo; Línea de regresión
(δ2H = -0,05C – 48,7); R2= 0,29; C: cota superficial (m.s.n.m.).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
88
G3
H3
L2
L4L6
E1E6
L8
L10 P1
P3
P4
P6
P7 P8
P9
‐10
‐9
‐8
‐7
‐6
‐5
0 100 200 300 400 500 600
δ18 O
(‰)
Cota superficial m.s.n.m.
A
G3
H3
L2
L4L6
E1E6L8L10
P1
P3
P4
P6
‐10
‐9
‐8
‐7
‐6
‐5
0 100 200 300 400
δ18 O
(‰)
Cota superficial m.s.n.m.
B
Figura 47: 18O en agua subterránea (Panel A). 18O en agua subterránea con exclusión de
los puntos P7, P8 y P9 (Panel B). Punto de muestreo; Línea de regresión
(δ2H = -0,01 C – 5,9); R2= 0,41; C: cota superficial (m.s.n.m.).
Con respecto a la relación entre la profundidad del pozo de muestreo (Fig. 48 y
49) con las señales isotópicas, no se puede observar una relación.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
89
G3
H3
L2
L4L6
E1E6
L8 L10
P1P3
P4
P6
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
0 20 40 60 80 100 120 140
δ2H (‰
)
Profundidad del Pozo m
A
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
G3
H3
L2
L4L6
E1E6
L8 L10
P1P3
P6
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
0 10 20 30 40 50 60
δ2H (‰
)
Profundidad del Pozo m
B
Figura 48: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad del pozo.
Panel A: δ2H versus profundidad del pozo (m). Panel B: δ2H versus profundidad del pozo
(m) con exclusión de punto P4 (APR Los Nogales). Punto de muestreo.
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
90
G3
H3
L2
L4 L6E1E6
L8 L10
P1
P3
P4
P6
‐10
‐9
‐8
‐7
‐6
‐5
0 20 40 60 80 100 120 140
δ18 O
(‰)
Profundidad del Pozo m
A
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
G3
H3
L2
L4 L6E1E6
L8 L10
P1
P3
P6
‐10
‐9
‐8
‐7
‐6
‐5
0 10 20 30 40 50 6
δ18 O
(‰)
Profundidad del Pozo m
0
B
Figura 49: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad del pozo.
Panel A: δ18O versus profundidad del pozo (m). Panel B: δ18O versus profundidad del pozo
(m) con exclusión de punto P4 (APR Los Nogales). Punto de muestreo.
Con respecto a la relación entre la profundidad de la bomba y de la zona de
exploración (Fig. 50 y 51) con las señales isotópicas, se advierte cierta relación en
que a mayor profundidad de éstas, las señales son más negativas.
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
91
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
G3
H3
L2L4
L6
E1E6
L8L10P1
P3
P4
P6
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
0 10 20 30 40 50 60 70
δ2H (‰
)
Profundidad de la bomba m
A
G3
H3
L2 L4
L6
E1E6L8
L10P1
P3P6
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
0 5 10 15 20 25 30
δ2H (‰
)
Profundidad de la bomba m
B
Figura 50: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad de la
bomba. Panel A: δ2H versus profundidad de la bomba (m). Panel B: δ2H versus
profundidad de la bomba (m) con exclusión de punto P4 (APR Los Nogales). Profundidad
de la bomba ( ) - zona ranurada (Criba; ). Línea de regresión (δ2H = -0,6 P – 52,1);
R2= 0,26; P: profundidad de la bomba (m).
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
92
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
G3
H3
L2
L4L6E1E6
L8L10P1
P3
P4
P6
‐10,0
‐9,0
‐8,0
‐7,0
‐6,0
‐5,0
0 20 40 60 8
δ18 O
(‰)
Profundidad de la bomba m
0
A
G3
H3
L2
L4L6E1E6
L8L10P1
P3 P6
‐10
‐9
‐8
‐7
‐6
‐5
0 5 10 15 20 25 30
δ18 O
(‰)
Profundidad de la bomba m
B
Figura 51: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad de la
bomba. Panel A: δ18O versus profundidad de la bomba (m). Panel B: δ18O versus
profundidad de la bomba (m) con exclusión de punto P4 (APR Los Nogales). Profundidad
de la bomba ( ) - zona ranurada (Criba; ). Línea de regresión (δ2H = -0,07 P – 6,6);
R2= 0,25; P: profundidad de la bomba (m).
En general, se observa cierta tendencia de que las señales isotópicas tienden a
ser más negativas en zonas de mayor altitud (Fig. 46 y 47), y en las ubicaciones
de las bombas de pozos de muestreo que están a mayor profundidad (Fig. 50 y
51).
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
93
4.4 ANÁLISIS QUÍMICO – ISOTÓPICO
A continuación se presenta un análisis que considera en forma simultánea la
aguas, buscando encontrar evidencias
complementarias del comportamiento del sistema bajo estudio.
n la Figura 52 se presenta la variación espacial de la concentración de cloruro y
hay una directa relación entre la
que en aguas
ndo las excepciones mencionadas,
lo que nos puede indicar que hay cierto grado de interacción.
información química e isotópica de las
4.4.1 Análisis Gráfico Simple, variación espacial.
E2H en aguas superficiales. Se puede observar que
concentración de cloruro y los valores de deuterio, es decir, que a medida que
avanzamos en dirección del flujo, aumenta la concentración y a su vez los valores
de deuterio se hacen menos negativos. Lo mismo se advierte con la señal
isotópica de 18O y las concentraciones de cloruro (Fig. 53). En ambas la excepción
la constituye Río Hurtado en Villaseca (H2), que presenta una relación inversa, lo
que podría deberse probablemente a que estas aguas son recargadas por
afloramientos que vienen de sectores más altos en dicha cuenca.
En aguas subterráneas (Fig. 54 y 55) se advierte cierta relación entre las
concentraciones de cloruro y los isótopos estables, al igual
superficiales. La excepción la constituyen APR Villaseca (H3), APR Graneros (P1)
y APR Los Nogales (P4), con relaciones totalmente inversas, en que 2H y 18O
están empobrecidos. Probablemente, en relación a H3, esto puede deberse a su
interacción con H2 (Río Hurtado en Villaseca), debido a la similaridad de sus
señales isotópicas. Respecto a P1 y P4, tiene señales isotópicas muy cercanas a
las obtenidas en G1 (Río Grande aguas abajo embalse La Paloma), esto podría
estar indicando la influencia del agua de riego en dicha zona que proviene del
embalse, la que infiltra y recarga estas aguas.
En general tanto en aguas superficiales como en subterráneas se advierte cierta
relación, y en ambas muy semejantes, incluye
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
94
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 52: Cloruro y δ2H agua superficial. Cloruro; δ2H.
Figura 53: Cloruro y δ18O agua superficial. Cloruro; δ18O.
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
100
1000
1
10
G1 G2 H1 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
δ2H (‰
)
Cl m
g/L
Puntos
H2
‐10,0
‐7,5
‐5,0
1
10
100
1000
G1 G2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5δ1
8 O (‰
)
Cl m
g/L
Puntos
H1 H2
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
95
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
1
10
100
1000
G3
H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
δ2H (‰
)
Cl m
g/L
Puntos
Figura 54: Cloruro y δ2H agua subterránea. Cloruro; δ2H.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 55: Cloruro y δ18O agua subterránea. Cloruro; δ18O.
A continuación se muestra una comparación gráfica para establecer una relación
entre cloruro tanto con 2H como con 18O.
En relación a las aguas superficiales (Fig. 56, paneles A y B), tanto para 2H y 18O,
observamos tres agrupaciones. El primer grupo, conformado por las aguas del Río
Grande (G1 y G2), Río Hurtado (H1 y H2), Estero El Ingenio en su parte inicial (E2
‐10,0
‐7,5
‐5,0
1
10
100
1000
G3
H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
δ18 O
(‰)
Cl m
g/L
Puntos
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
96
y E3), Río Limarí en Los Peñones (L1), La Chimba (L3) y en cruce San Julián con
El Trapiche (L5), presentan una baja concentración de cloruro, aproximadamente
entre 10 – 200 mg/L y empobrecimiento tanto de deuterio como de oxígeno 18,
señales isotópicas propias de aguas recargadas a mayor altitud. Luego, se
destaca en segundo lugar la muestra perteneciente a Estero Punitaqui en
Camarico (P2), que presenta una concentración media de cloruro, 193 mg/L, y
presenta señales isotópicas menos empobrecidas. Y finalmente, una tercera
agrupación con las aguas de las partes bajas del Estero El Ingenio (E5 y E4) y del
Río Limarí (L7 y L9), y muestras del Estero Punitaqui (P5), con altas
concentraciones de cloruro, entre 300 a 500 mg/L y señales isotópicas
intermedias.
Respecto a las aguas subterráneas (Fig. 56, paneles C y D), es posible observar
también cuatro agrupaciones. El primer grupo está compuesto por las muestras
tomadas en los pozos APR El Guindo (G3), Villaseca (H3), Estación Recoleta
(E1), Limarí (L4), y el pozo perteneciente a Aguas del Valle (L4), estos siguen la
misma tendencia de la primera agrupación formada en aguas superficiales (pozos
contiguos), las cuales también presentan bajas concentraciones de cloruro,
10 – 100 mg/L, y están empobrecidos en deuterio y oxígeno 18, lo que nos puede
indicar una posible interacción entre estas aguas, por la coincidencia en la
ubicación de ambos grupos en el gráfico. Luego, la segunda agrupación está
compuesta por las muestras de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9), aguas con
bajas concentraciones de cloruro, 30 – 60 mg/L, y enriquecidas tanto en 2H como
en 18O, lo que nos puede indicar que son aguas con recarga local,
específicamente por precipitaciones, confirmándonos lo analizado en relaciones
antes vistas. Finalmente, un tercer y cuarto grupo, está conformado por las
muestras tomadas en los pozos contiguos a las muestras de aguas superficiales
de la tercera agrupación nombrada en el párrafo anterior, las que presentan altas
concentraciones de cloruro, 200 – 800 mg/L, y están levemente empobrecidos en
deuterio. Éstas son aguas altamente salinas y con recarga esporádica de aguas
superficiales (Baskaran et al., 2009).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
97
Debido a la similitud de las agrupaciones tanto en aguas superficiales como
subterráneas, indica una clara tendencia de una posible interacción entre éstas.
A modo complementario se muestra una comparación gráfica de la relación entre
sulfato tanto con 2H como con 18O, en aguas superficiales y aguas subterráneas,
con el fin de tener una herramienta más para establecer cierto grado de
interacción entre ambas. Cabe señalar, que para una mejor observación de las
gráficas, en aguas superficiales se excluyó el punto E3 (Estero El Ingenio en
Cruce Talhuén) debido a sus altos valores en las concentraciones de SO4
(Fig. 57, paneles A y B).
En aguas superficiales (Fig. 58, paneles A y B), al igual que en la gráfica de
cloruro, se observan las mismas tres agrupaciones, cada una con los mismos
puntos muestreados. El primer grupo, presenta bajas concentraciones de sulfato,
50 – 200 mg/L, y gran empobrecimiento de 2H y 18O. El segundo grupo, presenta
una concentración media de sulfato, 171 mg/L, con señales isotópicas menos
empobrecidas. Finalmente, el tercer grupo, presenta altas concentraciones de
SO4, 250 – 530 mg/L, con rangos de -60 a -45 ‰ y de -7,5 a -5,5 ‰ para deuterio
y oxígeno 18 respectivamente.
En aguas subterráneas (Fig. 58, paneles C y D), se observan cuatro agrupaciones,
igual a lo observado en las gráficas de cloruro (Fig. 56, paneles C y D). La primera
agrupación, conformada por los puntos de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9),
con bajas concentraciones de sulfato, 10 – 30 mg/L, y enriquecido en isótopos
estables. Un segundo grupo, incorpora las muestras de APR El Trapiche (E6) y
APR San Julián (L6), muestras ubicadas en la confluencia del Río Limarí con el
Estero El Ingenio, las cuales presentan concentraciones medias de sulfato de
aproximadamente 250 mg/L, y de señal isotópica levemente empobrecida. Luego,
la tercera agrupación, con los puntos L8, L10 y P4, que presentan una
concentración de sulfato entre 320 – 370 mg/L, y una señal isotópica levemente
empobrecida. Finalmente, la cuarta agrupación, conformada por las muestras
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
98
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
restantes, presenta una concentración de sulfato entre 100 – 200 mg/L, y una
señal isotópica muy dispersa entre estas.
De acuerdo a las gráficas analizadas de sulfato versus las señales isotópicas,
podríamos concluir, que al igual que en lo sucedido en las gráficas de cloruro, se
advierte cierta relación en las agrupaciones encontradas. En general, con esta
similitud en la formación de las agrupaciones es posible inferir que podría haber
cierto grado de interacción entre aguas superficiales y subterráneas.
99
BA
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través
Figura 56: Relación cloruro e isótopos estables. Paneles A y B: aguas superficiales. Paneles C y D: aguas subterráneas.
Punto de muestreo.
C D
232 1
1
3
22 3
34
4
1 1
del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
100
G1
G2
H1
H2
L1L3
L5
E2 E3
E4E5L7
L9
P2P5
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
0 200 400 600 800 1000
δ2H (‰
)
SO4 mg/L
G1
G2
H1
H2
L1L3
L5
E2E3
E4E5
L7
L9
P2 P5
‐10,0
‐9,0
‐8,0
‐7,0
‐6,0
‐5,0
0 200 400 600 800 1000
δ18 O
(‰)
SO4 mg/L
Figura 57: Relación Sulfato e isótopos estables en aguas superficiales. Panel A: Sulfato
versus 2H. Panel B: Sulfato versus 18O. Punto de muestreo.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
101
G1
G2
H1
H2
L1L3
L5
E2
E4E5L7
L9
P2P5
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
0 200 400 600
δ2H (‰
)
SO4 mg/L
G1
G2
H1
H2
L1L3
L5
E2
E4E5L7
L9
P2 P5
‐10,0
‐9,0
‐8,0
‐7,0
‐6,0
‐5,0
0 200 400 600
δ18 O
(‰)
SO4 mg/L
3
2A B
3
2 1
1
G3H3L2
L4L6
E1E6
L8L10
P1
P3
P4P6
P7
P8
P9
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
0 200 400 600
δ2H (‰
)
SO4 mg/L
G3H3L2
L4L6
E1
E6L8
Figura 58: Relación sulfato e isótopos estables. Paneles A y B: aguas superficiales. Paneles C y D: aguas subterráneas.
Punto de muestreo.
L10
P4P1
P7
P8P9
P3
P6
‐10,0
‐9,0
‐8,0
‐7,0
‐6,0
‐5,0
0 200 400 600
δ18 O
(‰)
SO4 mg/L
3
2
1 4 D1
32
4 C
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
102
4.4.2 Análisis Isotopía Radioactiva
De acuerdo a los resultados obtenidos tanto para las muestras de agua superficial
y subterránea a partir de la segunda campaña, se puede indicar que cada tipo
presenta actividades de 222Rn características. Se pudo observar, que las
actividades de Radón 222 en el río son mucho menores que las medidas en aguas
subterráneas (pozos APR), con un promedio aproximado de 1.500 Bq/m3 para las
primeras, mientras que para las segundas alcanza el orden de los 16.000 Bq/m3.
Esto nos puede llevar a deducir que los valores encontrados en aguas
superficiales están directamente relacionados con el aporte de flujo subterráneo,
ya que según Green y Stewart (2008) valores de actividad de 222Rn mayores a
1.000 Bq/m3 en muestras de aguas superficiales pueden considerarse como
indicador de cierto grado de exfiltración (aporte de agua subterránea al flujo
superficial) cercano y reciente. En el Anexo B se incluyen los resultados obtenidos
en cada punto de muestreo. Los resultados generales obtenidos considerando su
ubicación espacial, se muestran en la Figura 59. Para la definición de las clases
(intervalos) utilizados en la elaboración del mapa se consideró una escala
logarítmica en función del rango (valor mínimo y máximo) encontrado (más
detalles en Anexo I).
Para una mejor interpretación de los valores obtenidos, se comparó con aquellos
valores descritos en la Tabla 14, información recolectada de varios estudios en
los que se investigó la interacción agua superficial/agua subterránea usando dicho
radioisótopo. Al comparar los diferentes valores, se pudo establecer que no existe
un rango específico de actividad de 222Rn para hacer una diferencia exacta entre
aguas superficiales y subterráneas. Lo que sí se puede establecer, es que las
diferencias de actividad del Radón 222 se pueden interpretar en términos de que
la magnitud de éste en los ríos es mucho menor que en aguas subterráneas.
De acuerdo a los resultados, podemos señalar que los valores más bajos se
encuentran en las muestras tomadas en los embalses o en los ríos, lo que
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
103
confirma que en aguas superficiales el 222Rn es perdido con facilidad por el
intercambio gaseoso con la atmósfera. Por el contrario, los mayores niveles se
obtuvieron en los pozos (APR), alcanzándose actividades máximas en torno a
25.000 Bq/m3, y en los puntos muestreados en Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y
P9) con valores entre los 4.500 – 88.000 Bq/m3.
Tabla 14: Actividad de 222Rn (Bq/m3) determinadas en aguas superficiales y aguas
subterráneas obtenidas en diferentes estudios.
Agua Superficial Agua Subterránea
Hoehn y von Gunten (1989) 100 - 400 13.000 – 21.000
Bertin et al. (1994) 333 – 3.330 55.500 – 82.000
Wu et al. (2004) 900 – 5.900 9.420 – 22.600
Green y Stewart (2008) 100 – 3.700 100.000
Stellato et al. (2008) 100 – 3.500 4.000 – 15.100
Baskaran et al. (2009) 110 - 390 6.900 – 61.200
Este trabajo 120 – 6.900 980 – 88.000
En un estudio realizado por Baskaran et al. (2009), se logró establecer que
mediante el uso de perfiles longitudinales se puede establecer una mejor
interpretación de la interacción entre agua superficial y subterránea basados en el
uso de 222Rn. Así, una tendencia suave de la curva o ausencia de “peak” indicaría
una infiltración del río hacia el acuífero o nula interacción. Al contrario, si la gráfica
indica una curva muy marcada o con un “peak” muy pronunciado, quiere decir que
hay una exfiltración (aporte de agua subterránea al flujo superficial). Este tipo de
análisis se presenta a continuación para segmentos (tramos) específicos del área
de estudio.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
104
Figura 59: Valores de Rn222 (Bq/m3) determinados en muestras obtenidas en aguas
superficiales y aguas subterráneas en la cuenca del Río Limarí.
a) Segmento Río Limarí
De acuerdo a la Figura 60, entre los puntos L1 (Río Limarí en Los Peñones) y L5
(Río Limarí en cruce San Julián con El Trapiche) se advierten bajos valores en su
actividad. Sí, se observa un incremento de la curva en el punto L7 (Río Limarí en
cruce Los Aromos) con un valor de 1.941 Bq/m3, lo que puede llevar a deducir que
el aporte de aguas subterráneas se vería confirmado por la actividad detectada en
el punto L8 (APR Cerrillos de Tamaya, 5.650 Bq/m3).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
105
L1
L3
L5
L7
L9
0
500
1000
1500
2000
0 10 20 30 4
222 Rn (Bq/m
3 )
Distancia Aguas abajo (Km)
0
Figura 60: Variación de la actividad de Rn222 en el segmento longitudinal del Río Limarí.
Punto de muestreo.
b) Segmento Estero El Ingenio – Río Limarí
En la Figura 61, se observa que el punto E2 (Estero El Ingenio en Lagunillas)
presenta un “peak” de un valor aproximado de 7.000 Bq/m3, lo que indicaría una
exfiltración desde el acuífero del lugar (considerando que en el cercano pozo APR
Recoleta, E1, la actividad de 222Rn alcanzó los 24.987 Bq/m3). A medida que
avanzamos aguas abajo hay un descenso en la actividad del estero, debido al
intercambio gaseoso con la atmósfera, lo que implicaría que no existen nuevos
aportes importantes de aguas subterráneas. Luego, en el punto E5 (Estero El
Ingenio en Cruce El Trapiche) vuelve a sufrir una leve variación, probablemente
por un aporte desde el acuífero (inferido a partir de la actividad de 222Rn detectada
en el punto E6, APR El Trapiche) hacia el estero. Esto se mantiene en L7 (Río
Limarí en cruce Los Aromos) y L9 (Río Limarí en Barraza), de todas formas el
incremento en la actividad de 222Rn es moderado.
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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E2
E3
E4
E5
L7
L9
100
1000
10000
0 5 10 15 20 25 30 35 40
222 Rn (Bq/m
3 )
Distancia Aguas abajo (Km)
Figura 61: Variación de la actividad de 222Rn en el segmento longitudinal del Estero El
Ingenio - Río Limarí. Punto de muestreo.
c) Segmento Río Hurtado – Río Limarí
En la Figura 62, se observa los bajos valores obtenidos en H1, correspondiente al
embalse Recoleta, confirmando que el Radón 222 en aguas superficiales y
embalses se pierde con gran facilidad. Luego, en el punto H2 (Río Hurtado en
Villaseca) hay un gran aumento en la curva (“peak”) lo que puede indicar un aporte
de agua subterránea desde el acuífero, dada la lectura obtenida de la muestra del
punto H3 (APR Villaseca). A medida que avanzamos aguas abajo, la actividad de
Radón 222 sufre un descenso, por efecto de la mezcla de aguas, en el punto L1
(Río Limarí en Los Peñones), punto de confluencia con el Río Limarí. En el punto
L7 (cruce Los Aromos) ocurre un “peak”, como ya se ha discutido en los 2 casos
anteriores.
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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H1
H2
L1
L3
L5
L7
L9
0
1000
2000
3000
0 10 20 30 40 50 6
222 Rn (Bq/m
3 )
Distancia Aguas abajo (Km)
0
Figura 62: Variación de la actividad de 222Rn en el segmento longitudinal del Río Hurtado -
Río Limarí. Punto de muestreo.
Así, de acuerdo sólo al uso de 222Rn, se podría inferir que existe un aporte de
aguas subterráneas hacia el cauce superficial en las zonas de Río Limarí en cruce
Los Aromos (L7), Estero El Ingenio en Lagunillas (E2) y Río Hurtado en Villaseca
(H2). En cambio, en los sectores de Río Limarí en La Chimba (L3), cruce San
Julián con El Trapiche (L5), Barraza (L9) y Estero El Ingenio en badén (E4), podría
estar ocurriendo una de dos situaciones: a) baja interacción entre aguas
superficiales y subterráneas; b) es el río quien le estaría entregando agua al
acuífero.
Cabe señalar, que el análisis realizado para conocer la actividad del radioisótopo
Radón 222 en la zona de estudio enmarcada en ésta memoria, se hizo con las
muestras tomadas en la segunda campaña. Esto será de todas formas abordado
en mayor profundidad en otra memoria de Ingeniería Civil Ambiental en desarrollo.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
108
4.4.3 Estimación de la Tasa de Recarga en aguas subterráneas.
Finalmente, se presenta a continuación la estimación de la tasa de recarga en
aguas subterráneas utilizando el método de balance de masa de cloruro
(Tabla 15).
Para esto, como se dijo anteriormente, se utilizaron muestras de agua de las
precipitaciones, tomadas de los colectores ubicados en dos estaciones a lo largo
de la zona de estudio: La Paloma y Carretera.
En general, los rangos en que fluctúa la tasa de recarga es de 0,6 – 11,2 mm/año
para el año 2009, y de 0,6 – 10,2 mm/año para el año 2010. Como se puede
observar, la variación no es considerable de un año para otro, lo que nos indicaría
cierta estabilidad en las concentraciones de cloruro.
En relación a los promedios de la tasa de recarga en el inicio del área de estudio
son de 6,4 – 6,8 mm/año los que representan un 4,9 – 6,5% de las precipitaciones;
en la parte media 2,2 – 2,4 mm/año con un porcentaje de 1,8 – 2,8%, y en la parte
final el promedio fluctúa entre un 4,5 – 4,6 mm/año representando un 3,7 – 5,2%
de las precipitaciones, para el año 2009 y 2010 respectivamente.
Sabiendo que la fuente más importante de cloruro en las aguas subterráneas son
las precipitaciones, podríamos inferir que en la parte inicial del área de estudio,
compuesta por los puntos G3, H3 y E1, su mayor tasa de recarga es aportada por
precipitaciones. Lo mismo ocurriría en la parte media de la cuenca (L2 y L4). En
los sectores de APR El Trapiche (E6), APR San Julián (L6), y en la parte baja de
la cuenca, conformada por las muestras tomadas tanto en el Estero Punitaqui
(P1 – P6), y Rinconada de Punitaqui (P7 – P9), se observa una variación espacial,
especialmente con los puntos de Rinconada de Punitaqui, los cuales presentan
una menor tasa de recarga por precipitación atmosférica en comparación con los
demás puntos.
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109
Tabla 15: Estimación tasa de recarga en aguas subterráneas.
Sector Punto Tasa Recarga mm/año Promedio
por zona
2009 2010 2009 2010
APR El Guindo G3 10,2 9,6 6,8 6,4 APR Villaseca H3 6,7 6,3
APR Estación Recoleta E1 3,4 3,2 Aguas del Valle Ovalle L2 7,7 7,1
4,0 3,7 APR Limarí L4 5,8 5,3
APR San Julián L6 1,3 1,2 APR El Trapiche E6 1,2 1,1
APR Cerrillos Tamaya L8 0,6 0,6 0,7 0,7
APR Barraza L10 0,9 0,9 APR Graneros P1 2,1 2,0
1,6 1,5 APR Camarico Chico P3 1,9 1,7
APR Los Nogales P4 1,1 1,0 APR Chalinga P6 1,3 1,2
Rinconada Punitaqui P7 8,3 7,6 7,5 7,5 Rinconada Punitaqui P8 5,2 4,8
Rinconada Punitaqui P9 11,2 10,2 Promedio 4,3 4,0 Mínimo 0,6 0,6 Máximo 11,2 10,2
Desviación Estándar 3,6 3,3
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
110
4.5 Análisis Multivariado
4.5.1 Análisis de Cluster
De acuerdo al criterio de Sneath, se identificaron dos grupos principales, G1 y G2.
Luego, para un análisis más detallado, se subdividió arbitrariamente los grupos 1 y
2. En la Figura 63 se muestra el Dendograma que agrupa las muestras de aguas
superficiales y subterráneas. En el anexo D se muestra un output completo
entregado por el programa Minitab 16.
P6P3P4P5P2L1
0L8L6E6L5L9L7E5E4E3P8P9P7P1L4E1E2L2H2H1H3G3L3L1G2G1
42.55
28.37
14.18
0.00
Muestras de agua
Dist
anci
a
G1.1G1.2
G1.3G2.1
G2.2
G1 G2
Figura 63: Dendograma grupos subdivididos.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Los subgrupos 1.1 y 1.3 están compuestos sólo por aguas superficiales y
subterráneas respectivamente. Los subgrupos restantes (1.2, 2.1 y 2.2) por una
combinación de ambas. La Figura 64 muestra los porcentajes de muestras de
agua superficial y subterránea en cada grupo. Se destaca que al realizar el
análisis de cluster usando Q-mode, fue posible agrupar las muestras según
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
111
car
me
racterísticas
ezclas tanto
s similares
o de aguas
entre sí, e
superficiale
es por eso
es y subterr
que se pue
ráneas, o p
eden obser
por separad
rvar grupos
do.
s con
0%
20%
40%
60%
80%
100%
“Ca
F
A c
cad
Grupos
G 1.1
G 1.2
G 1.3
G 2.1
G 2.2
N: N
aracterizaciónde la Cuenc
Figura 64: Po
continuació
da subgrup
Tabla 1
N DO pH
mg/L u
4 9,7 8,0 4
9 5,0 7,4 7
3 7,3 7,5 5
10 8,3 7,8 2
5 6,6 7,9 1
Número de m
n de la interacca del Río Lim
orcentaje de
ón se analiz
o identifica
16: Promedi
CE TDS Ca
uS/cm mg/L mg/
456,0 255,9 49,
780,8 444,1 77,
581,0 316,2 33,
242,0 1303,2 185
758,8 986,7 120
muestras en ca
%
%
%
%
%
%
G 1.1 G 1.2
cción agua sumarí, a través
Elizabeth A
e muestras d
za las com
ado (Tabla 1
os de parám
a Mg Na
/L mg/L mg/L
3 13,1 36,8
6 25,7 62,9
5 25,3 48,4
5,6 76,8 236,8
0,5 64,3 199,0
ada grupo.
Agua supe
perficial/aguadel uso de H
Andrea Jofré
de agua supe
mposiciones
16).
metros quími
K Sr HCO3
mg/L mg/L mg/L
2,1 0,2 170,3
3,0 0,3 276,9
2,5 0,1 200,3
6,7 1,0 323,7
4,7 1,0 350,6
G 1.3
Grupo
erficial Ag
a subterráneaerramientas HSapiain/2011
erficial y sub
s químicas
icos e isótop
3 Cl SO4
mg/L mg/L
3 18,3 61,6
9 53,8 126,8
3 45,1 21,4
7 380,8 379,6
6 260,6 219,8
3 G 2
os
gua subterráne
a poco profunHidroquímica
bterránea pa
e isotópica
pos para cad
N-NO3 F CaC
mg/L mg/L mg
0,7 0,2 175
2,5 0,2 298
7,9 0,1 188
1,9 0,4 777
4,6 0,0 565
.1 G 2
a
da en la partes e Isotópicas
ara cada gru
as promedi
da grupo.
CO3 B Si
g/L mg/L mg/L
5,0 0,1 6,2
8,8 0,2 10,9
8,0 0,1 20,6
7,8 0,3 9,3
5,6 0,1 11,7
2.2
po.
io de
δ2H δ18O
‰ ‰
-61,6 -7,5
-65,4 -8,2
-35,3 -5,9
-58,8 -7,2
-47,6 -6,2
e baja s”
112
Grupo 1 (G1)
En este grupo se encuentran muestras de agua superficial y subterránea. Mostró
la mayor diferenciación de clusters, ya que formó grupos con una clasificación muy
específica. Se distinguieron 3 subgrupos.
Grupo 1.1 (G 1.1)
Este subgrupo está conformado en su totalidad por aguas superficiales. Con sólo
4 muestras de toda la cuenca, pertenecientes al Río Grande y los dos primeros
puntos del Río Limarí (Los Peñones y La Chimba). Dentro del grupo, presentó las
más bajas concentraciones de CE, TDS, Mg, Na, K, Cl, Si y N-NO3. Presenta el
valor de pH y DO más alto de toda la cuenca. Dentro del análisis de cluster, el
subgrupo muestra una concordancia espacial al interior de la cuenca. De acuerdo
al diagrama de Piper la muestra de este subgrupo es del tipo bicarbonatada
cálcica (Ca(HCO3)2).
Grupo 1.2 (G 1.2)
Este subgrupo está compuesto por las muestras de los APRs ubicados en la
subcuenca de los Ríos Grande, Hurtado y Limarí, a excepción de APR Graneros
(P1) que pertenece al Estero Punitaqui; y, por las muestras de agua superficial
tomadas en el embalse Recoleta (H1) y Lagunillas (E2). Presenta altos valores de
SO4, HCO3, K, Ca, Na, TDS y CE; además, tiene las más bajas concentraciones
de DO en toda la cuenca. Hay concordancia espacial de acuerdo a su clasificación
en el análisis de cluster. También confirma lo señalado en relaciones anteriores, la
importancia del agua de riego proveniente del embalse La Paloma sobre la
composición del agua en P1 (APR Graneros). De acuerdo al diagrama de Piper la
muestra de este subgrupo es del tipo bicarbonatada cálcica (Ca(HCO3)2).
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
113
Grupo 1.3 (G 1.3)
Este subgrupo, está conformado en su totalidad por las muestras de aguas
subterráneas tomadas en el Estero Punitaqui, específicamente en el sector de
Rinconada de Punitaqui. Este subgrupo tiene los menores niveles de Ca, Mg, Sr,
SO4, F y B. También, presenta las mayores concentraciones de N-NO3 y Si.
Respecto a su clasificación en el análisis de cluster, hay concordancia espacial.
De acuerdo al diagrama de Piper la muestra de este subgrupo es del tipo
bicarbonatada cálcica (Ca(HCO3)2).
Grupo 2 (G2)
En este grupo se encuentran muestras tanto de aguas superficiales como
subterráneas. Este grupo presentó las mayores concentraciones en casi todos los
parámetros. En él se distinguieron 2 subgrupos.
Grupo 2.1 (G 2.1)
En este subgrupo, clasificaron las aguas del Estero El Ingenio, desde cruce
Talhuén, pasando el lugar de confluencia del Río Limarí, hasta el punto L10 (APR
Barraza). Este subgrupo presentó las mayores concentraciones de CE de toda la
cuenca, así como la de TDS, Ca, Mg, Na, K, Cl, SO4, dureza total, B y Sr. De
acuerdo a las altas concentraciones que presenta, probablemente se puede deber
por la actividad minera y agrícola desarrollada en la zona, confirmando la gran
influencia de estas actividades en la composición hacia aguas abajo. Presenta
además un alto pH, y por ende una alta concentración de HCO3. Respecto a su
clasificación en el análisis de cluster, hay concordancia espacial. De acuerdo al
diagrama de Piper la muestra de este subgrupo es del tipo clorurada cálcica
(CaCl2).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
114
Grupo 2.2 (G 2.2)
En este subgrupo, están las muestras de agua superficial y subterránea tomadas a
lo largo del Estero Punitaqui, con excepción del punto APR Graneros (P1) que
clasificó en el subgrupo G1.2. Estas muestras, presentaron las más altas
concentraciones de HCO3. Presentaron características paramétricas muy similares
al subgrupo G2.1, con altos valores de CE, TDS, Ca, Mg, Na, Cl, SO4 y dureza
total. Hay concordancia espacial, puesto que coincide geográficamente. De
acuerdo al diagrama de Piper la muestra de este subgrupo es de tipo clorurada
cálcica (CaCl2).
En la Figura 65 se muestra un resumen de los promedios de las concentraciones
de los parámetros químicos y el pH para cada subgrupo.
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
0,0
0,1
1,0
10,0
100,0
1000,0
10000,0
G 1.1 G 1.2 G 1.3 G 2.1 G 2.2
Unida
d pH
Concen
tración mg/L
Clusters
DO
TDS
Ca
Mg
Na
K
Sr
HCO3
Cl
SO4
NO3
F
CaCO3
B
Si
pH
Figura 65: Promedios de las concentraciones de los parámetros químicos y el pH para
cada grupo.
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115
El diagrama de Piper (Fig. 66), se realizó utilizando la Tabla 15. En él se observa
claramente la división resultante en el análisis de cluster. Los subgrupos G1.1,
G1.2 y G1.3 mostraron una clara tendencia de pertenecer a las aguas de tipo
bicarbonatadas cálcicas. Los subgrupos G2.1 y G2.2 clasificaron dentro del grupo
de aguas pertenecientes a las cloruradas cálcicas. Esto coincide con lo analizado
en el diagrama de Piper para el promedio de todos los puntos de muestreo
(Fig. 24).
20%
20%
20%
40%
40%
40%
60%
60%
60%
80%
80%
80%
Mg
Ca
20%
20%
20%
40%
40%
40%
60%
60%
60%
80%
80%
80%
SO4
Cl
SO4 +
Cl Ca + M
g
Na + KHC
O 3 +
CO3
80%
80%
60%
60%
40%
40%
20%
20%
EE
E
MM
M
P
P
P
BB
B
J J
J
Figura 66: Diagrama de Piper para cluster. G1.1 G1.2 G1.3 G2.1 G2.2
La Figura 67, muestra las razones isotópicas medias para cada subgrupo y su
lugar de ubicación respecto a la línea meteórica local (LML).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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G1.1G1.2
G1.3
G2.1
G2.2
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
‐9 ‐8 ‐7 ‐6 ‐5
δ2H (‰
)
δ18O (‰)
Figura 67: Promedio de razones isotópicas para cada grupo. LML; Línea de
regresión (δ2H=12,1 δ18O + 30,7); R2= 0,90.
Las razones isotópicas para cada subgrupo muestran características homogéneas
y consistentes. Al igual que en la composición química, cada cluster presenta
señales isotópicas similares.
Finalmente, la Figura 68 presenta la distribución espacial de los diferentes grupos
o clusters obtenidos.
En general, podemos advertir cierta consistencia con la distribución espacial
obtenida en los diagramas de Stiff (Fig. 27). Se observa claramente la influencia
de las actividades de la Compañía minera Panulcillo sobre la formación de un
grupo, específicamente desde el punto Estero El Ingenio en cruce Talhuén (E3)
hasta APR Barraza (L10), incluyendo los puntos P2 – P6 del Estero Punitaqui, a
excepción de APR Graneros (P4) que clasificó en otro grupo. Otra agrupación
observada la constituyen las muestras tomadas aguas debajo de los embalses
hasta APR Limarí (L4), incluyendo el punto de P1 nombrado anteriormente, que su
composición está influenciada por las aguas provenientes del embalse La Paloma.
Y finalmente una última agrupación, formada por los puntos de Rinconada de
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Punitaqui, lo que confirma lo mencionado en análisis anteriores, que son aguas de
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117
composición muy diferente al resto de las muestras tomadas en la zona de
estudio.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura 68: Distribución espacial de los distintos grupos en la cuenca.
Panulcillo
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
118
4.5.2 Análisis de Componentes Principales
El análisis de componentes principales se realizó con los datos químicos, no
considerando la información isotópica.
De acuerdo al criterio de Kaiser utilizado, se determinaron tres componentes
principales significativos, los que explican el 83% de la variabilidad de los datos.
En la Tabla 17 se muestra un resumen de los pesos otorgados a cada uno de los
parámetros en cada componente principal significativo. En la sección final de la
Tabla se muestran los valores propios de cada componente principal, la
proporción de la variabilidad explicada por cada uno de ellos y la varianza
explicada acumulada.
Tabla 17: Peso de cada parámetro en los tres componentes principales significativos, los
valores propios, varianza explicada y varianza explicada acumulada de cada componente
principal.
Parámetro PC1 PC2 PC3 DO 0,023 -0,243 0,624 pH 0,037 -0,339 0,519 CE 0,314 0,071 0,032
TDS 0,315 0,057 0,020
Ca 0,298 -0,116 -0,156
Mg 0,289 0,158 0,082
Na 0,300 0,102 0,140
K 0,286 -0,045 0,115
Sr 0,285 -0,122 -0,066
HCO3 0,233 0,192 -0,220
Cl 0,298 0,131 0,132
SO4 0,282 -0,169 -0,157
N-NO3 0,065 0,408 0,375 F 0,051 -0,360 -0,032
Dureza total 0,312 0,014 -0,061
B 0,217 -0,218 -0,122
Si -0,030 0,570 0,148
Valor Propio 9,858 2,408 1,844
Proporción 0,580 0,142 0,108
Acumulada 0,580 0,722 0,830
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
119
El primer componente principal (PC1) explica el 58% de la variabilidad total y
presenta las mayores correlaciones con la CE, TDS, Na y dureza total. El segundo
componente principal (PC2) explica el 14,2% de la variabilidad total, mostró una
alta correlación positiva con N-NO3 y Si, y negativa con el pH y F. El tercer
componente principal (PC3), explica el 10,8% de la variabilidad total y mostró las
mayores correlaciones con DO, pH y N-NO3.
En la Tabla 18 se presenta un resumen de los tres componentes principales, y una
interpretación preliminar para cada uno de ellos. En el anexo E se muestra un
output completo entregado por el programa Minitab 16.
Tabla 18: Resumen de interpretación de los tres primeros componentes principales.
Componentes Principales Parámetros Interpretación Preliminar
PC1 CE, TDS, Na, dureza total Zonas de alteración hidrotermal
PC2 -pH, N-NO3, -F, Si Zonas de alteración hidrotermal, contaminación agrícola
PC3 DO, pH, N-NO3 Contaminación agrícola y doméstica
PC1 y PC2 contienen parámetros propios de zonas con procesos de alteración
hidrotermal. También, PC2 presenta una contaminación agrícola y/o doméstica,
esto explicado por la presencia de nitratos.
PC3 contiene parámetros que reflejan una influencia de las actividades agrícolas
(fertilizantes), aguas residuales domésticas o cualquier otro tipo de residuo
orgánico, representado en este caso por el N-NO3. Naturalmente los nitratos se
correlacionan inversamente con el oxígeno disuelto (DO), y éste a su vez con el
pH. En esta oportunidad no ocurre lo mencionado, lo que no tiene una explicación
consistente para establecer una relación.
La Figura 69, muestra la distribución de los clusters en el espacio de componentes
principales. Se advierte que los clusters muestran una coherencia espacial en el
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
120
espacio de los componentes principales, y así se puede establecer un significado
estadístico e hidroquímico independiente. PC1, cuyos parámetros representativos
fueron CE, TDS, Na y dureza total, separa claramente los grupos G1 a la izquierda
y G2 a la derecha. Esto es muy consistente con lo observado en el análisis de
clusters, ya que G2 tiene los más altos valores de estos parámetros en toda la
cuenca, y G1, específicamente G1.1 y G1.3 los más bajos. En el eje de PC2,
cuyos parámetros fueron pH, N-NO3, F y Si, G1.3 y G2.2 quedaron ubicados en la
parte superior, G1.1 y G2.1 en la parte negativa del eje, y G1.2 en la zona central.
5.02.50.0-2.5-5.0
3
2
1
0
-1
-2
-3
Primer componente
Segu
ndo
com
pone
nte
G1.1 G1.2 G1.3 G2.1 G2.2
Figura 69: Ubicación de los grupos obtenidos en el análisis de clusters según los
componentes principales.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
121
5 CONCLUSIONES
Las cinco subcuencas consideradas en este estudio presentaron en general
composiciones diferentes en sus aguas. Los parámetros con mayor influencia
sobre las aguas en la parte baja de la cuenca del Limarí tanto en aguas
superficiales como en subterráneas fueron pH, CE, Ca, Mg, Na, Cl, SO4, HCO3,
N-NO3 y B.
De los parámetros nombrados anteriormente, las subcuencas del Río Grande y
Hurtado se caracterizaron por tener las concentraciones más bajas de toda la
cuenca. El Estero El Ingenio presentó las más altas concentraciones de SO4,
además de otros parámetros, probablemente por efecto de los lixiviados de la
Compañía Minera Panulcillo que han contaminado sus aguas. El Estero Punitaqui
presentó las más altas concentraciones de cloruro de toda la cuenca, esto
probablemente por efecto de estar próximo a la costa y la presencia de terrazas
salinas. Rinconada de Punitaqui, presentó los valores más altos en nitratos. No se
encontraron grandes concentraciones de metales a lo largo de la zona de estudio.
En general, aguas superficiales y subterráneas siguen una misma tendencia en
SO4, Cl y HCO3, con excepción de Rinconada de Punitaqui, lo que indica cierto
grado de interacción entre éstas. En la clasificación de las aguas según Piper, las
aguas superficiales y subterráneas del Río Limarí y Estero Punitaqui corresponden
a la misma clasificación de cloruradas cálcicas. Lo mismo ocurre en el Estero El
Ingenio, donde aguas de ambos niveles clasificaron dentro del tipo de las
sulfatadas cálcicas. El Río Grande, también presentó las mismas clasificaciones
como bicarbonatadas cálcicas, tanto aguas superficiales como subterráneas.
Estas similitudes en la clasificación apoyan la hipótesis de interacción entre aguas
superficiales y subterráneas. La excepción la constituye Río Hurtado que exhibe
una clasificación diferente en cada componente hidrológico, siendo sus aguas
superficiales bicarbonatadas cálcicas, y las del acuífero sulfatadas cálcicas.
En cuanto a los principales procesos y/o factores encontrados que determinan las
características químicas en la cuenca destaca: el efecto Panulcillo, debido a la
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
122
presencia de sus piscinas evaporadoras (sin revestimiento durante sus años de
funcionamiento). Ello ha permitido que soluciones con contenidos de sulfato
infiltren hacia las aguas del Estero El Ingenio, provocando una alteración
importante a lo largo de toda la cuenca.
Otro factor importante en la cuenca, es la influencia de las terrazas salinas, en la
composición de las aguas tanto del Estero El Ingenio, Estero Punitaqui y final de la
subcuenca del Río Limarí. Esto en directa relación con las altas concentraciones
salinas (Ca, Na, Cl, etc.) encontradas al final de la cuenca. También, estas altas
concentraciones pueden deberse a que en este lugar la cuenca se abre
considerablemente, provocando una evaporación de las aguas lo que favorece el
aumento de concentraciones de sales.
En relación a la isotopía, es importante señalar que tanto aguas superficiales
como aguas subterráneas presentaron señales isotópicas similares, lo que apoya
la hipótesis de su mezcla. Esto denotaría una estrecha relación entre éstas, y a su
vez una interacción. En general, se observó cierta tendencia de las señales
isotópicas a ser más negativas en zonas de mayor altitud y en los pozos cuyas
bombas o zonas de captación están a mayor profundidad.
En general, la señal isotópica a lo largo de la cuenca, es consistente con su origen
meteórico simple. Los patrones que controlan esta señal a lo largo de la cuenca
son las precipitaciones, en conjunto con los procesos evaporativos, que ocurren a
lo largo del flujo como en los embalses. Se verificó además el efecto de la altitud,
en que las aguas más empobrecidas en isótopos pesados están las subcuencas
de Río Hurtado y Río Grande, debido a que son alimentadas por aguas
recargadas a gran altitud y no por recargas directas desde los embalses o
precipitación local. Las más enriquecidas fueron las aguas del Estero Punitaqui y
Rinconada de Punitaqui por su cercanía a la costa y también por la ocurrencia en
forma rápida de infiltración luego de la precipitación. En general, aguas
superficiales y subterráneas no mostraron mayor variación en sus señales
isotópicas, lo que nos permitió establecer una posible interacción entre éstas.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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123
En relación al Radón 222 se puede indicar que cada tipo, tanto aguas superficiales
como subterráneas, presentaron actividades de 222Rn características. Se pudo
observar, que las actividades de Radón 222 en el río son mucho menores que las
medidas en aguas subterráneas (pozos APR), el promedio obtenido en aguas
superficiales es aproximadamente 1.500 Bq/m3, y en aguas subterráneas de
16.000 Bq/m3. Los valores más bajos se encontraron en las muestras tomadas en
los embalses o en los ríos, lo que confirma que en aguas superficiales el Rn sufre
un decaimiento con facilidad por el intercambio gaseoso con la atmósfera. Por el
contrario, los mayores niveles se obtuvieron en los pozos (APRs). Se pudo inferir
además que existe un aporte de aguas subterráneas hacia el cauce superficial en
las zonas de Río Limarí (L7, cruce Los Aromos), Estero El Ingenio (E2,
Lagunillas) y Río Hurtado (H2, Villaseca). En cambio, en otros sectores de Río
Limarí en La Chimba (L3), cruce San Julián con El Trapiche (L5), Barraza (L9) y
Estero El Ingenio en badén (E4), podría estar ocurriendo una de dos situaciones:
a) baja interacción entre aguas superficiales y subterráneas o b) es el río quien le
estaría entregando agua al acuífero.
En cuanto a la tasa de recarga de cloruro, ésta no es variable de un año a otro. Se
puede inferir además que en la parte alta y media de la cuenca la fuente principal
de cloruro es por precipitaciones y su alta concentración se debe básicamente a la
evaporación. Diferente es el caso en la parte baja de la cuenca que posee la
mayor tasa de recarga, probablemente debido a su ubicación cercana a la costa, a
la contribución de neblinas originadas en los océanos y a la disolución de
contenidos de cloruros presentes en las terrazas marinas de la faja costera
Finalmente, es importante señalar que la utilización en conjunto de los diferentes
métodos en este estudio, tales como análisis gráfico simple, análisis químico-
isotópico, diagramas de Piper, diagramas de Stiff, isotopía radioactiva, además del
análisis multivariado mostraron consistencia en sus resultados, lo que permitió
establecer de una manera más clara el grado de interacción existente entre aguas
superficiales y subterráneas en la cuenca del Río Limarí.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
124
REFERENCIAS
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“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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ANEXOS
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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ANEXO A
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Análisis de 222Rn: toma de muestra desde un pozo. Análisis de 222Rn: toma de muestra desde un río.
Muestra Agua Superficial. El Guindo (G2) Equipos de de medición
Muestra Agua Subterránea. Rinconada Punitaqui (P7) Muestra Agua Superficial. Río Grande (G1)
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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ANEXO B
Tabla B1: Datos Actividad de 222Rn en aguas superficiales.
Sector Punto Radón Bq/m3
Río Grande (A.Ab. Embalse La Paloma) G1 373 Río Grande El Guindo G2 627
Embalse Recoleta H1 123 Villaseca H2 2.242 Lagunillas E2 6.952
Cruce Talhuén E3 437 Badén El Ingenio E4 131
Cruce El Trapiche, Ingenio E5 922 Los Peñones, Río Limarí L1 816 Río Limarí, La Chimba L3 941
Cruce San Julián con El Trapiche L5 396 Río Limarí, Cruce Los Aromos L7 1.941
Barraza L9 1.229 Estero Punitaqui Camarico P2 1.636 Estero Punitaqui Chalinga P5 2.342
Tabla B2: Datos Actividad de 222Rn en aguas subterráneas.
Sector Punto Radón Bq/m3
APR El Guindo G3 12.405 APR Villaseca H3 16.760
Aguas del Valle Ovalle L2 984 APR Limarí L4 19.073
APR San Julián L6 2.798 APR Cerrillos Tamaya L8 5.650
APR Barraza L10 7.264 APR Estación Recoleta E1 24.987
APR El Trapiche E5 8.028 APR Graneros P1 8.894
APR Camarico Chico P3 4.147 APR Los Nogales P4 16.559
APR Chalinga P6 4.373 Rinconada Punitaqui P7 45.055 Rinconada Punitaqui P8 88.043 Rinconada Punitaqui P9 4.458
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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ANEXO C Análisis de la distribución probabilística de los datos. Para la correcta utilización de las técnicas multivariadas es importante determinar
la distribución estadística de los parámetros ya que esta debe ser o tender a ser
normal. Para evaluar esto se aplicó la prueba de Anderson Darling utilizando el
programa Minitab 16 (Minitab Inc.). En primer lugar se realizaron histogramas
para los distintos parámetros a modo de comparar las distribuciones Normal y
Lognormal. Con los resultados obtenidos se procedió a realizar un análisis
comparativo entre los valores obtenidos para la curva Normal y Lognormal. En la
siguiente Tabla se presentan los resultados numéricos del test donde se analizan
los valores A-D y p-value, con un nivel de significancia de 5%.
Tabla C1: Resultados Test Anderson-Darling.
Normal Lognormal Mejor ajuste
A-D p-value A-D p-value DO 0,421 0,305 0,269 0,659 Lognormal pH 0,318 0,52 0,326 0,508 Normal CE 1,078 0,007 0,564 0,132 Lognormal
TDS 1,130 < 0,005 0,551 0,143 Lognormal Ca 0,706 0,059 0,260 0,688 Lognormal Mg 1,265 < 0,005 0,406 0,331 Lognormal Na 1,236 < 0,005 0,563 0,13 Lognormal K 1,340 < 0,005 1,019 0,009 Lognormal Sr 1,092 0,006 0,567 0,13 Lognormal
HCO3 0,456 0,25 0,427 0,294 Lognormal Cl 1,741 < 0,005 0,589 0,116 Lognormal
SO4 1,749 < 0,005 0,462 0,241 Lognormal NO3 2,465 < 0,005 0,368 0,408 Lognormal
F 3,065 < 0,005 0,679 0,069 Lognormal CaCO3 1,173 < 0,005 0,389 0,365 Lognormal
B 0,614 0,101 1,302 < 0,005 Normal Si 0,789 0,036 1,358 < 0,005 Normal 2H 0,799 0,034 Normal
18O 0,399 0,345 Normal
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
Se puede identificar que los valores de A-D, para la mayoría de los parámetros
son menores para aquellos que pertenecen al ajuste de la distribución Lognormal,
lo cual significa que los datos presentan un mejor ajuste según la curva
Lognormal. Esto se confirma con los p-value que al ser superiores al α de 0,05,
indica que los datos se distribuyen según la curva en cuestión como ocurre con la
mayoría de los valores correspondientes a la curva Lognormal. Usando éste
criterio (el valor de A-D criterio predominante con respecto al p- valor) se observa
que los únicos parámetros que muestran un mejor ajuste a la distribución Normal
son: pH, B, Si, 2H y 18O. El resto de los parámetros que mostraron mejor ajuste a
la curva Lognormal fueron transformados para el análisis multivariado.
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14121086420
4
2
0
9,0
8,5
8 ,07,5
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5
0
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2500
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1000
5000-50
0
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00-4 00
8
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0
240200
16012080400
-40
10
5
0
120
100806040200
-20
10
5
0
300
200
1000
-100
10
5
086420
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5
0
1 ,61,2
0,8
0,4
0,0
8
4
0
500
400
300
200
100
10
5
0
600
400
2000-200
10
5
0
100080060
040
020
00-200
10
5
012840-4
10
5
0
1, 20, 90,60,30, 0-0, 3
10
5
0
900
600
3000
10
5
0
0, 40
0 ,320,24
0,16
0,08
0, 00
4
2
0
24181260
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0
-40-50-60-70-8 0
10
5
0-5-6-7-8-9
10
5
0
DOFr
ecue
ncia
pH CE TDS Ca
Mg Na K Sr HCO3
Cl SO4 NO3 F CaCO3
B Si Deuterio Oxígeno
Media 7,161Desv.Est. 3,053N 31
DO
Media 282,7Desv.Est. 84,60N 31
HCO3
Media 187,2Desv.Est. 189,6N 31
Cl
Media 204,7Desv.Est. 188,2N 31
SO4
Media 7,694Desv.Est. 0,4264N 31
pH
Media 1349Desv.Est. 845,4N 31
CE
Media 772,0Desv.Est. 492,1N 31
TDS
Media 111,4Desv.Est. 64,00N 31
Ca
Media 46,76Desv.Est. 33,82N 31
Mg
Media 136,2Desv.Est. 101,4N 31
Na
Media 4,287Desv.Est. 2,121N 31
K
Media 0,6177Desv.Est. 0,4099N 31
Sr
Figura C1: Histogramas con curva normal. N: número de datos; D.S.: desviación estándar.
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2
0
9,08 ,58, 07,57,06 ,5
10
5
0
5000
4000
300 0
2000
10000
10
5
0
2800
2400
2000
1600
120080
040
00
8
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0
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240
160800
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10
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300
200
1000
10
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0121086420
10
5
0
3,0
2,4
1,8
1,2
0 ,60,0
10
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200
100
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060
040
020
00
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8
01612840
20
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0
1,20,90,60, 30, 0
20
10
0
1500
120090
060
030
00
10
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0
0 ,600,48
0,36
0,24
0, 12
0, 00
5,0
2,5
0,0
3024181 260
10
5
0
DO
Frec
uenc
iapH CE TDS Ca
Mg Na K Sr HCO3
Cl SO4 NO3 F CaCO3
B Si
Ubic. 1,872Escala 0,4676N 31
DO
Ubic. 5,599Escala 0,3125N 31
HCO3
Ubic. 4,568Escala 1,300N 31
Cl
Ubic. 4,951Escala 0,9451N 31
SO4
Ubic. 2,039Escala 0,05501N 31
pH
Ubic. 7,004Escala 0,6636N 31
CE
Ubic. 6,439Escala 0,6753N 31
TDS
Ubic. 4,541Escala 0,6173N 31
Ca
Ubic. 3,585Escala 0,7485N 31
Mg
Ubic. 4,584Escala 0,8837N 31
Na
Ubic. 1,332Escala 0,5103N 31
K
Ubic. -0,7486Escala 0,8134N 31
Sr
Figura C2: Histogramas con curva Lognormal. N: número de datos; D.S.: desviación estándar.
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DOPo
rcen
taje
pH CE TDS Ca
Mg Na K Sr HCO3
Cl SO4 NO3 F CaCO3
B Si Deuterio Oxígeno
Figura C3: Gráficos Log-probabilidades con ajuste a la distribución Normal.
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pH CE TDS Ca
Mg Na K Sr HCO3
Cl SO4 NO3 F CaCO3
B Si
Figura C4: Gráficos Log-probabilidades con ajuste a la distribución Lognormal.
138
ANEXO D Output Análisis de Cluster Variables estandarizadas, Distancia euclediana, Enlace de Ward Pasos de amalgamación Número de Nivel de Nivel de Conglomerados Nuevo Paso conglomerados semejanzal distancia incorporados conglomerado 1 30 87,589 1,4126 13 15 13 2 29 86,634 1,5212 12 18 12 3 28 85,750 1,6218 1 2 1 4 27 84,900 1,7186 10 11 10 5 26 84,436 1,7714 19 21 19 6 25 83,846 1,8386 24 27 24 7 24 82,149 2,0318 25 28 25 8 23 82,078 2,0399 7 16 7 9 22 81,907 2,0593 29 31 29 10 21 79,657 2,3153 3 6 3 11 20 76,206 2,7081 29 30 29 12 19 75,076 2,8368 20 22 20 13 18 74,361 2,9182 24 26 24 14 17 73,993 2,9601 5 14 5 15 16 71,758 3,2144 7 23 7 16 15 68,508 3,5843 5 8 5 17 14 68,067 3,6346 9 10 9 18 13 63,675 4,1343 4 5 4 19 12 61,032 4,4352 3 4 3 20 11 60,409 4,5061 12 20 12 21 10 59,261 4,6367 9 19 9 22 9 56,024 5,0052 24 25 24 23 8 55,896 5,0198 1 13 1 24 7 44,313 6,3382 9 17 9 25 6 33,950 7,5176 9 12 9 26 5 28,962 8,0853 3 7 3 27 4 -6,094 12,0753 9 24 9 28 3 -10,551 12,5826 1 3 1 29 2 -58,694 18,0620 1 29 1 30 1 -273,836 42,5489 1 9 1 Número de obs. en el conglomerado Paso nuevo 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 2 10 2 11 3 12 2 13 3 14 2
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
15 3
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
139
16 3 17 3 18 4 19 6 20 4 21 5 22 5 23 4 24 6 25 10 26 9 27 15 28 13 29 16 30 31 Partición final Número de conglomerados: 4 Dentro de la Distancia suma de promedio Distancia Número de cuadrados del desde el máxima desde observaciones conglomerado centroide centroide Conglomerado1 4 12,003 1,71035 2,00010 Conglomerado2 9 62,174 2,58596 3,35776 Conglomerado3 15 130,825 2,87151 4,45113 Conglomerado4 3 5,736 1,37693 1,55260 Centroides de grupo Variable Conglomerado1 Conglomerado2 Conglomerado3 Conglomerado4 DO 0,83120 -0,718375 0,160366 0,24503 pH 0,77874 -0,796606 0,357010 -0,43355 CE -1,36578 -0,561633 0,896477 -0,97645 TDS -1,36197 -0,547102 0,896040 -1,02293 Ca -1,07568 -0,344679 0,832607 -1,69476 Mg -1,37708 -0,574842 0,810729 -0,49302 Na -1,25058 -0,636644 0,876400 -0,80462 K -1,19894 -0,580646 0,843010 -0,87453 Sr -0,80403 -0,417970 0,847276 -1,91042 HCO3 -1,55465 0,034670 0,590438 -0,98334 Cl -1,35596 -0,658161 0,880938 -0,62226 SO4 -0,90277 -0,141736 0,741007 -2,07613 NO3 -1,08270 -0,167647 0,127903 1,30703 F 0,34375 0,092092 0,016288 -0,81605 CaCO3 -1,33110 -0,455271 0,869017 -1,20448 B -0,86077 0,123381 0,456191 -1,50341 Si -1,03421 0,006615 -0,162882 2,17351 Deuterio -0,44615 -0,820808 0,189593 2,10933 Oxígeno -0,24080 -0,978294 0,372430 1,39381 Centroide Variable principal DO -0,0000000 pH 0,0000000 CE 0,0000000
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
TDS 0,0000000
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
140
Ca 0,0000000 Mg 0,0000000 Na 0,0000000 K 0,0000000 Sr -0,0000000 HCO3 0,0000000 Cl 0,0000000 SO4 0,0000000 NO3 0,0000000 F -0,0000000 CaCO3 -0,0000000 B 0,0000000 Si 0,0000000 Deuterio -0,0000000 Oxígeno 0,0000000 Las distancias entre los centroides de conglomerados Conglomerado1 Conglomerado2 Conglomerado3 Conglomerado4 Conglomerado1 0,00000 4,03431 7,25858 5,83020 Conglomerado2 4,03431 0,00000 4,88090 5,96025 Conglomerado3 7,25858 4,88090 0,00000 7,89766 Conglomerado4 5,83020 5,96025 7,89766 0,00000
ANEXO E Output Análisis de Componentes Principales. Análisis de los valores y vectores propios de la matriz de correlación Valor propio 9,8581 2,4084 1,8437 1,0224 0,5487 0,3830 0,3229 0,2007 Proporción 0,580 0,142 0,108 0,060 0,032 0,023 0,019 0,012 Acumulada 0,580 0,722 0,830 0,890 0,922 0,945 0,964 0,976 Valor propio 0,1439 0,0933 0,0740 0,0518 0,0283 0,0176 0,0028 0,0004 Proporción 0,008 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0,000 0,000 Acumulada 0,984 0,990 0,994 0,997 0,999 1,000 1,000 1,000 Valor propio 0,0001 Proporción 0,000 Acumulada 1,000 Variable PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 PC8 DO 0,023 -0,243 0,624 -0,068 0,136 0,319 0,326 -0,335 pH 0,037 -0,339 0,519 0,296 -0,228 -0,040 -0,405 0,181 CE 0,314 0,071 0,032 0,027 -0,037 -0,051 0,133 0,014 TDS 0,315 0,057 0,020 0,004 -0,055 -0,082 0,115 0,026 Ca 0,298 -0,116 -0,156 0,025 -0,017 -0,138 0,044 0,057 Mg 0,289 0,158 0,082 -0,064 -0,318 -0,045 0,081 0,060 Na 0,300 0,102 0,140 0,048 0,035 0,072 0,167 -0,221 K 0,286 -0,045 0,115 -0,093 -0,118 0,208 -0,243 0,603 Sr 0,285 -0,122 -0,066 0,282 0,177 -0,201 -0,005 -0,174 HCO3 0,233 0,192 -0,220 0,134 -0,028 0,611 -0,534 -0,402 Cl 0,298 0,131 0,132 0,068 0,005 0,072 0,227 -0,009 SO4 0,282 -0,169 -0,157 -0,040 -0,014 -0,321 -0,060 -0,245 NO3 0,065 0,408 0,375 -0,228 0,431 -0,431 -0,453 -0,105
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
141
F 0,051 -0,360 -0,032 -0,750 -0,307 -0,043 -0,167 -0,248 CaCO3 0,312 0,014 -0,061 -0,023 -0,154 -0,105 0,061 0,058 B 0,217 -0,218 -0,122 -0,299 0,656 0,276 0,054 0,310 Si -0,030 0,570 0,148 -0,287 -0,204 0,145 0,154 0,105 Variable PC9 PC10 PC11 PC12 PC13 PC14 PC15 PC16 DO -0,333 -0,281 0,057 0,018 -0,043 -0,107 0,021 0,009 pH 0,453 0,005 0,218 -0,129 0,008 0,062 -0,048 -0,024 CE 0,081 0,156 0,064 0,162 -0,070 -0,421 -0,328 -0,181 TDS 0,061 0,102 0,114 0,167 -0,116 -0,383 -0,424 0,029 Ca 0,154 -0,511 -0,114 0,002 -0,512 0,001 0,114 0,514 Mg -0,302 0,168 0,046 -0,681 0,193 0,079 -0,138 0,342 Na 0,185 0,264 -0,307 0,140 -0,193 0,686 -0,250 -0,079 K -0,428 -0,046 -0,201 0,403 0,112 0,113 0,047 0,005 Sr 0,106 -0,313 -0,408 -0,004 0,659 -0,075 -0,038 -0,017 HCO3 -0,017 -0,047 0,070 -0,044 -0,049 -0,103 0,013 0,012 Cl 0,225 0,404 0,016 0,128 0,089 -0,177 0,716 0,174 SO4 -0,217 -0,040 0,672 0,269 0,164 0,302 0,078 0,008 NO3 -0,114 0,022 -0,090 -0,042 -0,127 -0,071 0,059 0,024 F 0,184 0,092 -0,235 0,047 0,092 -0,091 0,029 0,005 CaCO3 -0,060 -0,234 -0,037 -0,317 -0,238 0,003 0,284 -0,739 B 0,230 0,037 0,213 -0,275 0,086 0,075 -0,081 -0,022 Si 0,359 -0,442 0,221 0,116 0,266 0,116 -0,042 -0,015 Variable PC17 DO 0,001 pH -0,007 CE -0,700 TDS 0,691 Ca -0,106 Mg -0,057 Na 0,002 K -0,006 Sr 0,030 HCO3 0,008 Cl 0,057 SO4 -0,038 NO3 -0,005 F -0,000 CaCO3 0,111 B 0,001 Si -0,011
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
142
161412108642
10
8
6
4
2
0
Número de componente
Val
or p
ropi
o
Gráfica de sedimentación de DO, ..., Si
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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143
ANEXO F
Diagramas
A modo complementario se realizaron diagramas de razones con respecto a
cloruro siguiendo a Banks et al. (2009), en que relacionan la tasa entre la
composición de iones mayores y cloruro tanto para aguas superficiales y
subterráneas, versus la concentración de cloruro en mmol/L.
a) Razón Ca/Cl
En relación a la razón Ca/Cl, se observan dos agrupaciones. La primera
agrupación formada por los puntos de muestreo ubicados aguas arriba de la
confluencia del Río Limarí con el Estero El Ingenio, a excepción del punto P9
(Rinconada de Punitaqui). Acá, la razón Ca/Cl en este grupo es alta, ya que los
contenidos de Ca son mayores que los de cloruro, y como fue lo mencionado en el
diagrama de Piper, son aguas del tipo bicarbonatadas cálcicas. En la segunda
agrupación, conformado por el resto de los puntos, su razón Ca/Cl es menor,
puesto que las concentraciones de cloruro aumentan en dirección del flujo.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
G1G2
H1
H2
E2
E3
E4
E5
L1L3
L5L7
L9
P2
P5
G3H3
L2L4L6
E1
E6L8
L10
P1
P3
P4P6
P7
P8
P9
0,1
1,0
10,0
0 5 10 15 20 25
Ca/Cl
Cl (mmol/L)
2
1
Figura F1: Razón Ca/Cl. Aguas superficiales; aguas subterráneas.
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
144
b) Razón Mg/Cl
Al igual que en la razón Ca/Cl, se observan dos agrupaciones. El primer grupo,
igualmente se conforma por los puntos muestreados aguas arriba de la
confluencia del Río Limarí con el Estero El Ingenio, incluyendo además los puntos
de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9). Prácticamente la composición entre
magnesio y cloruro es muy similar. En la segunda agrupación, conformada por los
puntos del Estero Punitaqui (P1 – P6), Río Limarí (L5 – L10) y Estero El Ingenio
(E4 – E6), los contenidos de Mg son menores que los de Cl. Esto puede ser
debido a su ubicación en el último segmento de la cuenca, cercano a la costa, y
con un incremento en las concentraciones de sales.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
G1G2H1
H20,8E3
E4
E5
L1
L3
L5
L7 L9
P2
P5
G3
H3L2 L4
L6
E1
E6
L8L10
P1
P3
P4
P6P7
P8
P9
0,1
1,0
10,0
0 5 10 15 20 25
Mg/Cl
Cl (mmol/L)
1
2
Figura F2: Razón Mg/Cl. Aguas superficiales; aguas subterráneas.
c) Razón K/Cl
Al igual que en la razón Mg/Cl, se observan dos agrupaciones. El primer grupo,
igualmente se conforma por los puntos muestreados aguas arriba de la
confluencia del Río Limarí con el Estero El Ingenio, incluyendo además los puntos
de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9). Prácticamente la composición entre
potasio y cloruro es muy similar. En la segunda agrupación, conformada por los
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
145
puntos del Estero Punitaqui (P1 – P6), Río Limarí (L6 – L10) y Estero El Ingenio
(E4 – E6), los contenidos de K son menores que los de Cl.
G1G2
H1
H2
E2E3
E4
E5
L1
L3L5
L7 L9P2P5
H3L2L4
L6
E1
E6 L8L10
P1P3
P4P6
P7
P8
P9G3
0,0
0,1
1,0
0 5 10 15 20 25
K/Cl
Cl mmol/L
1
2
Figura F3: Razón K/Cl. Aguas superficiales; aguas subterráneas.
d) Razón Na/Cl
En general, la razón Na/Cl es similar en todos los puntos de muestreo, con una
razón cercana a la unidad, no siendo posible detectar agrupaciones claramente.
G1
G2H1
H2E2
E3
E4
E5
L1
L3
L5
L7
L9
P2
P5
H3
L2L4
L6E1
E6
L8
L10P1
P3 P4P6P7
P8
P9
G3
0,1
1,0
10,0
0 5 10 15 20 25
Na/Cl
Cl (mmol/L)
Figura F4: Razón Na/Cl. Aguas superficiales; aguas subterráneas.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
146
e) Razón SO4/Cl
En la razón SO4/Cl, se observan tres agrupaciones. El primer grupo, al igual que
en la razón K/Cl, se conforma por los puntos muestreados aguas arriba de la
confluencia del Río Limarí con el Estero El Ingenio en que prácticamente la
composición entre sulfato y cloruro es muy similar, e incluso sulfato llegando tener
concentraciones mayores que las de cloruro. En la segunda agrupación,
conformada por los puntos del Estero Punitaqui (P1 – P6), Río Limarí (L6 – L10) y
Estero El Ingenio (E4 – E6), los contenidos de SO4 son menores que los de Cl.
Esto puede ser debido a su ubicación en el último segmento de la cuenca, cercano
a la costa, y con un incremento en las concentraciones de sales. Y finalmente, el
tercer grupo, conformado por las aguas de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9),
con una razón SO4/Cl menor a la unidad.
G1G2
H1
H2
E2
E3
E4
E5
L1L3
L5
L7 L9
P2 P5
H3L2
L4L6
E1
E6
L8
L10
P1P3
P4
P6P7
P8P9
G3
0,1
1,0
10,0
0 5 10 15 20 25
SO4/Cl
Cl (mmol/L)
1
2
3
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Figura F5: Razón SO4/Cl. Aguas superficiales; aguas subterráneas.
f) Razón HCO3/Cl
En la razón HCO3/Cl es posible observar la formación de dos grupos. El primer
grupo, está conformado por las aguas del Río Limarí hasta antes del punto de
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147
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
confluencia de éste con las aguas del Estero El Ingenio (L1 – L4), incluyendo las
aguas pertenecientes a los Ríos Grande (G1 – G3) y Hurtado (H1 – H3), un punto
del Estero El Ingenio (E1), y dos puntos pertenecientes a Rinconada de Punitaqui
(P7 y P9). Estas, presentan valores de bicarbonato bastante elevados en
comparación a los valores para cloruro. La segunda agrupación, que integra el
resto de los puntos del Río Limarí (L5 – L10), Estero El Ingenio (E2 – E6), Estero
Punitaqui (P1 – P6), y finalmente el punto P8 de Rinconada de Punitaqui, las
cuales presentan valores para bicarbonato y cloruro muy similares.
G1 G2
H1
H2E2
E3E4
E5
L1L3
L5
L7 L9
P2P5
H3 L2L4
L6
E1
E6L8
L10P1
P3
P4
P6P7
P8
P9
G3
0,1
1,0
10,0
100,0
0 5 10 15 20 25
HCO
3/Cl
Cl (mmol/L)
1
2
Figura F6: Razón HCO3/Cl. Aguas superficiales; aguas subterráneas.
148
ANEXO G. Base de Datos
Punto Sector Sector Coordenadas
Norte Este Altura Fecha A.Superficial A. Subterránea UTM UTM msnm
1 Lagunillas E2 6619062 292034 272 21.04.10 x 2 Cruce Talhuén E3 6616189 289732 244 21.04.10 x 3 Río Limarí, La Chimba L3 6609880 287018 185 21.04.10 x 4 Baden El Ingenio E4 6608944 281502 161 21.04.10 x 5 Cruce El Trapiche, Ingenio E5 6608986 276838 121 21.04.10 x 6 Cruce San Julián con El Trapiche L5 6608648 276748 115 21.04.10 x 7 Río Limarí, Cruce Los Aromos L7 6609057 269788 87 21.04.10 x 8 Barraza L9 6606140 262081 37 21.04.10 x 9 Los Peñones, Río Limarí L1 6613514 291866 207 21.04.10 x 10 Villaseca H2 6617065 293553 255 21.04.10 x 11 Embalse Recoleta H1 6624329 298974 376 21.04.10 x 12 APR Estación Recoleta E1 6623568 293943 301 05.05.10 x 13 APR Villaseca H3 6617488 293741 288 05.05.10 x 14 APR Limarí L4 6607688 280633 155 05.05.10 x 15 APR El Guindo G3 6607296 298327 280 05.05.10 x 16 Río Grande El Guindo G2 6606953 298204 270 05.05.10 x 17 APR San Julián L6 6608113 275647 128 05.05.10 x 18 APR El Trapiche E6 6609064 276942 118 05.05.10 x 19 Río Grande (A.Ab. Embalse La Paloma) G1 6602373 304892 317 05.05.10 x 20 APR Cerrillos Tamaya L8 6610044 268730 83 12.05.10 x 21 Rinconada Punitaqui P7 6581535 274819 446 12.05.10 x 22 Rinconada Punitaqui P8 6581707 273692 570 12.05.10 x 23 Rinconada Punitaqui P9 6583328 273116 521 12.05.10 x 24 Estero Punitaqui Camarico P2 6594347 273207 128 12.05.10 x 25 Estero Punitaqui Chalinga P5 6595884 270212 108 12.05.10 x 26 APR Barraza L10 6605799 261532 46 19.05.10 x 27 APR Chalinga P6 6595671 270083 120 19.05.10 x 28 APR Camarico Chico P3 6594114 272884 108 19.05.10 x 29 APR Los Nogales P4 6597674 275064 234 19.05.10 x 30 Aguas del Valle Ovalle L2 6613456 291744 219 02.06.10 x 31 APR Graneros P1 6593766 281261 187 02.06.10 x
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso
de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas” Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
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Parámetros de Terreno DO pH Temp. mmHg MΩ uS/cm mS/cmA TDS Salinidad ORP DO mg/L ⁰ C mg/L % 5,6 7,6 10,1 738,9 0,0013 872 0,635 488 0,44 ‐28,1 48,2 5,2 7,8 10,7 740,7 0,0005 2056 1506 1377 1,07 ‐26,2 46,7 11,8 7,9 14,4 746,1 0,018 591 0,485 333 0,30 ‐19,7 119,1 6,4 7,8 11,8 749,0 0,0003 3061 2462 1799 1,73 ‐50,0 58,9 11,3 7,9 15,6 752,1 0,004 2677 2,236 1562 1,42 ‐107,4 139,5 12,8 8,9 18,1 752,2 0,011 1036 0,908 593 0,52 ‐75,9 143,3 12,5 8,3 18,1 755,0 0,0005 2014 1833 1142 1,09 ‐81,6 154,8 13,3 7,8 17,7 756,6 0,0004 2357 2145 1327 1,29 15,8 171,5 9,0 8,1 14,3 742,3 0,0021 512 0,394 288 0,24 72,2 108,2 7,2 7,6 16,1 738,9 0,0015 750 0,629 441 0,37 77,8 85,6 4,8 7,7 16,3 727,2 0,0024 462 0,394 271 0,23 74,9 52,2 6,0 7,1 18,0 737,1 0,0013 856 0,732 495 0,42 118,0 68,3 2,1 6,9 16,3 741,0 0,0016 708 0,584 410 0,34 46,2 20,7 5,6 7,2 15,9 750,7 0,0012 941 0,773 537 0,46 ‐19,4 51,4 2,3 7,1 16,9 739,4 0,0019 582 0,494 327 0,28 26,6 37,7 8,5 8,1 15,2 739,5 0,0029 386 0,317 216 0,19 ‐93,0 76,0 6,7 7,5 15,3 752,2 0,0007 1730 1,396 985 0,87 ‐13,2 58,7 5,2 7,1 16,2 751,6 0,00006 1768 1,476 1019 0,90 ‐41,0 48,2 9,5 7,9 15,8 735,0 0,0033 336 0,278 187 0,16 ‐79,2 93,4 4,4 7,2 16,3 752,2 0,0003 3221 2,845 1799 1,80 ‐61,8 39,7 7,4 7,4 14,2 719,3 0,0022 515 0,405 277 0,25 ‐70,0 66,2 8,1 7,5 13,6 709,7 0,0017 692 0,528 374 0,33 ‐79,0 65,2 6,5 7,6 12,3 713,0 0,0021 536 0,406 299 0,26 ‐147,6 57,0 11,0 8,1 12,8 746,5 0,0008 1482 1,15 827 0,76 ‐127,8 100,0 8,2 8,1 12,3 748,1 0,0005 2163 1,632 1201 1,11 ‐155,1 80,0 5,3 8,0 17,6 757,6 0,0004 2502 2,316 1431 1,40 ‐57,7 55,1 3,8 7,7 15,4 751,3 0,0006 1789 1,484 998 0,93 ‐102,9 36,0 3,2 7,8 17,0 749,8 0,0008 1345 1,16 749 0,69 ‐133,6 30,1 6,9 7,8 17,6 741,1 0,0005 2015 1,853 1160 1,11 ‐109,1 72,6 4,1 7,3 13,8 745,8 0,0015 744 0,588 416 0,37 11,4 39,5 7,7 7,6 16,7 747,6 0,001 1113 0,937 614 0,56 25,5 −
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Cationes Aniones Calcio Magnesio Sodio Potasio Hierro Sr Bicarbonato Cloruros Sulfato Fosfato Nitrato Nitrito Flúor mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
63,4 42,8 84,7 3,7 0,05 0,24 331 76,6 111 2,5 0,9 1,0 0,44 244 118,0 121,0 7,7 0,05 0,56 233 138 964 2,5 1,4 1,0 1,14 55,2 15,1 63,8 1,9 0,05 0,27 209 29,1 80,7 2,5 1,3 1,0 0,36 219 124,0 330,0 7,1 0,05 1,10 370 521 535 2,5 2,5 1,0 0,80 202 99,0 292,0 7,0 0,05 1,13 321 519 420 2,5 3,2 1,0 0,53 98,2 23,6 117,0 6,3 0,05 0,56 237 115 135 2,5 3,5 1,0 0,25 155 57,5 238,0 6,8 0,05 0,97 254 365 259 2,5 1,5 1,0 0,38 168 71,0 292,0 8,1 0,05 1,10 259 472 281 2,5 0,7 1,0 0,19 61 16,2 43,3 2,6 0,05 0,28 199 22,9 66,4 2,5 1,0 1,0 0,24 106 20,8 46,6 2,4 0,05 0,39 223 32,5 157 2,5 0,79 1,0 0,17 65,7 12,9 20,8 2,8 0,05 0,32 356 10,2 120 2,5 0,42 1,0 0,16 55,6 41,9 77,1 5,2 0,05 0,23 286 57,5 146 2,5 6,7 1,0 0,21 95,8 16,9 37,4 2,3 2,20 0,38 225 29,2 142 2,5 1,4 1,0 0,19 96 22,9 89,4 3,7 0,05 0,50 318 58,3 142 2,5 5,1 1,0 0,18 69,4 15,9 35,6 2,1 0,05 0,33 237 19,2 68 2,5 1,4 1,0 0,15 45 11,3 20,3 1,9 0,05 0,22 153 11,6 47,3 2,5 0,25 1,0 0,13
171,5 34,0 203,0 5,0 0,76 0,91 361 251 256 2,5 1,1 1,0 0,18 153 53,0 187,0 4,3 1,90 0,79 369 281 245 2,5 0,84 1,0 0,14 35,9 9,9 19,7 1,9 0,05 0,22 120 9,7 51,9 2,5 0,4 1,0 0,11 251 115,0 323,0 7,4 0,05 1,40 516 681 370 2,5 1,5 1,0 0,06 25,4 21,4 51,2 2,0 0,05 0,05 212 40,7 19 2,5 5,0 1,0 0,082 36,6 31,2 53,6 2,3 0,05 0,20 166 64,4 32,5 2,5 14,1 1,0 0,06 38,5 23,2 40,5 3,1 0,05 0,10 223 30,2 12,7 2,5 4,6 1,0 0,054 138 83,9 250,0 5,2 0,14 1,20 358 193 171 2,5 5,4 1,0 0,048 110 59,6 159,0 6,6 0,14 0,80 369 363 277 2,5 4,0 1,0 0,039 194 73,0 265,0 7,3 0,05 1,40 317 465 331 2,5 2,9 1,0 0,048 131 79,5 194,0 5,1 0,27 0,92 400 263 185 2,5 1,5 1,0 0,049 95,3 51,9 129,0 3,2 0,28 0,66 360 177 141 2,5 0,86 1,0 0,046 128 46,6 263,0 3,5 0,05 1,20 266 307 325 2,5 11,4 1,0 0,05 82,2 18,5 60,8 2,2 0,05 0,33 246 43,5 116 2,5 0,41 1,0 0,045 64,4 39,1 114,0 2,2 0,53 0,39 270 157 139 2,5 5,5 1,0 0,061
151
Metales Alcalinidad Dureza total Aluminio Boro Manganeso Plomo As Cd Cu Zinc
mg/L CaCO3mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
ND 329 0,05 0,14 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 1086 0,05 0,19 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05
10,00 200 0,05 0,11 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 1057 0,11 0,26 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 9 912 0,05 0,33 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 39 336 0,05 0,28 0,05 0,05 0,01 0,01 0,022 0,05 25 624 0,05 0,29 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 6 712 0,05 0,29 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 7 211 0,05 0,15 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 350 0,05 0,24 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 217 0,10 0,18 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 311 0,05 0,22 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 309 0,05 0,20 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,27 ND 332 0,05 0,25 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 238 0,05 0,18 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,11 8 159 0,05 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 567 0,05 0,27 0,31 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 599 0,05 0,30 0,88 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 3 130 0,05 0,12 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 1100 0,13 0,30 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 152 0,05 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 220 0,05 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 192 0,05 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 6 690 0,05 0,12 0,05 0,05 0,01 0,01 0,022 0,05 5 520 0,05 0,14 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 785 0,05 0,31 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 654 0,05 0,11 0,22 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 452 0,05 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 512 0,05 0,14 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 281 0,05 0,12 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05 ND 322 0,05 0,23 0,05 0,05 0,01 0,01 0,01 0,05
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Nutrientes Isótopos P Li Si Deuterio Oxígeno Radón
mg/L mg/L mg/L δ2H ‰ δ18O ‰ Bq/m3
0,05 0,05 15,3 ‐68,0 ‐8,62 6952 0,05 0,05 10,1 ‐63,9 ‐7,93 437 0,05 0,05 9,4 ‐ 62,0 ‐7,72 941 0,20 0,05 10,7 ‐59,8 ‐7,45 131 0,30 0,05 10,1 ‐59,2 ‐7,39 922 0,69 0,05 5 ‐ 60,5 ‐7,44 396 0,17 0,05 6,7 ‐ 58,6 ‐7,06 1941 0,05 0,05 7,2 ‐ 55,1 ‐6,71 1229 0,05 0,05 7,7 ‐ 62,2 ‐7,69 816 0,05 0,05 10,5 ‐73,9 ‐9,30 2242 0,05 0,05 2,8 ‐ 68,6 ‐8,09 123 0,1 0,05 14,5 ‐57,3 ‐7,47 24987 0,1 0,05 10,3 ‐75,4 ‐9,50 16760 0,1 0,05 11,5 ‐62,9 ‐7,75 19073 0,1 0,05 9,5 ‐ 63,6 ‐8,04 12405 0,1 0,05 5,4 ‐ 61,5 ‐7,36 627 0,1 0,05 11,1 ‐60,3 ‐7,65 2798 0,1 0,05 12,5 ‐59,7 ‐7,38 8028 0,1 0,05 2,2 ‐ 60,6 ‐7,17 373 0,05 0,05 9,2 ‐ 55,2 ‐6,82 5650 0,21 0,05 18,5 ‐35,4 ‐5,90 45055 0,15 0,05 19,5 ‐35,9 ‐5,86 88043 0,20 0,05 23,8 ‐34,7 ‐5,89 4458 0,05 0,05 11,2 ‐47,6 ‐6,28 1636 0,05 0,05 12,9 ‐45,8 ‐5,86 2342 0,05 0,05 10,2 ‐55,3 ‐6,66 7264 0,05 0,05 10,8 ‐44,6 ‐5,64 4373 0,05 0,05 12,7 ‐45,6 ‐5,94 4147 0,05 0,05 11 ‐ 54,5 ‐7,05 16559 0,05 0,05 9,7 ‐ 66,3 ‐8,26 984 0,05 0,05 13,6 ‐52,8 ‐6,84 8894
153
ANEXO H
Opciones seleccionables Software Minitab 16.
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a) Análisis de Cluster
Figura H1: Análisis de Cluster con Minitab. b) Análisis de Compo
Figura H2: Análisis d Cluster con Minitab.
nentes Principales
e
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ANEXO I
de Clases Figura 59.
los utilizados para la distribución espacial de las
ctividades de Radón 222 se consideró una escala logarítmica. A continuación, se
de las actividades, y se aplicó una
ansformación logarítmica, obteniendo la variación. De la diferencia de esta
5,0
a obtener. Con la definición del
úmero de intervalos, se calculó la razón entre éstos y el rango obtenido
os, expresados en logaritmo, se procedió a la
ansformación aplicando antilogaritmo, con el fin de obtener los valores reales
2,75 560
0
Definición
Para la definición de los interva
a
presenta el cálculo de las clases paso a paso.
1º Se estableció el rango (mínimo y máximo)
tr
variación se obtuvo el rango.
Mínimo: 123 Bq/m3 2,0
Máximo: 88.000 Bq/m3
2º Arbitrariamente se definieron 4 intervalos
n
anteriormente. El valor de esta razón es el rango de cada intervalo expresado en
logaritmo.
Cálculo de razón= 3:4 = 0,75
3º De los intervalos obtenid
tr
finales de las clases.
2,0 100
3,5 3.160
4,25 17.80
5,0 100.000
Log
Log 3 Rango
antilog
antilog
antilog
antilog
antilog