Estudio de la variación de la de un acuífero ubicado área urbana de Morelos

EnMéxico, cada día aumenta el número de acuíferos con problemas de contaminación, debido a las actividades antropogénicas. Todos estos problemas no son tan visibles, de ahí la trascendencia de mantener el monitoreo de los acuíferos. Uno de los acuíferos más importantes del estado de Morelos es el de Cuernavaca, con una extensión de 820 km2. A este acuífero se le evaluó la calidad del agua en 4 pozos de muestreo. Se realizó un análisis espacial y estacional. Como resultado, se observó que la variación respecto al tiempo es constante. La variación estacional de la calidad del agua fue mayor en el pozo 2, debido a su ubicación urbana y al suelo permeable. La evaluación espacial de la calidad del agua que se evaluó mediante una modelación de los parámetros, la cual confirmó que la mayor contaminación se encuentra también en el pozo 2. El Índice de Calidad del Agua (ICA) mostró que las actividades humanas han contribuido a la contaminación de los cuerpos de agua; los pozos se encuentran con una calidad buena a excelente. Por lo tanto, se concluyó que el agua es buena para uso agrícola o recreativo.

La contaminación de las aguas subterráneas representa un grave problema ambiental, y en algunos casos puede ser difícilmente remediable debido a las características fisicoquímicas que presentan los contaminantes generados por las actividades humanas (McGill et al. 2019). El hecho de que se encuentren en el subsuelo hace que la contaminación no sea de forma inmediata, pero una vez que llega al cuerpo subterráneo, es complicado y costoso hacer la remediación correspondiente (Nikolenko et al. 2019). Los recursos de agua subterránea son cruciales para el suministro de agua potable en entornos rurales y urbanos. Sin embargo, la ocurrencia de contaminantes geogénicos y antropogénicos restringe la disponibilidad de agua potable de buena calidad en algunas regiones (MontoyaLopera et al. 2019).

La calidad del agua subterránea puede verse afectada por diversos factores como los usos del suelo, la agricultura, la calidad del agua de los ríos y lagos, entre otros (Han et al. 2020; Li et al. 2020). La presencia de agentes externos en un cuerpo de agua puede provocar riesgos por diversos factores. Estos sistemas acuáticos son amenazados por el aporte de sustancias contaminantes como plaguicidas, fertilizantes, organismos patógenos y otros, debido al incremento de actividades antropogénicas en las áreas adyacentes que alteran las condiciones naturales de los ecosistemas (Ramos-Leal et al. 2018). Los cuerpos de agua subterráneos juegan un papel importante, por lo que el monitoreo de la calidad del agua de sus principales fuentes de abastecimiento es vital. Llevar a cabo un monitoreo de los acuíferos puede mitigar estos impactos, además, de coadyuvar en la gestión sostenible de los recursos hídricos para proporcionar una solución para la futura planificación y gestión de los recursos hídricos los responsables de la administración de estos recursos. Además, determinar la química del agua subterránea y las variaciones de su calidad son esenciales para una gestión y protección eficaces del agua (Alemayehu et al. 2017).

La calidad del líquido en los cuerpos de agua subterránea depende en gran medida de los parámetros físicos, químicos y biológicos y de su interacción entre sí (He et al. 2020), parámetros que deben evaluarse antes de decidir el uso específico que se le dará al agua (Korkanc et al. 2017, Kulshreshtha et al. 2018). Los diversos parámetros fisicoquímicos y biológicos están relacionados entre sí y la calidad general del agua depende de la desviación del rango permitido (Chang et al. 2020, Li et al. 2020).

México cuenta con 653 acuíferos, de los cuales, 105 están en déficit, es decir que la extracción de agua excede a la recarga. También, algunos presentan intrusión marina, que es el proceso en el cual el agua del mar fluye hacia el subsuelo continental mezclándose con el agua dulce de los acuíferos y salinizandolos, en esta situación se encuentran 18 acuíferos (CONAGUA, 2021).

Otro problema es el agua subterránea salobre, se presenta cuando el agua deja de ser dulce, es decir, se va salinizando a consecuencia del uso agrícola de los suelos. La calidad del agua se ha visto afectada también, por el uso de fertilizantes y pesticidas empleados en la agricultura o contaminantes derivados de desechos industriales. Esta situación del agua subterránea no es tan visible, de ahí la trascendencia de mantener un monitoreo de los acuíferos tanto en cantidad como en calidad, con el fin de preservar este recurso tan importante (McGill et al. 2019). Por esto, el presente estudio evaluó la calidad del agua del acuífero Cuernavaca el cual se encuentra en zona urbana.

Área de estudio

El acuífero Cuernavaca se encuentra en el estado de Morelos y pertenece al Organismo de Cuenca del Balsas. La Figura 1 muestra la representación geográfica del acuífero de Cuernavaca, delimitando la zona que lo comprende y los puntos de muestreo en los pozos. La Tabla 1 presenta la ubicación de cada pozo de muestreo. Este acuífero se localiza en la porción noroccidental del Estado de Morelos, y cubre una superficie aproximada de 820 km². Este acuífero abarca los municipios de Cuernavaca, Huitzilac y Jiutepec y casi la totalidad de Emiliano Zapata y Temixco; parcialmente los municipios de Miacatlán, Xochitepec y Tepoztlán. Su altitud fluctúa entre 1,100 y 3,000 metros sobre el nivel del mar.

Metodología

Evaluación de calidad del agua

La comisión nacional del agua en México, es el órgano encargado del monitoreo de los acuíferos. Esta comisión proporcionó la información histórica de los parámetros de calidad del agua que abarca el periodo de 2012 a 2019. Los parámetros de calidad del agua se obtuvieron semestralmente en 6 puntos estratégicos de muestreo del acuífero. Los parámetros de calidad del agua utilizados son; pH, Dureza total, Calcio, Magnesio, Nitratos, Cloruros, Sulfatos, Fluoruros, Alcalinidad total y Sólidos Disueltos totales. Los datos de calidad del agua fueron analizados mediante el software Stahtgraphics. Se realizó un análisis estadístico para conocer la desviación estándar y el coeficiente de variación.

parámetros involucrados son; pH, sólidos disueltos totales, dureza total, calcio, magnesio, nitratos, cloruros, sulfatos, fluoruros y alcalinidad total. La determinación del ICA se realizó mediante las ecuaciones 1-3 como se muestra en la Tabla 2 (Saikrishna et al.2020; Elsayed et al.2020).

Los valores del ICA obtenidos se clasificaron en 5 categorías como se muestra en la Tabla 3.

Evaluación espacial de la calidad del agua

Mediante el promedio de los parámetros se obtuvo una distribución del área de interpolación de los parámetros medidos.

Evaluación estacional de la calidad del agua

La evaluación estacional se realizó tomando en cuenta los datos de calidad del agua del periodo 2012 a 2019.

Índice de calidad del agua

Una herramienta eficaz para evaluar la calidad del agua es el Índice de Calidad del Agua (ICA). Este índice es utilizado frecuentemente para determinar la idoneidad del agua del acuífero en estudio. Los

En estas ecuaciones, Wi es el peso relativo, wi es el peso de cada parámetro y n es el número de parámetros. qi = es la clasificación basada en la concentración del parámetro "i-ésimo". ei es la concentración de cada parámetro en cada muestra de agua, vi es el valor ideal del parámetro en agua pura (considere vi = 0 para todos excepto pH, vi = 7 para pH) y bi es el valor estándar (OMS) para cada parámetro. A cada uno de los parámetros de calidad del agua se le han asignado diferentes pesos (Wi) de acuerdo con su importancia relativa en la calidad general del agua. Se ha asignado el peso máximo de '5' por su mayor importancia en la evaluación de la calidad del agua y se ha dado el peso mínimo de '2' por su menor importancia.

Resultados

Antes de iniciar las evaluaciones de la calidad del agua, primeramente, se analizaron los parámetros para conocer sus variaciones y el cumplimiento con la normatividad nacional e internacional. Todos los parámetros se encontraron dentro de los límites máximos permisibles por la normatividad nacional.

La Tabla 4. muestra el resumen estadístico de la concentración de los parámetros de calidad del agua del acuífero en estudio. En esta tabla se observa que los Sólidos Disueltos Totales presentan una mayor variación en las muestras. Esto, debido a que los muestreos se realizaron en dos temporadas, en una de ellas, la de lluvias, el agua se filtra mediante el suelo poroso y llega al acuífero alterando este parámetro. El resto de los parámetros presentan una baja variación de su concentración en el agua.

La calidad del agua temporal del acuífero en estudio, presenta una variación constante respecto al tiempo. Para este análisis se evaluaron 10 parámetros de calidad del agua que fueron: alcalinidad total, nitratos, sólidos disueltos totales, pH, cloruros, fluoruros, sulfatos, calcio, magnesio y la dureza total. La Figura 2 presenta la concentración de los diferentes parámetros del agua con respecto al tiempo, en este caso del año 2012 al 2019 para cada punto de muestreo del acuífero Cuernavaca. Como resultado se pudo observar que el pozo de muestreo 1 es el más afectado por la actividad antropogénica del área de estudio. Del año 2012 al 2019 se muestra una tendencia constante.

La calidad espacial del agua del acuífero Cuernavaca se evaluó mediante una representación espacial usando el QGIS; a partir de la ubicación geográfica, se modelaron los mapas de la zona, los cuales están presentados con una variación de color. De acuerdo con el ICA presente en el mapa, será el indicativo para evaluar si se encuentra en concentraciones altas o bajas. Nuevamente, para este análisis se evaluaron

10 parámetros de calidad del agua que fueron: conductividad, carbono orgánico total, nitrógeno total, fósforo total, pH, sólidos disueltos totales, temperatura del agua, dureza total y coliformes fecales.

La Figura 3 presenta la concentración detectada para los diferentes parámetros en los 4 pozos, en una evaluación de tiempo del 2012 al 2019 para cada punto de muestreo del acuífero Cuernavaca. En esta figura se puede observar claramente que la mayor afectación de contaminación se encuentra en el pozo 1, debido a que se encuentra en suelo poroso, lo que favorece la permeación de los contaminantes.

Índice de calidad del agua

El ICA se empleó para evaluar el estado de la calidad del agua del acuífero en estudio, cuyo uso es “agua potable” y está relacionado con los estándares de la Organización Mundial de la Salud (WHO, 2008; Hamdi et al. 2018). Para la determinación del ICA se utilizaron 10 parámetros (pH, sólidos disueltos totales, dureza total, calcio, magnesio, nitratos, cloruros, sulfatos, fluoruros y alcalinidad total).

La Figura 4 presenta el ICA en los cuatro puntos de muestreo del acuífero en Cuernavaca. En esta figura se observa que el ICA del PZ1 es de 63.43, el del PZ2 es de 74.87, el del PZ3 es de 29.53 y el ICA del PZ4 fue de 40.41. En estos resultados se destaca que el PZ1 y PZ2 tienen una calidad buena mientras que los PZ3 y PZ4 presentan una calidad excelente. El PZ2 presentó mayor valor del ICA debido a la localización en zona urbana con mayor actividad antropogénica. Sin embargo, a pesar de que algunos parámetros se observaron con una concentración elevada, el agua es buena para uso agrícola o recreativo.

Conclusiones

La contaminación de los acuíferos representa un grave problema ambiental que aumenta cada día y algunas veces puede ser difícilmente remediable debido a las características fisicoquímicas que presentan los contaminantes a causa de las actividades antropogénicas. La calidad del agua del acuífero Cuernavaca presenta una variación constante respecto al tiempo. Las concentraciones encontradas muestran la afectación de las actividades antropogénicas en el área de estudio debido a que se encuentra en zona urbana, semiurbana y agrícola. La variación estacional de la calidad del agua mostró una mayor variación en el PZ2, el PZ1 presentó la menor concentración. Así mismo, la evaluación espacial de la calidad del agua que se evaluó mediante una modelación de los parámetros, confirmó que la mayor contaminación se encuentra en el PZ2, y PZ1 se encuentra con unos niveles de concentración más bajos. El Índice de calidad del agua mostró que las actividades humanas han contribuido a la contaminación de los cuerpos de agua, obteniendo que el PZ1 y PZ2 tienen una calidad buena, mientras que los PZ3 y PZ4 presentan una calidad excelente. Por lo tanto, a pesar de que algunos parámetros se observaron con una concentración elevada, el agua es buena para uso agrícola o recreativo.

Referencias

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