x c ongreso nacional de aguas subterrÁneas 14 – 16 octubre de 2015. ixtapa, zihuatanejo, gro....
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X CONGRESO NACIONAL DE AGUAS SUBTERRÁNEAS 14 – 16 Octubre de 2015. Ixtapa, Zihuatanejo, Gro.
FLÚOR, AGUA SUBTERRÁNEA Y DEPÓSITOS MINERALES EN EL NORTE DE MÉXICO
María Socorro Espino Valdés, Alba Yolanda Précoma, Adán Pinales, Humberto Silva, María de Lourdes Villalba y Rodrigo De la Garza
Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Chihuahua
F18.9
N
-1 0 9
-1 0 9
-1 0 8
-1 0 8
-1 0 7
-1 0 7
-1 0 6
-1 0 6
-1 0 5
-1 0 5
-1 0 4
-1 0 4
2 6 2 6
2 7 2 7
2 8 2 8
2 9 2 9
3 0 3 0
3 1 3 1
Fuente: CNA
N
60 0 60 120 Kilometers
Acuíferos sobreexplotadosAS C ENSION
BAJ A BABIC ORA
CASAS GRANDE S
CHIHUAHUA-SACRAMENTO
CUAUHTEMOC
FLORES MAGON-VILLA AHUMADA
JIMENEZ-CAMARGO
LAGUNA LA VIEJ A
PAR RAL-VALLE DEL VERANO
TABALAOPA-ALDAMA
VALLE DE J UAR EZ
Acuíferos sobreexplotados localmenteBUENAVENTURA
EL SAUZ-EN CINI LLAS
JANOS
LOS JUNCOS
MEOQUI-D ELICIAS
PALOMAS-GUADALUPE VI CTORIA
Plano No. 1 (acuif)
SOBREEXPLOTACIÓN DE ACUÍFEROS
SOBREEXPLOTACIÓN DE ACUÍFEROS
Descenso en niveles piezométricosDescenso en niveles piezométricos
Aumento en costos de explotaciónAumento en costos de explotación
Deterioro de la calidad del aguaDeterioro de la calidad del agua
Modificaciones en el régimen de los ríosModificaciones en el régimen de los ríos
Salinización de suelosSalinización de suelos
Desertización progresivaDesertización progresiva
Inducción de hundimientosInducción de hundimientos
Cambios en las propiedades de los acuíferos
Cambios en las propiedades de los acuíferos
Abandono de pozosAbandono de pozos
Presencia del flúor en el agua subterránea del Estado Presencia del flúor en el agua subterránea del Estado de Chihuahuade Chihuahua
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N
60 0 60 120 180 Kilometers
Concentracion de fluor
> 6 mg/lt#
4 - 6 mg/lt#
2.5 - 4 mg/lt#
1.5 - 2.5 mg/lt#
Concentración de fluor
FLÚOR
• El flúor frecuentemente se asocia con la presencia de hidrotermalismo y la actividad volcánica; es común encontrarlo en las aguas subterráneas de regiones desérticas
• En altas concentraciones en
el agua de consumo provoca
fluorosis dental y ósea.
F18.9
Fuentes de flúor
• Rocas de origen volcánico, sedimentario y metamórfico (fluorita: CaF2; fluoroapatita: Ca5(PO4)3F; apatita)
• Aguas hidrotermales
• Actividades industriales (manufactura de acero, Cu y Ni; fertilizantes, cerámicas, curtiduría, etc.)
SU PRESENCIA EN EL AGUA SE VE FAVORECIDA POR LA EXISTENCIA DE SUELOS ARCILLOSOS
Factores hidrogeológicos que determinan la concentración de minerales en el agua subterránea
• CLIMA. Controla la cantidad de agua en el sistema
• GEOMORFOLOGÍA. Determina los límites de los sistemas. Es considerada como la fuente de energía del flujo subterráneo
• GEOLOGÍA. Determina los patrones de flujo y la geoquímica del agua
Distribución de flúor en el mundo
Presencia del flúor en el agua subterránea del Estado Presencia del flúor en el agua subterránea del Estado de Chihuahuade Chihuahua
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60 0 60 120 180 Kilometers
Concentracion de fluor
> 6 mg/lt#
4 - 6 mg/lt#
2.5 - 4 mg/lt#
1.5 - 2.5 mg/lt#
Concentración de fluor
Afloramientos de rocas volcánicas en el Estado de Chihuahua
Objetivo
Determinar el origen, contenido de fluoruros, así como la composición hidrogeoquímica de las fuentes de suministro de agua potable en los siguientes acuíferos del estado de Chihuahua:
•Flores Magón-Villa Ahumada •Laguna La Vieja•Buenaventura •Casas Grandes
Características de la zona
• Región hidrográfica RH34 (Cuencas Cerradas del Norte)
• Clima extremoso favorecido por la presencia de la SMO - BWkw subtipo muy seco templado - BSokw subtipo seco templado
• Isoyetas de 300 a 500 mm anuales
• Formación escasa de suelo con vegetación pobre
• Pastizales naturales, halófilos e inducidos
(45%)
• Matorral desértico (25%)
• En SMO se encuentran bosques de encino y pino (15%)
• Agricultura de riego (5%)
• Zonas urbanas (0.3%)
Topografía
Hidrografía
HidrogeologíaDentro de los acuíferos Casas Grandes, Buenaventura, Laguna La Vieja y Flores Magón-Villa Ahumada se encuentran materiales conosolidados y no consolidados, con permeabilidades bajas, medias o altas.
•En la SMO prevalecen materiales consolidados en rocas de composición andesítica-basáltica. La lluvia es transportada y depositada desde el frente de montaña a los acuíferos.
•En valles y llanuras prevalecen materiales no consolidados: - Baja permeabilidad: suelos limo-arcillosos en zonas de inundación con pendientes muy bajas
- Permeabilidad media: depósitos de origen aluvial. Predominan sedimentos de textura mediana a gruesa (unidad geohidrológica más importante en la zona)
- Alta permeabilidad en acuífero FM-VA y un área pequeña del acuífero Buenaventura (zonas desérticas)
Geología local
• Rocas ígneas extrusivas (35%)
• Rocas sedimentarias (23%)
• Suelos (42%)
• Sierras con rocas de origen volcánico (feldespatos, piroxenos, amphibolitas)
• Suelos alcalinos favorables a la disolución de F
• Algunos paquetes de calizas asociados a la Formación Aurora
. Buenaventura
.Nuevo Casa Grandes
. M. Ahumada
Ojo Caliente
106°40'0"W
106°40'0"W
107°5'0"W
107°5'0"W
107°30'0"W
107°30'0"W
107°55'0"W
107°55'0"W
108°20'0"W
108°20'0"W
30°50'0"N 30°50'0"N
30°25'0"N 30°25'0"N
30°0'0"N 30°0'0"N
29°35'0"N 29°35'0"N
º
Geología Local acuif_alba
KsAr-Cgp
KiCz
KiCz-Lu
KiLu-Ar
KsCg
KaCz
TB
Qhoal
QhoCgp
Qhoeo
Qhola
TA
TB
T-Bva
TD
TGr
TLa
ToMz
T Rd-Ta
ToSi
T Sk-Hf
TTi
ToTq
T-Cgp
To-Bva
ToR
ToTR-Ig
ToTa
TsB
TsAr-Cgp
Simbología:
Fuente: SEMARNAT (n.d)Editado por: Alba Précoma Mojarro
FIGURA 4.3
Fallas y minas
• Fallas y fracturas cercanas a los límites de los acuíferos
• Minas y yacimientos minerales dentro del mismo patrón de fracturas
• Depósitos ricos en Pb, Zn, Ag, Cu, Au y Fe que se correlacionan positivamente con la presencia de F
• Hidrotermalismo (Ojo Caliente) Flúor = 7.5 mg/l
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106°15'0"W
106°15'0"W
106°40'0"W
106°40'0"W
107°5'0"W
107°5'0"W
107°30'0"W
107°30'0"W
107°55'0"W
107°55'0"W
108°20'0"W
108°20'0"W
30°50'0"N
30°50'0"N
30°25'0"N
30°25'0"N
30°0'0"N
30°0'0"N
29°35'0"N
29°35'0"N
!! minas
Zonas_Potenciales
Dolina
Falla_rumbo
Falla_Normal
Falla_N_Inferida
Fractura
Metamórfica
Suelo
Sedimentaria
Ígnea extrusiva
Ígnea intrusiva
º
Buenaventura
Minas y Geología digitalizada escala 1:250000 por SEMARNAT (n.d)Fallas y Cartas geológicas escala 1:250000, SGM (1998, 1998b, 1999 y 2002)EDITADO POR: Alba Précoma Mojarro
M. Ahumada
N. CasasGrandes
SulfurosAg, Pb
SulfurosAg, Pb, Zn
SulfurosAg, Zn, Au
SulfurosPb, Zn, Au
SulfurosZn, Pb
SulfurosZn, Pb, Au
SulfurosAu, Ag, Cu
SulfurosCu, Au
SulfurosAu, Ag, Pb
OxidosMn
SulfurosAg, Pb
SulfurosAg, Pb
Ag
Oxidos Ag
Oxidos Mn
Oxidos Mn
Oxidos Ag, Pb, Fe
Ag, Pb
Sulfuros(Oxidación y silificación)
SulfurosPb, Zn
SulfurosPb, Zn
SulfurosCu,Pb, Zn
Zn, Pb
Cu, Ag, Zn
Oxidos Au
SulfurosPb, Zn
SulfurosPb, Zn
CarbonatosCu, Au Cu
Ag, Zn, Pb
Au
Pb, Zn
(Oxidación y silificación)
Simbología: Presencia de Fallas y Minas correlacionadas con la alta concentración de Fluoruros
Figura 4.4:
Fuentes:
Puntos de muestreo
RESULTADOS
Caracterización hidrogeoquímica
Familias de agua dominantes:
•Grupo 1: Sulfatadas cálcicas o cálcico-sódicas•Grupo 2: Sulfatadas-bicarbonatadas sódicas•Grupo 3: Bicarbonatadas cálcicas o cálcico-sódicas• Grupo 4: Bicarbonatadas sódicas o sódico-cálcicas•Grupo 5: Bicarbonatadas sódico-cálcicas o sódicas•Grupo 6: Bicarbonatadas sódico-cálcicas •Grupo 7: Bicarbonatadas sódicas •Grupo 8: Bicarbonatadas cálcicas o cálcico-sódicas
Nivel de saturación con respecto a la fluorita (CaF2)
Correlación positiva de F- con la presencia de As
Presencia de flúor (resultados)
• Número de muestras analizadas: 75.
• El 77.6% (59 muestras) superan el LMP por la NOM (1.5 mg/l)
• La mayoría de las muestras se encuentran en el rango de 2-4 mg/l. Media: 3.57 mg/l Desviación estándár: 3.55 mg/l
Isolíneas de concentración de fluoruros
Isolíneas de concentración de sodio
Isolíneas de concentración de arsénico
Presencia de flúor (resultados)
• Concentraciones de F- aumentan hacia el centro de los valles en cada acuífero
• Origen de flúor en agua subterránea:
lixiviado de rocas volcánicas y zonas mineras ubicadas dentro de las serranías. También existe un área hidrotermal
Zonas potenciales y presencia de flúor
Zonificación del flúor
Conclusiones• El agua subterránea en la zona se origina por la precipitación
pluvial y los escurrimientos superficiales y sub-superficiales provenientes de las sierras aledañas que favorecen la recarga
• Las características hidrogeoquímicas, incluída la presencia en altas concentraciones de flúor se relaciona con la litología, el clima y la geomorfología del área
• El carácter preferentemente alcalino del agua y de los materiales por donde ésta circula ha favorecido la disolución del flúor, obteniendo como resultado su movilidad dentro del agua subterránea
TRATAMIENTO PARA ELIMINACIÓN DEL FLÚORTRATAMIENTO PARA ELIMINACIÓN DEL FLÚOR
• PROCESOS ESPECÍFICOS AVANZADOSPROCESOS ESPECÍFICOS AVANZADOS
•
• Alúmina ActivadaAlúmina Activada
• Intercambio IónicoIntercambio Iónico
• Filtración con Carbón ActivadoFiltración con Carbón Activado
• Ósmosis InversaÓsmosis Inversa
• Sulfato de AluminioSulfato de Aluminio
• PROCESOS ESPECÍFICOS AVANZADOSPROCESOS ESPECÍFICOS AVANZADOS
•
• Alúmina ActivadaAlúmina Activada
• Intercambio IónicoIntercambio Iónico
• Filtración con Carbón ActivadoFiltración con Carbón Activado
• Ósmosis InversaÓsmosis Inversa
• Sulfato de AluminioSulfato de Aluminio
SISTEMAS DE TRATAMIENTO MEDIANTE ÓSMOSIS SISTEMAS DE TRATAMIENTO MEDIANTE ÓSMOSIS INVERSAINVERSA
Etapas del proceso:
• . . CloraciónCloración
• . . Remoción de sólidosRemoción de sólidos
• · · Eliminación de durezaEliminación de dureza
• · · Desmineralización (ósmosis inversa)Desmineralización (ósmosis inversa)
• · · DesinfecciónDesinfección
• . . CloraciónCloración
• . . Remoción de sólidosRemoción de sólidos
• · · Eliminación de durezaEliminación de dureza
• · · Desmineralización (ósmosis inversa)Desmineralización (ósmosis inversa)
• · · DesinfecciónDesinfección
SISTEMA DE DESALINIZACIÓNSISTEMA DE DESALINIZACIÓNSISTEMA DE DESALINIZACIÓNSISTEMA DE DESALINIZACIÓN
TANQUE DE DEPOSITO HIDRONEUMATICO
FILTRO ARENAY CARBÓN FILTRO DE
RESINAS
TANQUE DEDEPOSITO
LLENADO DEGARRAFONES
CN
TANQUE DESALMUERA
AL DRENAJE
RECHAZO AL DRENAJE
MC
CLORO AGUA CRUDA
MC MEDIDOR DE CONDUCTIVIDAD
CONTROL DE NIVEL
CN
CN
CP
CP
CP CONTROL DE PRESIÓN
Acuífero No. de plantas
• Buenaventura 4• Casas Grandes 9• Flores Magón-Ahumada 11
GRACIAS
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