hidrogeoquimica

5/12/2018 HIDROGEOQUIMICA - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA

LA MOLINA

FACULTAD : INGENIERIA AGRICOLA

CURSO : AGUAS SUBTERRANEAS

PROFESOR : ING.GUILLERMO AGUILAR GIRALDO

TEMA : HIDROGEOQUIMICA

ALUMNO : ANGGIE MORALES MORANTE

CÓDIGO : 20060296

2011-I



HIDROGEOQUIMICA

1. INTRODUCCION:

El agua subterránea es mundialmente importante para el consumo humano, y

los cambios en su calidad pueden tener serias consecuencias. También es

importante para el sustento de hábitats y para el mantenimiento de la calidad

del flujo base que alimenta los ríos. La composición química del agua

subterránea es una medida de su conveniencia como fuente de abastecimiento

para consumo humano y animal, para irrigación, para la industria y otros

propósitos. También influye en la salud y el funcionamiento de ecosistemas,

por lo que es importante para detectar variaciones y dar las alertas tempranas

de cambios en su calidad, tanto en sistemas naturales como en los resultantes

de contaminación.

2. OBJETIVOS:

y Análisis de la información química del agua del acuífero.

y Procesamiento de datos hidroquímicos mediante métodos estadísticos.

y Determinación de las condiciones de las aguas, con respecto al

equilibrio de los diferentes minerales constitutivos del material acuífero.



3. MARCO TEORICO:

La Hidrogeoquímica es la ciencia que estudia las características químicas de

las aguas subterráneas y superficiales en relación con la geología zonal y

regional.

Un soluto conservativo es aquél que no interacciona con el medio.

Un soluto reactivo es aquél que sufre algún tipo de interacción con el medio:adsorción, precipitación/disolución, etc.

El tiempo de tránsito (t) es el tiempo que tarda una partícula de agua desdeque alcanza la zona saturada hasta que llega a una captación o hasta que salea la superficie de forma natural.

El tiempo homogéneo (th) es el tiempo que tarda una partícula de agua endesplazarse en un medio donde las características hidráulicas sonhomogéneas. En tal caso, la partícula se desplazaría siguiendo una línea decorriente.

El tiempo conservativo () es el tiempo de tránsito de un soluto conservativo,es decir, un soluto que no sufre ninguna interacción con el medio.

El tiempo reactivo (tR) es el tiempo de tránsito de un soluto no conservativo,es decir, un soluto que interacciona con el medio.

El tiempo de tránsito adimensionalizado (t*) es el tiempo de tránsito divididoentre el tiempo homogéneo, es decir:

En el transporte de solutos en medio poroso, éstos se ven sujetos a una serie

de procesos. Para un soluto conservativo se trata de procesos hidrodinámicos,

y como hemos explicado en el apartado anterior, esto son la advección, la

dispersión y la difusión. Pero un soluto reactivo, además de a estos procesos,

se ve sometido a procesos químicos. En el estudio que nos ocupa trataremos

sólo el caso en que el soluto sufre adsorción instantánea.

La adsorción es el proceso mediante el cual una porción de las partículas de

soluto quedan fijadas en los granos que conforman el medio poroso por

retención química. Estas partículas, pueden volver o no a incorporarse almovimiento del agua, (entonces hablaremos de des adsorción). Este fenómeno

provoca un retardo en el tiempo de tránsito de las partículas disueltas.

La adsorción constituye el mecanismo más importante de retención de

contaminantes agroquímicos en el suelo. En ella influyen factores como la

naturaleza del producto, el tamaño de la molécula del producto, el contenido en

materia orgánica y la mineralogía.



Definimos el f actor de retardo R como el cociente entre el tiempo de tránsito

del soluto reactivo y el tiempo de tránsito del soluto conservativo [Rajaram,

1997]. El tiempo que tardará un soluto reactivo, es decir una partícula que sufre

un retardo siempre será mayor que el tiempo de tránsito de un soluto

conservativo, por lo tanto el factor de retardo R siempre será mayor o igual a

uno (la igualdad se produce cuando el soluto es conservativo).

La expresión clásica del factor de retardo R bajo condiciones de equilibrio

instantáneo lineal reversible y en medio saturado es, [p.e. Domenico y

Schwartz, 1990].

donde:b es la densidad seca [ML-3] es la porosidad [-]

Kd es el coeficiente de distribución [L3

M-1

]

El coef iciente de distribución Kd es el cociente entre la masa de soluto

adsorbido por unidad de masa de suelo y la concentración de soluto disuelto

[Freeze y Cherry, 1979].

El coeficiente de distribución Kd describe, empíricamente, el fenómeno de

adsorción en medio poroso. Este concepto es importante, ya que la mayoría de

los contaminantes interactúan con el medio poroso. En cambio, la influencia de

b y de sobre el retardo es pequeña en comparación con la influencia del

coeficiente de distribución Kd que puede variar en varios órdenes de magnitud

según el tipo de soluto y el medio por el que circula, con valores de R que van

desde la unidad hasta valores de 105

± 106

como casos extremos.

Niveles de concentración de los iones

Ión cloruro (Cl -) Los cloruros presentes en las aguas son generalmente muy solubles,

estables en disolución y difícilmente precipitables.

Ión sulf ato ( SO4 -)

Estas sales son moderadamente solubles a muy solubles indicándoseque las aguas con concentraciones altas de este compuesto actúan

como laxantes. Entre 2 y 150 ppm se considera como aguas dulces.

Ión magnesio (Mg ++) La elevada concentración de magnesio en el agua de consumo

doméstico, no es recomendable; debido a que origina efectos laxantes y

posee características de sabor amargo al agua.



4. RESULTADOS:

4.1. DIAGRAMA DE PIPER:

Figura-1: diagrama de piper año 1971 Figura-2: diagrama de piper año 2001

En las Figuras (1) y (2) se muestran los diagramas de Piper correspondientes alos valores promedios del 1971 y 2001, respectivamente, para cada punto demuestreo, donde se muestran los porcentajes de los iones.



4.2. DIAGRAMA DE SCHOELLER :

Figura-3: diagrama de schoeller año 1971

Figura-4: diagrama de schoeller año 2001

En estos diagramas de Schoeller se representa el valor en mili equivalentes por

litro de los aniones, cationes y suma de ellos, utilizando una escala logarítmica,

y uniendo los puntos mediante una secuencia de líneas. Si bien la escala

logarítmica no es apropiada para observar pequeñas diferencias en las

concentración de cada ion entre las distintas muestras de agua, que en este

caso es de los 1, 2, 3,4 y 5, si es útil para representar en un mismo diagrama



de baja y de alta salinidad, y observar la relación entre iones asociada con la

inclinación de las líneas.

En las Figuras (3) y (4) se muestran los diagramas de Schoeller correspondientes a los años 1971 y 2001, respectivamente, mostrando lasconcentraciones en meq/l de los iones para cada uno de los pozos

4.3. DIAGRAMA RADIAL:

Figura-5: diagrama radial año 1971

Figura-6: diagrama radial año 2001



La figura (5), muestra el diagrama radial. Este tipo de grafico indica lo mismoque el diagrama de Schoeller, pero con una diferente presentación yentendimiento.

Este grafico representa la concentración de aniones y cationes de una muestraen semirrectas paralelas a la derecha y a la izquierda respectivamente de un

eje central, generándose un polígono al unir los extremos.

4.4. RESULTADOS ESTADISTICOS :

ESTADISTICA AÑO 1971

5 samples, concentrations in meq/l ----------------------------------------------------------------

----------------

Min Max Average St. Dev. Dev. CoeffVar%Sample NoNa 3,7 9,2 5,9 2,383 40,394 60,0 5Ca 4,8 15,6 8,2 4,257 51,912 69,0 5

Mg 2,6 6,0 3,74 1,309 34,995 57,0 5Cl 3,2 8,2 5,36 2,066 38,543 61,0 5SO4 6,6 19,5 10,82 5,042 46,595 66,0 5pH 7,7 8,1 7,832 8,254 105,393 5,0 5

SampleID : IRHS_1Location :Site :Sampling Date : 17/03/1971

Drinking Water Quality Regulations:Element Measured Recommended Maximum--------------------------------------------------

Cond 1290 < 400 < 1250Na 110,352 < 20 < 200K 15,64 < 10 < 12Mg 40,1115 < 30Ca 128,256 < 100Cl 148,9026 < 25SO4 437,0548 < 25 < 250

Irrigation water:Conductivity = 1290 uS (group C3: High salinity water)Sodium Adsorption Ratio (SAR) : 2,18Exchangeable sodium ratio (ESR) : 0,49Magnesium hazard (MH) : 34,02

ampleID : IRHS_2Location :Site :Sampling Date : 17/03/1971

Drinking Water Quality Regulations:Element Measured Recommended Maximum-------------------------------------------------- Cond 2460 < 400 < 1250Na 211,508 < 20 < 200



K 19,55 < 10 < 12Mg 72,93 < 30Ca 312,624 < 100Cl 290,7146 < 25SO4 936,546 < 25 < 250

Irrigation water:Conductivity = 2460 uS (group C4: Very high salinity

water)Sodium Adsorption Ratio (SAR) : 2,80Exchangeable sodium ratio (ESR) : 0,43Magnesium hazard (MH) : 27,78


Drinking Water Quality Regulations:Element Measured Recommended Maximum

--------------------------------------------------

Cond 1140 < 400 < 1250Na 85,063 < 20 < 200K 15,64 < 10 < 12Mg 31,603 < 30Cl 113,4496 < 25SO4 316,9848 < 25 < 250



Drinking Water Quality Regulations:Element Measured Recommended Maximum-------------------------------------------------- Cond 1810 < 400 < 1250Na 174,724 < 20 < 200K 19,55 < 10 < 12Mg 42,5425 < 30Ca 152,304 < 100Cl 241,0804 < 25SO4 499,4912 < 25 < 250


SampleID : IRHS_5



Location :Site :Sampling Date : 17/03/1971



2001: 5 samples, concentrations in meq/l

----------------------------------------------------------------

---------------- Min Max Average St. Dev. Dev. CoeffVar% Sample No

Na 3,45 5,311 4,336 0,825 19,021 35,0 5Ca 6,79 17,47 11,026 4,258 38,617 61,0 5Mg 2,53 5,31 3,848 1,024 26,621 52,0 5Cl 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0SO4 7,91 12,49 10,742 2,032 18,916 37,0 5pH 6,62 7,15 6,73 7,167 106,484 7,0 5


Drinking Water Quality Regulations:Element Measured Recommended Maximum-------------------------------------------------- Cond 1516 < 400 < 1250Na 111,2026 < 20 < 200K 20,5666 < 10 < 12Mg 41,69165 < 30Ca 220,8408 < 100

Cl 280,0787 < 25SO4 450,0223 < 25 < 250


SampleID : IRHS_2





Irrigation water:Conductivity = 2360 uS (group C4: Very high salinity

water)Sodium Adsorption Ratio (SAR) : 1,35Exchangeable sodium ratio (ESR) : 0,20Magnesium hazard (MH) : 23,31




3SampleID : IRHS_4


Drinking Water Quality Regulations:Element Measured Recommended Maximum-------------------------------------------------- Cond 1660 < 400 < 1250Na 122,0999 < 20 < 200K 22,1697 < 10 < 12Mg 45,58125 < 30



Ca 245,0892 < 100Cl 198,5368 < 25SO4 549,9206 < 25 < 250







FLUCTUACION DE C.E

Figura 7-fluctuacion de la conductividad eléctrica desde el año 1971 al 20

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1 9 6 7

1 9 7 1

1 9 7 6

1 9 7 6 - A g o

1 9 7 7 - A

b r

1 9 7 7 - D

i c

1 9 7 8 - S e t

1 9 7 9 - F e b

1 9 7 9 - A

b r

1 9 7 9 - J u n

1 9 7 9 - A g o

1 9 7 9 - D

i c

1 9 8 0 - F e b

1 9 8 0 - N o v

1 9 8 1 - J u n

1 9 8 2 - F e b

1 9 8 2 - A

b r

1 9 8 2 - O c t

1 9 8 2 - N o v

1 9 8 3

1 9 8 5 - A

b r

1 9 8 5

1 9 8 6 - M a y

1 9 8 7 - F e b

1 9 8 7

1 9 9 4

1 9 9 6 - E n e

2 0 0 0 - J u n

2 0 0 0 - D

i c

2 0 0 1 - M a r

2 0 0 1 A g o

C

. E ( m m h o s / c m )

TIEMPO

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA (mmhos/cm)PARA EL PERIODO 1967-2007



5. CONCLUSIONES:

y El diagrama de Piper permite una distribución entre distintos grupos de

condición en lo que se refiere a la calidad de agua, se puede observar

que existe tres grupos diferenciados en el esquema de clasificación en

función a su concentración de iones (catión, anión) en las agua de pozo.

y En el diagrama de piper , figuras (1) y (2) se observa que las muestras

están agrupadas, lo que indica que en su conjunto tienen un mismo tipo

de agua. El análisis de los datos indica que las muestras de los

diferentes pozos son ³sulfatadas cálcicas´. En este caso el calcio está

presente dando lugar a aguas con un notable componente cálcico. Sin

embargo, la presencia de aguas sulfatadas, es mucho mayor que el de

aguas cloruradas. Por eso la formación de sulfatos cálcicos es mucho

más probable, tal como indican los porcentajes.

y Si tomamos como muestra el pozo IRHS_1 del año 1971 (figura 1), se

observa que tiene aproximadamente 67% de Ca, 22% de Mg, 35%Na,

eso es con respecto a los cationes, para los aniones tenemos: 30% Cl,

73% SO4, y 12% de HCO3, lo cual corrobora el tipo de agua

mencionado anteriormente, además se sabe que todas las muestras

tienen una tendencia similar.

y Si observamos el mismo pozo en el año 2001 (figura2), se aprecia un

ligero aumento en el porcentaje de calcio y sulfatos. Esta tendencia se

aprecia en los diferentes pozos.

y Los diagramas de Schoeller de las Figuras (3) y (4) indican la variación

temporal de la composición iónica para cada uno de los puntos de

muestreo.

y Comparando los diagramas de schoeller en los años 1971-2001, se

aprecia un aumento de las concentraciones iónicas de sulfatos y calcio

en los puntos de muestreo, una disminución de las concentraciones de

cloro y sodio, en el caso del magnesio y el bicarbonato solo tuvieron una

ligera variación.

y Según los puntos de muestreo comparados temporalmente, se aprecia

que no hay constancia en la composición iónica mayoritaria, debido a

que se advierte un aumento en el contenido de sulfato y calcio (Figuras

3 y 4). Este cambio de composición se comprueba claramente en los

diagramas de Piper (Figuras 1 y 2), en los cuales se aprecia que las

aguas subterráneas de la Yarada resultan ser predominantemente

sulfatadas cálcicas.



y En la grafica Radial de los pozos para ambos años , observamos que los

iones predominantes son el SO4, Mg,Cl, y Ca, observamos también que

el Na, y HCO3 aparecen en una menor medida.

y Respecto la calidad de agua, estas se encuentran dentro de los grupos

C3 y C4, lo cual las denomina como agua salinas y muy salinasrespectivamente, esto es contrastado con la realidad de la zona, ya que

los pozos se encuentran sobreexplotados, inclusive se sabe que existe

intrusión de aguas marinas, estas aguas por su denominación son aptas

para ciertos cultivo, resistentes a las sales.

y En el grafico (7) se aprecia un aumento de la C.E indicando el aumento

progresivo de la salinidad, debido a la explotación de los mismos o a la

aplicación de fertilizantes salinos que se concentran en el aquifero por

percolacion.

y Los modelos gráficos nos ayudan a dar una visión más rápida de la

distribución de los iones en el agua esto facilita la interpretación de las

características de la muestra.

y Los resultados de los estudios de hidrogeoquimica podemos deducir que

pozos se encuentra en la parte más baja de la cuenca o cerca al litoral

debido a que estos contienen un mayor de sales solubles.

6. BIBLIOGRAFIA

http://www.inamhi.gov.ec/hidrologia/aguas/mira_fisico_quimico_1p.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctrica

hidrogeoquimica

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