INTRODUCCIÓN
El Acuífero Patiño es la fuente de abastecimiento de agua más importante de las ciudades que abarcan el Departamento Central, entre las cuales se halla asentada la ciudad de Luque, además abastece al sector industrial, comercial y agropecuario de las distintas compañías y barrios. Esta agua puede extraerse fácilmente mediante pozos perforados y someros que constituye una buena parte del aprovisionamiento por medio de las distintas Empresas Privadas que se encargan de las distribuciones de agua potable denominadas aguaterías, así como de las Juntas de Saneamiento representando un papel fundamental en el bienestar de la población de la ciudad de Luque.
La extracción masiva de agua del acuífero Patiño suscita cierto temor en relación a las provisiones de agua futura. El Grado de Vulnerabilidad del Acuífero Patiño es mayor por tratarse de un acuífero libre por lo que existe una menor protección natural en la zona de aireación.
Existen trabajos bibliográficos realizados sobre Presencia de Hierro en Aguas Subterráneas en parte del territorio paraguayo y ciertos sectores del Nordeste Argentino (Lafleur, 1995). El estudio de Riesgos a la Contaminación del Acuífero Patiño en el Campus Universitario- UNA. , estudió la calidad del agua tomando aspectos físicos, químicos y Bacteriológico, además la utilización del método de DRASTIC, clasificando las potenciales cargas de contaminantes en el Acuífero Patiño (Gadea, 2007). Otros estudios realizados sobre Vulnerabilidad y riesgo a la Contaminación del sistema Acuífero de Filadelfia del Chaco Central, con la aplicación del método de GOD (Godoy & von Hoyer, 1995).
El Agua Subterránea del Acuífero Patiño en el Área Metropolitana del Gran Asunción, este trabajo está relacionado a la explotación, y características geoquímicas y la metodología utilizada en la operación y control del agua subterránea que se destina al abastecimiento de la población del área metropolitana del Gran Asunción Paraguay (Acosta et al., 2000).
El presente trabajo tiene como objetivo evaluar los niveles de concentración de hierro en aguas subterráneas y la vulnerabilidad del acuífero Patiño a partir de datos de pozos profundos de algunas las localidades de Luque. Para cumplir con el objetivo de este trabajo de investigación se realizarán análisis de agua de pozos profundos y suelos de algunas zonas de la ciudad de Luque. Se utilizará el modelo hidrogeológico de GOD por ser uno de los métodos más sencillo para la determinación de Grado de Vulnerabilidad lo cual nos permitirá de la construcción de Mapas de Vulnerabilidad. Con los resultados obtenidos nos permitirán la aplicación de herramientas sencillas de la estadística descriptiva, con gráficos de línea realizar comparaciones con respecto al valor permitido de Hierro en agua y observar el comportamiento con respecto al tiempo.
Cuando las sales de hierro se hallan disueltas en el agua y la concentración de los iones del hierro exceden los umbrales permitidos para el consumo humano, se habla de contaminación. Se puede mencionar que las disoluciones del hierro son provenientes de las disoluciones de las rocas, que ocasiona alteración en las propiedades físicas como la aparición de partículas en suspensión denomina- dos coloides; variaciones en el color provocando impregnación en las ropas lavadas, confieren un intenso sabor metálico, convirtiéndose en uno de los elementos químicos que confiere al agua la propiedad de ser Agua Dura. Los compuestos de hierro, son rojos corrosivos que tiñen y provocan el bloqueo de pantallas, bombas, tuberías y sistemas de recirculación y daños severos en instalaciones domiciliarias, etc. Si los depósitos de hidróxido de hierro se producen por bacterias del hierro entonces son depósitos pegajosos, desagradables que ocasionan los problemas mencionados. El uso Industrial del agua se ve afectado por el hierro pues es seria la situación para las industrias de bebidas, fábricas de pasta de papel, lavanderías, industrias textiles.
En el acuífero Patiño existen antecedentes de altos tenores de hierro evidenciando problemas en las instalaciones domiciliarias, por lo cual importante el estudio de la carga de contaminación natural en función del mismo, además soporta una serie de impactos adversos como la sobreexplotación. Existen pocos datos actualizados de carga de contaminantes en general y casi no hay trabajos realizados sobre determinaciones de hierro como contaminantes provenientes de acciones naturales en el acuífero Patiño, y hasta qué punto influirá en la recarga de agua potable del acuífero Patiño. La precipitación del hierro en el acuífero tiene un ligero efecto sobre la permeabilidad del estrato y se calcula que la vida útil del pozo es mucho menor que el periodo crítico de obturación de la capa acuífera.
Con este Trabajo de Investigación se pretende seguir estudiando el grado de contaminación del acuífero Patiño de las localidades de la ciudad de Luque, tomando como posibles contaminantes al hierro proveniente de la contaminación natural. Además ante la ausencia de programas estratégicos de gestiones que incluyan monitoreo de las aguas en los pozos del acuífero Patiño pertenecientes a zonas de la ciudad de Luque donde se evidencien las concentraciones de hierro que sobrepasen los límites permitidos por las reglamentaciones de Aguas Potables en Normas Paraguaya, proponer Sistemas de tratamiento fisicoquímico o filtros integrados a la salida del tanque de distribución domiciliarias a fin de lograr minimizar las concentraciones excedidas del hierro. Ausencia de Perímetros de los pozos a fin de minimizar los riesgos de contaminación.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para los datos primarios se consideró los valores arrojados de Hierro en muestras de agua de pozos y suelos de las diferentes localidades y como complemento los análisis físicos químicos, bacteriológico y para los secundarios fue la recopilación de información. Este trabajo fue desarrollado en etapas.
La primera fue la de recopilación de informaciones, dichas informaciones se encuentran principal- mente en el Servicio de Saneamiento Ambiental y Salud (SENASA), consistente en registro de banco de datos que cuenta la institución, la elección de las diferentes localidades de Luque conforme a los datos de coordenadas asentados en el registro de banco de datos de SENASA.
Ubicación del área del estudio
Este estudio se llevó a cabo en la ciudad de Luque en las localidades que se dividen en áreas urbanas y áreas rurales.
Áreas Urbanas
Tercer Barrio de Luque: Centro de Distribución de ESSAP: PZ1 y PZ 2.
Hospital Regional de Luque: PZ1.
Campo Grande: Parque Ñu Guazú: PZ3.
Ministerio de obras públicas y Comunicaciones (MOPC)/SENASA.
Campo Grande Jhugua de Seda: Estatic Media. S. A: Campo Grande Villa Policial: Colegio de Policía Áreas Sub Urbanas.
Ycuá Dure: PZ3 y PZ4. Estas localidades corresponden a áreas urbanas Marambure: PZ1.
Áreas Rurales
Cañada Garay: PZ1, PZ2, PZ3
Itapuami: PZ1
Marín Caaguy: PZ1, PZ2
Itangua: PZ1
La Segunda fue la de localización de los pozos a ser muestreados conforme a las coordenadas sustraídas del banco de datos de SENASA y algunos registros proveídos por empresas privadas perforistas con GPS Gamín/GPSMAP 76CSx, incluyendo la solicitud de permiso en entrevistas personales con los miembros de las Juntas de saneamiento de cada localidad. Una vez obtenido los permisos correspondientes se procedió a colectar las muestras.
El procedimiento en la toma de muestra fue la de colectar de la boca de pozo o llave de purgación realizando esterilización del mismo flameando con llama y colectando 100 ml las muestras en frascos estéril de plástico para análisis bacteriológico, y 1 litro para el análisis fisicoquímico de Fe Total en frascos de plásticos, refrigerados a 4 ºC, fueron llevados al laboratorio para el análisis químico y bacteriológico.
De cada Localidad se realizó tomas de muestras 100 gramos suelo en frasco de plástico de boca ancha para análisis químico del mismo.
La tercera etapa fue la de realizar análisis laboratoriales, las determinaciones de cada parámetro fueron realizadas por triplicado. El grado de precisión del análisis de Fe total en agua y Fe soluble en suelo es del orden de ± 0. 01.
Determinación de Parámetros Físicos
pH: Para lo cual se utilizó un equipo de determinación de pH, de la marca Metrom. Método electrométrico, en un volumen de 50 ml de agua se introduce el electrodo lo cual entrega la lectura directa, previa calibración del equipo con soluciones bufferizadas en zonas de pH 4 y pH 10.
Conductividad: Se utilizó 50 ml de muestras de aguas, se introduce en el vaso el electrodo y se realiza lectura directa de las muestras, previa calibración del equipo marca Quimis con solución de KCl 3 M.
Determinación de Parámetros Químicos
Alcalinidad Total: Método Volumétrico y Reacción Ácido Base: Se tomaron 100 ml de las muestras colocando dos a tres el indicador Mixto (rojo de metilo verde de bromocrezol) para la zona de viraje, se titula con Ácido Sulfúrico 0,02 N, se estandariza la solución de ácido sulfúrico 0,02 N con una solución de carbonato de sodio 0. 02 N.
Dureza, Calcio. Método Volumétrico. Complejometria: Tanto para Calcio y Dureza se toma un volumen de 50 ml de muestras de agua. Para Dureza se coloca 2 gotas el indicador negro de eriocromo T, se titula con solución de EDTA, hasta alcanzar el punto final. Para calcio de agrega 1 ml de NaOH 0. 1 N, 0,2 gramos del indicador se titula hasta alcanzar el punto final. Para Ambos casos se procesan los volúmenes consumidos aplicando fórmulas matemáticas.
Para la determinación de magnesio se obtiene a través de operaciones matemática entre el valor de la dureza y el calcio.
Sulfato: Método Espectrofotométrico: Se tomaron 100 ml de las muestras de aguas, se le agrego 5 ml de solución acondicionadora de Cloruro de sodio disuelto en glicerina y etanol, agregar 0,2 gramos lecturas obtenidas espués del desarrollo de color por medio operaciones matemáticas se obtiene las concentraciones en mg/g de Hierro soluble total.
Determinación Bacteriológica
Coliformes Fecales: Se realizaron a modo de determinar contaminación Fecal. Sobre muestras filtradas en membranas de 0,45 micras de celulosas de 100 ml de aguas colectadas en frascos estéril se deposita en capsulas de Petri con medio de cultivo M-FC (preparada de calidad pura en medio de NaOH al 0,2 N y ácido rosolico al 1 %), se lleva a la estufa por 48 hs a una temperatura de 44,5 ºC, luego se realizó el conteo por cuadrantes, por medio de operaciones matemáticas la cantidad de bacterias fecales sembradas y se informa unidades formadoras de colonias por cada 100 ml de muestras (ufc/100 ml).
Aplicación de Método de GOD: Se aplicó el método GOD, a los pozos muestreados en su gran mayoría pertenecientes a los sistemas de abastecimientos de las juntas de saneamiento, Essap, Colegio de Policía Parque Ñu Guazu Empresa Privada Estatic S:A, en base a la información litológicos(Perfiles litológicos) proveídos por SENASA.
De cada Pozo se tuvo en cuenta el Grado de confinamiento Hidráulico, la característica litológica de la zona no saturada es decir la distancia al nivel del agua, el nivel estático del agua. El producto de los valores numéricos arrojados entrega el coeficiente de GOD indicando el grado de vulnerabilidad de los pozos perforados en las diferentes localidades de Luque.
Cálculos de GOD realizados en los pozos: V=G*O*D=Ycua Dure-3. Nivel Estático=15,6 (Acuífero Libre=1. 0) x0. 75 (areniscas) x 0. 8 (NE=15. 6) =0. 6 Vulnerabilidad alta.
Baclagitando por 10 minutos se lleva a lectura todo de GOD, a los pozos muestreados en su gran de transmitancia en el espectrofotómetro a 420 nm. de longitud de onda. Del mismo modo preparar la curva de calibración con soluciones patrones de sulfato de potasio. Por medio de cálculos matemáticos se determina la concentración de SO4= en mg/L
Hierro Total en Agua: El método realizado es espectrofotométrico el de la ortofenantrolina. Se prepararon curvas de calibración para las lecturas en el equipo a una longitud de onda de 410 nm junto con las muestras que previamente se realizaron di- gestiones acidas con hidroxilamina para que todo el contenido de hierro sea reducido a Fe+2, en medio bufferizado (pH entre 3 y 9), para el desarrollo de color con ortofenantrolina. Las lecturas obtenidas por medio de fórmulas matemáticas se calculan la concentración de Hierro en mg/L.
Determinaciones de Hierro Total soluble en muestras de suelo: Se realizaron análisis de Hierro Total soluble de muestras de suelo, la metodología utilizada fueron extracciones acidas con agitaciones mecánicas por 30 minutos cada muestras, filtra- ción de las muestras extraídas para luego aplicar el método espectrofotométrico el de formación de complejos coloreados por la ortofenantrolina, para la lectura a una longitud de onda 410 nm, con las lecturas obtenidas después del desarrollo de color por medio operaciones matemáticas se obtiene las concentraciones en mg/g de Hierro soluble total.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla 1 de datos de análisis físico químico: podemos observar que el pH mínimo es de 5, 73 en la localidad Marambure y un pH máximo de 6,83 del pozo de Estatic Media S. A que corresponde a la localidad de Jhugua de Seda.
Los valores de pH obtenidos en las distintas localidades de la Ciudad de Luque se encuentran en un rango débilmente ácido a neutro, lo que podría indicar la presencia de HCO3 y vestigios de CO2 de acuerdo al diagrama de equilibrio de especies iónicas representadas en los valores AT (Anexo A2), por lo cual se realizó la determinación de especies iónicas, como la dureza total en forma de CaCO3 pero sin dejar de lado los valores de pH, Ca2+, Mg2+, SO4 2- que podrían interferir en la oxidación de las especies iónicas del hierro.
Realizando descripciones individuales las concentraciones del Hierro Total en las muestras de agua, los valores no representan concentraciones muy altas debido a que la norma de la OMS establece valores menores a 0, 3 mg/L y la regida en Paraguay el nivel permisible es de 0, 3 mg/l, en el PZ1 del 3er Barrio se obtuvo en valor de 0,4 mg/L, comparando PZ2 en donde se evidencio alta concentración.
En el centro de distribución de Essap se eleva al tanque el agua de 5 pozos ubicados en la ciudad y la mezcla de los mismos es lo que distribuye en las principales zonas de Luque, al contrario del pozo 2 ubicado en el mismo terreno cuya distancia podría ser determinada por las coordenadas del pozo 1, arrojó un valor de 1.03 mg/l de hierro total el cual posee características de ser pozo somero por encontrarse en contacto con el oxígeno del aire, recirculando el agua continuamente, el pozo se encuentra en desuso, no se puede conseguir información al respecto
El pozo 3 asentado en la localidad de Ycua Dure se obtuvo un valor de 0. 55 mg/l de Fe Total, excedido en 0. 25 mg/l, lo cual guarda relación con la litología descripto en el perfil del pozo compuestas por areniscas media a gruesa marrón rojizo, compacta con gránulos cuarzosos, areniscas marrones rojiza fina a media, indicador del valor excedido del Fe en las aguas.
En cuanto al pozo 4 de Ycua Dure arrojo un valor de 0. 24 mg/l de hierro total valor bajo con respecto al pozo 3. Los pozos asentados en Cañada Garay, Marambure, Itapuami y Marín Caaguy,
1 arrojaron valores dentro de los límites permitidos. Los valores de Hierro en el pozo 2 de Marín Caaguy, en el pozo 1 de Itá angua’a y el hospital regional de Luque se obtuvieron valores en el orden de 0.34 a 0.38 mg/L, excediendo en cantidades ínfimas de concentraciones con respecto al nivel permitido.
El pozo muestreado en la localidad de Jhugua de Seda Campo Grande, correspondiente a la Empresa Privada Estatic Media se obtuvo valores de 0. 57 mg/L, y el Colegio de Policía concentraciones de 0. 58 mg/L; estos pozos pertenecen a suelos areno arcillosos de colores rojizos lo cual representan indicios de presencia de hierro y favoreciendo las disoluciones del hierro en las aguas de estas localidades permitió evidenciar a través de análisis químico, altas concentraciones de hierro del orden de 3, 4 a 3. 7 mg/g en muestras de suelo, con valores de pH del orden de 6. 06 a 6. 86.
En la muestra extraída del pozo del Parque Ñu Guazú se obtuvieron valores de 0. 76 mg/L de hierro Total cuyo valor excede en 0. 46 ml/L con respecto al nivel permitido. En general los valores de SO4 determinados en los pozos de las distintas localidades se encuentran dentro de los valores permisibles en muestras de agua subterraneas no siendo importante para facilitar la oxidación de los Iones Fe+2 a Fe+3. Los pozos valores de Cp. y EsM. resultaron con altos valores de coliformes fecales producto de las descargas de fosas sépticas. No obstante, esta contaminación está controlada, es debida a que el agua de los mismos son aguas que prácticamente no se utilizan en forma continua en ambos lugares son destinados a limpieza y regadío. A modo de obtener información complementaria y demostrar que la presencia de hierro en el agua subterránea es problema que persiste en el área de estudio, se realizó el análisis de agua de un tanque domiciliario, distribuida por ESSAP en la localidad del 3er barrio. El contenido de hierro en la muestra arrojó valor de 1,71 mg /l; este valor podría deberse a que en el tanque se depositan Hidróxido de hierro el agua la que se trata con hipoclorito de sodio para la desinfección del mismo, esto acelera la oxidación del Hierro, que se encuentran en disolución.
Así como se observa en la Tabla 2, en general se obtuvo un valor mínimo de 0,18 mg/l perteneciente a la localidad de Marambure y un valor máximo de 1,03 al 3er Barrio del pozo ESSAP. , con valor promedio de 0,41 mg/l de Fe Total en agua en la ciudad de Luque, con una Desviación Estándar de 0,23. En la Figura 1 se observan los pozos que sobrepasan los valores de Fe Total en agua de los límites permisibles.
En la Figura 2 Gráfica de. Distribución de Fe Total en suelo de las diferentes localidades de Luque. En general se observa un valor máximo de 18,72 mg/g en la localidad de Cañada Garay, con un valor mínimo en la localidad de 0,55 mg/g en la localidad de Itá angu’a. Con una media de 4,72 mg/g en la ciudad de Luque y una Desviación Estándar de 4,42.
En la Figura 3 Gráfica de Distribución de Fe Total en agua por año se observan que se mantienen las concentraciones de Fe en su gran mayoría
En la Figura 4 se localizan los resultados de los niveles de hierros observando los diferentes valores de hierro por localidad.
En cuanto al método de GOD aplicado para definir el grado de vulnerabilidad a partir del perfil litológico, en el PZ3 de Ycua Dure, Itapuami, Marin Caagy PZ1 y PZ2; Campo Grande CP y NG3 y Jhugua de Seda se obtuvieron valores de 0,6 como se aprecia en la Tabla 3, lo cual indica alta vulnerabilidad, susceptible de recibir contaminantes tanto antrópicos y naturales, relacionado con el parámetro en particular medido en este trabajo de investigación.
En la Figura 5 se observan los valores de Vulnerabilidad a la contaminación según el método de GOD, en la zona Noroeste y Suroeste corresponde a altas vulnerabilidad; las zonas moderadas de la vulnerabilidad corresponden a las localidades de Itá angu’a y Marambure; mientras que en el centro del área de investigación se obtuvieron valores de vulnerabilidad baja
En la Figura 6 se observan los valores puntuales de vulnerabilidad y Fe Total en las aguas de las diferentes localidades de Luque observándose que en su gran mayoría donde el grado de vulnerabilidad es alta como ser en Campo Grande ´Ñu G3, EsM, CP, Ycua Dure PZ3, se corresponden con las altas concentraciones de Fe en los mismos lugares. , con excepciones de la localidad de Itapuami que se encuentra en el límite permitido.
En las localidades donde el grado de vulnerabilidad son media y baja, se corresponden con concentraciones de media y baja de Fe en las aguas subterráneas.
En la Figura 7 se observan las correspondencias de alta, media y baja vulnerabilidad con concentraciones de hierro en suelo
En la Figura 8 se representa valores de pH en muestras de agua de las diferentes localidades donde se observa zonas acidas y valores de Fe bajo en las aguas, representados en el mapa con el color verde; puesto que el Fe permanece en solución por lo cual se evidencia la relación con la baja vulnerabilidad.
En zonas de alta vulnerabilidad se observa aumento de valores de pH, con aumentos de concentraciones de Fe en las aguas.
CONCLUSIONES
Por medio de este trabajo de Investigación se encontraron diferencias en los niveles de concentración del Hierro en las aguas de las localidades de Luque lo cual permite evaluar el grado de contaminación de los mismos, considerando el cumplimiento de los objetivos a través de los resultados, se acepta la hipótesis para algunas localidades como ser Ycua Dure PZ3 y el Parque Ñu Guazú donde se constató concentraciones de Hierro excedidos por encima del límite permitido por la OMS y las Normas regidas en Paraguay. Para algunas zonas, como Ycua Dure en el PZ3, Campo Grande PZCP y Jhugua de Seda PEsM, se debe tener en cuenta la litología del suelo que son suelos areno arcillosos, areniscas finas marrón a rojizos motivos suficiente de los medianamente altos niveles de hierro encontrados.
El método de GOD utilizado como instrumento de comparación nos permitió determinar el grado de Vulnerabilidad en las diferentes zonas encontrando desde altas, medianamente moderadas a bajas, por ser un método sencillo, y relacionar con el parámetro en particular es decir el Fe total en las aguas y muestras de suelo, así como con otros parámetros. Por medio de este método podemos concluir que algunas localidades de Luque son muy vulnerables a aportes de contaminantes de fondo natural y otras zonas se encuentran expuestas a contaminantes de otros tipos.