CALIDAD DE AGUAS SUBTERRANEAS
DE LA DECIMA REGION DE CHILE

Juan Nissen M., Mariela Garay V.,
Aldo Aguilera M. y Eduardo Valenzuela F.

Universidad Austral de Chile.
Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos
Casilla 567-Valdivia, Chile.

 


Recepcion originales 16 de Agosto de 1999

ABSTRACT

Preliminary study of groundwater quality in the Tenth Región of Chile.

Key words: Groundwater, water quality, deep wells.

The present study had the main objective to investigate the influence of deep well construction type (with sealing and without sealing of aquifer strata) on quality of groundwater. For this purpose, 5 deep wells with sealed aquifers were chosen and 5 without sealing of these. The 10 wells were distributed in the provinces of Valdivia, Osorno and Llanquihue, Chile. Each of the sealed wells had located in their proximity (on the average 400 m) a well of traditional construction. Water was evaluated for human drink, for animal and irrigation use, mainly through chilean norms of quality. Finally, related to water quality, the influence of season-time was investigated. There were carried out measurements of temperature, pH, electric conductivity, nitrates, nitrites, ammonium, phosphate, calcium, magnesium, sodium, potassium, aluminium, iron, manganese, copper and zinc; also total hardness of water, sodium-absorption ratio and soluble-sodium percentage, were calculated. Faecal coliforms, total coliforms, Escherichia coli, and total bacterial count, were also determined. Results indicated that aquifer seals have no effect on microbiological quality of groundwater. Under given conditions of the present study, it was also not possible to conclude the effectiveness of the bentonite seal of aquifers related to chemical quality of groundwater. Its use as human drinkable water would present objections, mainly in Osorno-city located wells, determined by ammonium and manganese levels (according to chilean norms), by phosphate levels (according to OMS recommendation) and aluminium concentrations (according to AWWA). Cases with microbiological pollution of groundwater were also reported, which without previuos treatment could not be recommended for human drink. Considering chilean norms, its use as animal drinkable water presented the same objections as those indicated for human drink. Besides, under the same norms, studied groundwaters had a good quality for irrigation use, excepting those of Osorno-wells, with exceeded manganese levels. The season-time had influence on temperature, phosphate, calcium, soluble-sodium percentage, aluminium, iron and zinc concentrations. The rest of analysed parameters didn't show variations along the three sampling dates

RESUMEN

Palabras claves: Agua subterránea, calidad de aguas, pozos profundos.

El presente estudio tuvo como principal objetivo investigar la influencia que tiene el tipo de construcción de pozo profundo (con sellamiento y sin sellamiento de los estratos acuíferos) en la calidad de las aguas subterráneas. Para tal objetivo se eligieron 5 pozos con sellamiento de los acuíferos y 5 sin sellamiento de éstos. Se trabajó con un total de 10 pozos profundos, distribuidos en la provincia de Valdivia, Osorno y Llanquihue. Cada uno de los cinco pozos construidos con la tecnología del sello de los acuíferos tuvo ubicado en su cercanía (en promedio 400 metros) un pozo profundo de construcción tradicional (sin sellamiento de acuíferos). Se evaluó el uso de esta agua como potable, para bebida animal y riego, principalmente bajo las normas chilenas de calidad. Finalmente, se investigó la influencia de la época del año en que se capta el agua sobre los distintos parámetros analizados. Para lo anterior, se realizaron mediciones de temperatura, pH, conductividad eléctrica, nitratos, nitritos, amonio, fosfato, calcio, magnesio, sodio, potasio, aluminio, fierro, manganeso, cobre y zinc y se calculó la dureza del agua, razón de absorción de sodio y sodio porcentual. Microbiológicamente, se realizaron determinaciones de coliformes totales y fecales, presencia de Escherichia coli y recuento total de bacterias. Los resultados indican que, en cuanto a la calidad microbiológica de las aguas analizadas en el estudio, la aplicación del sello no tendría ningún efecto, por lo cual bajo este punto de vista no se justificaría su uso. Bajo las condiciones en que se llevó a cabo el presente estudio, tampoco fue posible concluir la efectividad del sello frente a aspectos de calidad química de las aguas analizadas. El uso de las aguas estudiadas como agua potable presentaría objeciones en cuanto a los niveles de amonio y manganeso (según NCh 409), los niveles de fosfato (según recomendación OMS) y de aluminio (según AWWA), especialmente en los pozos ubicados en la zona de Osorno. Además, se presentaron casos de contaminación microbiológica de las aguas subterráneas. Estas aguas, sin previo tratamiento, no serían aptas para consumo humano. Para bebida animal, según la normativa chilena, las aguas estudiadas tendrían los mismos inconvenientes que los señalados para agua potable humana. El uso para riego de estas mismas aguas, tendría una calidad buena, ya que cumpliría con la normativa chilena, exceptuando las concentraciones de manganeso de los pozos estudiados en la zona de Osorno. Respecto al efecto de la época sobre los distintos parámetros analizados, ésta tuvo influencia sobre la temperatura, las concentraciones de fosfato, calcio, sodio porcentual, aluminio, fierro y zinc. El resto de los parámetros analizados no sufrió variación al comparar las tres fechas de toma de muestras.

INTRODUCCION

En la Décima Región de Chile existe muy poca información respecto al tema aguas subterráneas, por cuanto sólo alrededor del 10% de los pozos se encuentran registrados en la Dirección de Aguas, dependiente del Ministerio de Obras Públicas (Nissen, Daroch y Fernandez, 1993). En la misma Región, hasta 1992 existían alrededor de 800 pozos profundos, construidos a partir de la década de los años 50-60. De este universo de pozos se posee información ampliada de aproximadamente 425 perforaciones. De esta última cifra, el 64.3% de los pozos se encuentran ubicados en la provincia de Osorno, el 20.9% en la provincia de Valdivia, el 14.4% en la provincia de Llanquihue y sólo el 0.4% en la provincia de Chiloé y Palena. (Fernandez, 1992). La calidad del agua se define en relación con el uso o actividad que se le quiere dar. Para evaluar los cambios que las diferentes aplicaciones del agua pueden originar en su calidad, se emplean parámetros físicos, químicos y biológicos, también llamados indicadores de calidad de agua (Seoanez, 1998). Las principales fuentes de contaminación que pueden afectar los sistemas de agua subterránea son: las actividades agrícolas, industrial, los depósitos de residuos sólidos, pozos negros y fosas sépticas, entre otros, (Porras y Thauvin, 1978; FAO, 1981). En Chile, la calidad del agua potable se rige por la Norma Chilena NCh 409 (Chile-INN, 1983b). Otros autores también se refieren a la calidad física (Catalán, 1969; FAO, 1981), química (Chile-INN, 1977; Seoanez, 1998; OMS, 1995; Porras y Thauvin, 1978; FAO, 1981; Catalán, 1969) y bacteriológica (Chile-INN, 1977; Rheinheimer, 1987; Seoanez, 1998; Chile-INN, 1984) de las aguas, de acuerdo a los diferentes usos. El presente estudio tuvo por objetivo principal investigar el aspecto de calidad de las aguas subterráneas captadas por pozos profundos en la Décima Región.

Se analizaron aspectos físicos, químicos y biológicos. Por otra parte, se pretendió observar la influencia que tiene el parámetro tipo de construcción de pozos profundos (con y sin sellamiento de los estratos acuíferos) como factor principal, sobre los aspectos de calidad de las aguas subterráneas.

Finalmente, se evaluó también el efecto de la época del año en la calidad del agua

MATERIAL Y METODO

Los pozos fueron seleccionados de acuerdo a la tecnología de construcción (con y sin sellamiento de estratos acuíferos). Los antecedentes de los pozos seleccionados se presentan en los Cuadros 1 y 2. Se eligieron 5 pozos con sellamiento de los acuíferos y 5 sin sellamiento de éstos. Se trabajó con un total de 10 pozos profundos, distribuidos en la provincia de Valdivia, Osorno y Llanquihue. Cada uno de los cinco pozos construidos con tecnología más avanzada (con sellamiento de acuíferos) tenía ubicado en su cercanía (en promedio 400 m) un pozo profundo de construcción tradicional (sin sellamiento de acuíferos).

Cuadro 1: Pozos construidos sin sello de lso estratos acuíferos.
Table 1   : Deep wells without aquifer sealing.

 Pozos

 Zona  geográfica

      Ubicación geográfica
              U.T.M. (m)
    N                           E
 Profundidad

           (m)
 Caudal

 (L/seg)
 Nivel
 estático
 (m)
 Nivel
 dinámico
 (m)
 Diámetro
 (pulg)

 1a
 2a
 3a
 4a
 5a
 Puerto Varas
 Osorno
 Osorno
 Osorno
 La Unión
 5.524.075              666.620
 5.502.730              660.940
 5.508.040              658.740
 5.508.310              658.680
 5.536.090              670.070
 92
 84
 45
 81
 50
 10
 11.1
 7
 7  
 16
 52
 13.3
 24
 45  
 18
 62
 26
 26
 50  
 21
 6
 6
 6  
 6
 6

 

Cuadro 2: Pozos construidos con sello de los estratos acuíferos.
Table 2   : Deep wells with aquifer sealing

 Pozos

 Zona  geográfica

      Ubicación geográfica
              U.T.M. (m)
    N                           E
 Profundidad

           (m)
 Caudal

 (L/seg)
 Nivel
 estático
 (m)
 Nivel
 dinámico
 (m)
 Diámetro
 (pulg)

 1b
 2b
 3b
 4b
 5b
 Puerto Varas
 Osorno
 Osorno
 Osorno
 La Unión
 5.424.180              667.360
 5.502.580              660.390
 5.508.420              661.450
 5.508.675              662.020
 5.535.440              669.050
 102
 118
 62
 72
 54
 6
 9
 7
 4.3 
 10
 36
 54
 32
 51.3  
 25
 43
 90
 61
 70.15  
 42.2
 6
 6
 6  
 6
 6


Se efectuaron análisis físicos, químicos y microbiológicos. Los primeros se realizaron en el Instituto de Química y en el Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos de la Universidad Austral de Chile. Los análisis microbiológicos se realizaron en el Instituto de Microbiología, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile. Se realizaron las siguientes determinaciones químicas en las aguas: pH, conductividad eléctrica, nitrato, nitrito, amonio, fosfato, calcio, magnesio, sodio, potasio, aluminio, manganeso, fierro, cobre y zinc. Estos análisis químicos y físicos aplicados corresponden a los citados en American Public Health Association, American Water Work Association y Water Pollution Control Federation (APHA, AWWA y WPCF, 1988) y en Association of Official Analytical Chemist (AOAC,1984).

Además, se calculó la dureza total (en mg CaCO3/L), la razón de absorción de sodio (RAS) y el sodio porcentual (% Na), según NCh 1333-77 (Chile-INN, 1977).

Determinaciones microbiológicas: recuento total de bacterias (Pochon y Tardieux, 1965), determinación de coliformes totales, coliformes fecales, presencia de Escherichia coli (según Norma Chilena NCh 1620/l.of 84). La toma de muestras de agua se realizó según la Norma Chilena NCh409/2 (Chile- INN, 1983a).

Las muestras de agua se extrajeron en tres oportunidades: verano (Marzo de 1998), invierno (Julio de 1998) y una última en primavera (Octubre de 1998). Después de colectadas las muestras para todos los análisis químicos y microbiológicos, éstas se guardaron en caja de aislacion térmica, con líquido de refrigeración. El transporte tuvo una duración menor a 8 horas, tras lo cual se almacenaron a 4°C y -10°C, para los análisis microbiológicos y químicos, respectivamente. Los análisis microbiológicos se realizaron dentro de las 24 h de tomadas las muestras y los químicos y físicos dentro de los 6 días siguientes a la toma de muestra, con excepción del pH y la temperatura, que fueron determinados in situ con instrumento portátil y luego antes del transcurso de 8 h, con potenciómetro de laboratorio.

Se realizó un análisis estadístico de pruebas de t para medias (con varianzas iguales o desiguales, según corresponda) entre las variables tipo de construcción tradicional de pozos profundos y construcción con sellamiento de los estratos acuíferos, para todos los análisis de carácter cuantitativo y en las tres épocas del año analizadas. Se realizó el mismo análisis para comparar el efecto de la época en que se capta el agua y su influencia sobre los parámetros analizados. Además, se realizaron correlaciones para todos los parámetros analizados. Además, se realizaron correlaciones para todos los parámetros determinados en laboratorio.

PRESENTACION

Presentación de resultados de los análisis físicos, químicos y microbiológicos.

Cuadro 3: Temperatura, pH y conductividad eléctrica de las aguas subterráneas, en tres épocas de observación.
Table 3   : Temperature, pH and electrical conductivity of groundwater, during three different sampling dates.

 
Pozo sin sellamiento
Pozo con sellamiento
 Pozos  Epoca  Tº Cº  pH  *Conductividad  Tº Cº  pH  *Conducitividad

 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Marzo
 1998



 11.8
 14
 13.6
 14.5
 14.1
 7.01
 7.21
 7.51
 7.66
 7.20

99
89
204
200
120

 11.8
 14.2
 13.0
 13.8
 13.8
 7.09
 7.30
 7.33
 7.45
 7.61
226
338
171
245
102
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Julio
 1998



 11.6
 12.4
 12.4
 13.0
 13.5
 7.45
 7.41
 7.42
 7.52
 7.50
105
228
220
202
97
 11.6
 13.0
 12.5
 12.9
 12.6
 6.93
 7.69
 7.57
 7.52
 7.53
102
255
193
257
109
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Octubre
 1998



 11.6
 13.6
 13.8
 14.3
 14.0
 7.23
 7.24
 7.30
 7.55
 7.37
94
186
218
189
115
 12.5
 13.0
 12.0
 14.0
 13.1
 6.68
 7.52
 7.38
 7.38
 7.50
95
225
175
235
102

Tº (Cº) = Temperatura;    * = Conductividad eléctrica (mS/cm).

 

Cuadro 4: Sodio, potasio, razón de absorción de sodio y sodio porcentual de aguas subterráneas, en tres épocas de observación.
Table 4 : Sodium, potassium, sodium-absorption ratio, and soluble-Na percentage of groundwater, during 3 sampling dates.

 
Pozo sin sellamiento
Pozo con sellamiento
 Pozos  Epoca
 Na
(mg/L)
 K
(mg/L)
RAS
(meq/L)
  Na
%
 Na
(mg/L)
 K
(mg/L)
RAS
(meq/L)
 Na
(%)

 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Marzo
 1998



   7.36
 18.62
 17.76
 18.94
 11.69
1.17
3.71
2.93
3.32
2.15
0.55
0.90
0.96
1.03
0.83
31.39
32.14
35.88
37.62
38.51
6.33
22.21
17.19
25.54
9.69
1.17
4.11
2.74
3.71
2.15
0.49
1.13
1.00
1.32
0.70
29.16
38.10
38.46
42.27
35.05
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Julio
 1998



  6.21
14.26
16.56
15.64
  9.20
1.17
3.12
2.7.3
3.51
1.95
0.42
0.63
0.77
0.77
0.58
24.25
23.38
28.24
29.43
28.41
5.52
21.61
16.10
22.27
7.36
1.17
3.90
2.34
3.51
1.95
0.37
0.97
0.84
1.04
0.48
21.91
32.03
32.60
34.05
25.38
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Octubre
 1998



  6.42
13.62
17.82
16.95
   9.41
0.78
3.13
3.13
3.52
2.35
0.39
0.62
0.81
0.81
0.56
21.42
23.83
28.83
29.83
26.66
5.56
21.84
16.61
25.00
7.49
1.17
3.91
2.71
3.91
1.96
0.35
0.97
0.84
1.13
0.45
19.82
31.89
31.74
35.73
23.08

RAS (meq/L) = Razón de absorción de sodio.

 

Cuadro 5: Calcio, magnesio, aluminio y dureza total de las aguas subterráneas, en tres épocas de observación.
Table 5: Calcium, magnesium, aluminium and total hardness of groundwater, during three different sampling dates.

 
Pozo sin sellamiento
Pozo con sellamiento
 Pozos  Epoca
 Ca
(mg/L)
 Mg
(mg/L)
Al
(mg/L)
  Dureza
total
 Ca
(mg/L)
 Mg
(mg/L)
Al
(mg/L)
Dureza
total

 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Marzo
 1998



6.39
16.49
13.59
13.10
7.95
9.34
9.63
7.63
7.63
4.38
89.9
125.9
215.8
215.8
179.9
32.0
73.3
71.2
64.2
36.4
7.45
15.33
11.86
15.1
7.64
3.25
8.50
6.50
8.13
4.19
7.91
161.9
305.8
323.7
197.8
33.6
80.9
65.4
56.4
37.9
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Julio
 1998



9.81
23.06
20.44
18.31
11.38
3.94
9.75
7.63
7.63
4.75
26.0
59.0
79.5
109.5
91.5
41.4
94.9
91.6
77.2
44.6
11.19
22.31
16.69
21.81
10.44
3.25
9.50
6.75
9.00
4.50
43.0
92.0
76.0
84.5
91.5
40.8
97.8
88.2
69.5
48.0
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Octubre
 1998



13.13
25.00
23.56
20.38
14.25
4.25
6.88
8.00
7.63
4.31
28.5
44.3
93.6
84.2
111.5
47.5
96.6
93.0
82.4
51.9
13.75
25.88
18.81
24.00
13.75
3.19
7.75
6.63
8.00
4.25
32.5
40.2
56.2
66.7
103.2
50.3
90.8
91.9
74.3
53.4

Dureza total = expresada como mg CaCo3/L.

 

Cuadro 6: Manganeso, fierro, cobre y zinc de las aguas subterráneas, en tres épocas de observación.
Table 6   : Manganese, iron, copper and zinc of groundwater, during 3 seasons.

 
Pozo sin sellamiento
Pozo con sellamiento
 Pozos  Epoca
 Mn
(mg/L)
Fe
(mg/L)
Cu
(mg/L)
 Zn
(mg/L)
 Mn
(mg/L)
Fe
(mg/L)
Cu
(mg/L)
 Zn
(mg/L)

 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Marzo
 1998



30.0
26.7
43.3
276.7
20.0
96.7
70.0
40.0
25.0
56.7
<1.6
1.8
<1.6
<1.6
<1.6
380.0
15.0
53.3
33.3
10.0
40.0
393.3
233.3
276.7
16.7
73.3
30.0
95.0
60.0
50.0
1.6
2.1
<1.6
<1.6
<1.6
113.3
10.0
355.0
135.0
23.3
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Julio
 1998



15.0
475.0
30.0
115.0
20.0
4.8
17.6
12.8
12.8
17.6
<1.6
  1.9
<1.6
<1.6
<1.6
<1.6
<1.6
<1.6
9.6
<1.6
10.0
380.0
260.0
270.0
20.0
3.2
4.8
14.4
14.4
17.6
<1.6
<1.6
<1.6
<1.6
<1.6
<1.6
<1.6
32.0
25.6
<1.6
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Octubre
 1998



16.7
365.0
15.0
250.0
15.0
4.8
6.4
3.2
6.4
8.0
<1.6
1.8
<1.6
<1.6
<1.6
85.0
10.0
83.3
68.0
26.7
20.0
400.0
265.0
265.0
13.0
6.4
11.2
8.0
8.0
6.5
<1.6
<1.6
<1.6
<1.6
<1.6
86.7
20.0
146.0
318.0
33.3

 

Cuadro 7: Nitrato, nitrito, amonio y fosfatos de aguas subterráneas, en tres épocas de observación.
Table 7: Nitrate, nitrite, ammonium and phosphate of groundwater, during 3 different sampling dates.

 
Pozo sin sellamiento
Pozo con sellamiento
 Pozos  Epoca
N-NO3
(mg/L)
N-NO2
(mg/L)
N-NH4
(mg/L)
P-PO3
(mg/L)
N-NO3
(mg/L)
N-NO2
(mg/L)
N-NH4
(mg/L)
P-PO3
(mg/L)

 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Marzo
 1998


0.043
0.0032
0.570
0.019
0.41
<0.00015
<0.00015
0.0073
0.0019
<0.00015
0.054
0.69
0.0065
0.15
0.0038
0.023
0.088
0.13
0.12
0.055
0.33
<0.0007
<0.0007
0.027
0.49

<0.00015
<0.00015
<0.00015
<0.00015
<0.00015

.0046
0.99
0.43
0.36
.0038
0.0082
0.12
0.12
0.24
0.046
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Julio
 1998



0.047
0.0034
0.11
0.18
0.55
<0.00015
<0.00015
<0.00015
0.0014
<0.00015
<0.0014
0.22
<0.0014
0.11
<0.0014
0.16
0.59
0.63
0.55
0.25
0.26
<0.0007
<0.0007
0.015
0.63
<0.00015
<0.00015
<0.00015
<0.00015
<0.00015
<.0014
0.58
0.22
0.16
<.0014
0.082
0.64
0.64
0.53
0.22
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Octubre
 1998



0.075
0.027
0.59
0.13
0.52
<0.00015
<0.00015
0.27
<0.00015
<0.00015
<0.0014
0.30
<0.0014
0.14
<0.0014
0.15
0.53
0.62
0.58
0.25
0.40
<0.0007
<0.0007
0.14
0.49
<0.00015
<0.00015
<0.00015
<0.00015
<0.00015
<.0014
0.71
0.39
<.0014
<1.6
0.072
0.65
0.65
0.84
0.22

 

Cuadro 8: Recuento de bacterias totales, coliformes totales, coliformes fecales y presencia de Escherichia coli en aguas subterráneas, durante tres épocas.
Table 8: Total bacterial count, total coliforme, faecal coliformes and presence of Escherichia coli in groundwater.

 
Pozo sin sellamiento
Pozo con sellamiento
 Pozos  Epoca
A
(ucf/mL)
B
C
*E.
coli
A
(ucf/mL)
B
C
*E.
coli

 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Marzo
 1998


100
3000
1200
5500
260
0
17
64
0
0
0
0
14
0
0
-
-
+
-
-
360
650
2120
220
80
0
7.8
0
2
0
0
0
0
0
0
-
-
-
-
-
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Julio
 1998



500
170
110
300
185
0
5
12
0
0
0
0
5
0
0
-
-
+
-
-
485
60
180
735
200
0
0
0
38
0
0
0
0
0
0
-
-
-
-
-
 1a, 1b
 2a, 2b
 3a, 3b
 4a, 4b
 5a, 5b
 Octubre
 1998



215
100
180
1920
0
0
12
0
0
0
0
12
0
0
-
-
+
-
-
280
115
870
830
20
0
0
0
5
0
0
0
0
5
0
-
-
-
+
-

A(ufc/mL)= recuento bacteriano (unidades formadoras de colonia / mL). B= Coliformes totales (Colif. tot/100 mL). C Coliformes fecales (Colif. fec./100mL). *Escherichi coli=(+) presencia, (-) ausencia.

 

Análisis estadístico :

Cuadro 9: Prueba de t entre las tres épocas analizadas.
Table 9: t-tests between the three sampling dates.

 Parámetro evaluado

 Marzo vs.                       Marzo vs.                      Julio vs.
 Julio 1998                      Oct. 1998                      Oct. 1998

 Ph, conductividad, nitrato, nitrito, amonio, magnesio, sodio,  potasio, RAS, dureza total, manganeso, cobre, colif. totales,  colif. fecales y recuentos de bacterias ....................................
 Fosfato, calcio, sodio porcentual y aluminio ...........................
 Fierro ...................................................................................
 Zinc y temperatura ................................................................
 
 
  n.s                                       n.s.                                n.s.
  *                                          *                                   n.s.      
  *                                          *                                    *
  *                                         n.s.                                  *

n.s. = no significativo al 5%.             S = significativo al 5%.

 

Cuadro 10: Pruebas de t entre los dos tipos de construcción de pozos profundos.
Table 10   : t-tests between both deep well construction types.

 Parámetro evaluado
 Marzo vs.                       Marzo vs.             Julio vs.
 Julio 1998                       Oct. 98               Oct. 1988

 pH, conductividad eléctrica, nitrato, nitrito,  amonio,  fosfato, calcio, magnesio, sodio,  potasio, RAS, sodio  porcentual, dureza  total, aluminio, manganenso, fierro,  cobre,  zinc, coliformes totales, coliformes fecales  y  recuento de bacterias      n.s.                              n.s.                            n.s.
 (Todos)                        (Todos)                    (Todos)

  n.s.= no significativo al 5%.

 

DISCUSION DE RESULTADOS

Evaluación del tipo de construcción de pozo sobre la calidad de aguas subterráneas.

Del análisis estadístico entre los dos tipos de construcción de pozos (con y sin sello), en las tres fechas de toma de muestras de agua (Marzo, Julio y Octubre), se obtuvo que en general no existen diferencias significativas en ninguno de los parámetros analizados (Cuadro 10). En relación a este resultado se pueden plantear las siguientes posibles explicaciones: En general, al no existir presencia de contaminación, en la mayoría de los parámetros analizados, dado que éstos no sobrepasan las normas de calidad para las aguas subterráneas, no podría evidenciarse la electividad del sello, ya que según CETCO (s.f), el sello actuaría frenando la "vía rápida" de contaminación del agua subterránea, que corresponda la zona anular comprendida entre el entubado y la pared de perforación del pozo, rellena con gravilla. Sin embargo, contrario a lo anteriormente señalado, parámetros como el contenido de amonio, la presencia de coliformes fecales y Escherichia coli en el agua subterránea tuvieron alguna relevancia. En el caso del amonio, el 40% de los pozos analizados en la primera época (Marzo), sobrepasaron la Norma Chilena NCh 409/1, que establece un máximo de concentración de 0.25 mg/L, (Chile-INN, 1983b), en la segunda época (Julio) un 10% y en la última época un 40% (Cuadro 7). En uno de los pozos sin sello ubicado en la zona de Osorno se detectó presencia de coliformes fecales en las tres fechas de muestreo. En la última fecha de toma de muestras en la misma área se detectó coliformes fecales en uno de los pozos con sello (Cuadro 8). Catalán (1969) y OMS (1995) indican que la presencia de amonio se debe a una contaminación reciente por bacterias, aguas residuales o desechos de origen animal. OMS (1995) señala también que es posible encontrar concentraciones naturales de hasta 3 mg/L de amonio en aguas subterráneas anaeróbicas, por lo que los niveles de amonio encontrados en las muestras analizadas podrían corresponder a concentraciones normales de este compuesto en las aguas subterráneas. La presencia de coliformes (fecales y totales) estaría indicando que el sello no sería 100% efectivo, al menos para frenar una contaminación de tipo microbiológica. Por otra parte, CETCO (s.f.) señala que la utilización de arcilla bentonítica como sellante de las capas acuíferas, evitaría la contaminación desde estratos superiores.

Evaluación de la magnitud o concentración de los parámetros físicos, químicos y microbiológicos en relación a diferentes usos de las aguas subterráneas:

Para los diferentes usos del agua subterránea señalados por Porras y Thauvin (1978) y FAO (1981) como abastecimiento humano, industrial y agrícola, no existe una normativa que especifique valores máximos de temperatura, dureza total ni recuento de bacterias. Las temperaturas medidas en los pozos estudiados se encuentran en el rango entre 11.6 y 14.2 °C (Cuadro 3). Según Catalán (1969), óptimo en relación al agua para la bebida, ya que la temperatura deseable para el agua potable es de 10 a 14°C. En cuanto a los valores de dureza total de las muestras de agua analizadas, éstas se encuentran en el rango de 32 a 97.8 CaCO3/L (Cuadro 5). Según OMS (1995), serían consideradas aguas blandas y por lo tanto corrosivas para las tuberías. Para el caso del recuento de bacterias, éste no se relacionó a ningún otro parámetro analizado (Cuadro 9). Rheinheimer (1987) señala que en las aguas subterráneas el contenido bacteriano es escaso, sin indicar rangos característicos.

Análisis desde la perspectiva como agua potable. Las aguas subterráneas analizadas, según la Norma Chilena NCh 409 (Chile-INN, 1983b), en relación a los siguientes parámetros serían aptas para el consumo humano: pH, cobre, fierro, magnesio, nitratos, nitritos y zinc. Los problemas de potabilidad se presentan en las concentraciones de amonio, manganeso y presencia de coliformes fecales. La Norma Chilena NCh 409/1, Chile-INN (1983b), establece un máximo de concentración de 200 mg/L de manganeso. En la primera fecha de toma de muestras (Marzo), un 40% de los pozos analizados sobrepasan este límite; en la segunda y tercera época ocurrió lo mismo en el 50% del total muestras de agua de los pozos analizados, todos ellos ubicados en la zona de Osorno (Cuadro 6). Por otra parte, parámetros como el sodio no son considerados por la Norma Chilena NCh 409/1. Respecto a los fosfatos, OMS (1995) señala que su concentración no debe sobrepasar los 0,31 mg/L en el caso de utilizar el agua para la bebida. En las muestras de agua de pozo de la zona de Osorno, todas sobrepasarían este valor (Cuadro 7). OMS (1963), citada por Porras y Thauvin (1978), indica que el límite aceptable para calcio en el agua para uso potable es de 200 mg/L, por lo que todos los pozos analizados y en las tres épocas de estudio, se encontrarían bajo este límite (Cuadro 5). En el caso del aluminio APHA, AWWA y WCPF (1988), citados por Porras y Thauvin (1978), recomiendan que su concentración en el agua potable no debería exceder los 50 mg/L. En la primera fecha de toma de muestras de agua, los resultados indican que el 100% de los pozos sobrepasarían esta recomendación, 80% en la segunda fecha (Julio) y un 60% en la última fecha de muestreo (Octubre) (Cuadro 5).

Uso del agua subterránea para la bebida animal. En el caso del agua destinada a bebida animal, el Instituto Nacional de Normalización establece los mismos criterios que para el agua potable (Chile-INN, 1983b). En relación al parámetro conductividad eléctrica, National Academy of Science de los Estados Unidos, citada por FAO (1987), señala que en el agua valores menores a 1500 mS/cm son aptas para todas las clases de ganado y aves de corral, por lo que las aguas subterráneas estudiadas no presentarían ningún problema para este uso (Cuadro 3). El contenido de magnesio en las aguas analizadas fluctúa entre 3.19 y 9.75 mg/L (Cuadro 5), valores que se encuentran muy por debajo de lo que Australian Water Resources Council, citado por FAO .(1987), considera como perjudiciales; señala que hasta 250 mg/L de magnesio, son aptos para toda clase de ganado y aves de corral. National Academy of Science de los Estados Unidos, citado por FAO (1987), indica que concentraciones máximas de 5 mg/L de aluminio, 24 mg/L de zinc, 0,5 mg/L de cobre, 0,05 mg/L de manganeso, 1000 mg/L de calcio, 100 mg/ L de nitratos más nitrito (como N) y 10 mg/ L de nitritos (como N), son aptas para la bebida animal. En relación a todos estos indicadores de calidad del agua para bebida animal, las aguas subterráneas analizadas se encuentran bajo estos limites, a excepción del manganeso, situación que ocurre en los mismos pozos señalados para el uso como agua potable.

Utilización del agua subterránea para el riego. Al analizar los valores de pH, conductividad eléctrica, aluminio, cobre, fierro y zinc para una posible utilización del agua subterránea para riego, es posible observar que éstos se encuentran bajo los valores determinados por la Norma Chilena NCh 1333 (Chile-INN, 1977), como máximos. Las concentraciones de manganeso en las aguas subterráneas analizadas sobrepasan en algunos casos la Norma Chilena 1333 (Chile, INN, 1977) para el agua de riego, la que establece un límite máximo de 200 mg/L. Esto ocurrió en los mismos pozos señalados para el uso como agua potable. El sodio porcentual se encuentra sobre el límite máximo permitido en el 80% de las aguas de los pozos analizados en la primera época de análisis (Marzo) y en uno de ellos en la última época de evaluación, oscilando este parámetro en un rango de 29.47% a 38.66% (Cuadro 4). La Norma Chilena NCh 1333 (Chile, INN, 1977) establece un máximo de sodio porcentual de 35%. Sin embargo, Valdés (1991) señala que valores bajo 60% de sodio porcentual en el agua de riego son adecuados y seguros para las plantas, bajo distintas condiciones de clima y suelo. En base a este criterio, todos los resultados de sodio porcentual en las tres fechas de toma de muestras serían aptas para uso de riego.

En relación a la razón de absorción de sodio, Porras y Thauvin (1978) señalan que, aguas con un RAS menor de 10 meq/L son consideradas aceptables para riego, lo cuál indicaría que todas las aguas analizadas en las tres fechas de toma de muestras del presente estudio serían aceptables para este uso, ya que el máximo valor encontrado fue de 1.32 meq/L (Cuadro 4). Sin embargo, ésto se contradice con los valores de sodio porcentual analizados en el párrafo anterior, según la NCh 1333 (Chile-INN, 1977).

California State W.R.C.B, citado por Porras y Thauvin (1978), señala que una concentración admisible de magnesio en el agua de riego es de 20 mg/L, y para el calcio de 40 mg/L, por lo que las concentraciones de ambos elementos en las aguas subterráneas analizadas estarían bajo los valores señalados (Cuadro 5). En cuanto a los requisitos microbiológicos que deberían cumplir las aguas estudiadas (Cuadro 8), la presencia de coliformes fecales y a diferencia del agua potable, se encuentran dentro del límite establecido para las aguas de riego, según la Norma Chilena NCh 1333 (Chile-INN, 1977). Esta norma permite un contenido de hasta 1000 coliformes fecales/100 mL, en el caso de aguas de riego destinadas al cultivo de verduras y frutas que se desarrollen a ras del suelo y que habitualmente se consumen en estado crudo.

Análisis del efecto de la época de toma de muestras sobre algunos parámetros físicos, químicos y microbiológicos medidos en las aguas subterráneas.

La temperatura de las aguas subterráneas analizadas presenta una tendencia a ser más baja en invierno (Julio), lo que se observa en el Gráfico 1, existiendo un rango de variación de 0,2 a 1,6ºC. En Octubre y con respecto a Marzo, la temperatura tiende a aumentar en un rango de 0 a 1,4ºC. Si bien el análisis estadístico (Cuadro 9) muestra diferencias significativas entre las temperaturas de Marzo vs. Julio y Julio vs. Octubre, Catalán (1969) señala que hasta en el caso más desfavorable, la temperatura de las aguas subterráneas no presenta oscilaciones tan acusadas como la de las aguas superficiales, por lo que se consideran despreciables. Los contenidos de fosfato y calcio de las aguas subterráneas aumentaron en Julio y Octubre, con respecto a Marzo (Gráfico 2). Esta situación podría explicarse por un efecto del aumento de las precipitaciones hacia la época invernal.

Esto produce un aumento del nivel freático del agua subterránea, lo que significaría un mayor contacto del agua con los materiales del acuífero, donde la solubilización del fosfato y del calcio sería mucho mayor que el aporte que realiza el agua de estos elementos. Catalán (1969) indica que, en relación al fosfato, su presencia en el agua es de origen geológico y que la lixiviación de este compuesto es poco problable. En el caso del calcio, éste puede proceder de ambas vías. Relacionado a lo anterior, podría explicarse la disminución del sodio porcentual (Gráfico 4) en Julio y Octubre con respecto a Marzo, ya que si se analiza la fórmula, se observa que ia concentración de calcio tiene una relación inversa al sodio porcentual. Fierro y aluminio (Gráfico 3) disminuyeron sus concentraciones desde Marzo a Octubre. Catalán (1969) y Porras y Thauvin (1978) señalan que el principal aporte de estos elementos al agua subterránea es geológico, por lo que el posible aporte de agua al acuífero por un aumento de las precipitaciones provocaría un efecto de dilusión de estos elementos, al no existir un aporte proporcional de ellos. El mismo caso anterior explicaría la disminución de la concentración de zinc desde Marzo a Julio. Para el aumento de esta concentración en Octubre (Gráfico 4) no se encontró una explicación.

 
Figura 1 : Variaciones de la temperatura.
Figure 1 : Variations of temperature.

 

 
Figura 2 : Variaciones del Ca y fosfato.
Figure 2 : Variations of Ca and phosphate.

 

 
Figura 3 : Variaciones del Fe y Al.
Figure 3 : Variation of iron and Aluminium

 

 
Figure 4: Variaciones del Sodio y Zinc.
Figure 4: Variation of sodium and zinc

 

Análisis de correlación para las variables cuantitativas medidas . Se aplicó un análisis de correlación a todas las variables cuantitativas medidas en laboratorio, de lo cual se desprende lo siguiente: En general, en las tres épocas de evaluación el fosfato, el calcio, el magnesio, el sodio y el potasio presentan una correlación positiva mayor a 0.8, es decir, al aumentar una de estas variables en las aguas subterráneas, aumentan las otras. Catalán (1969) y Porras y Thauvin (1978) señalan que tanto el fosfato como el calcio, magnesio, sodio y el potasio provienen de fuentes geológicas, por la disolución de estos elementos contenidos en las rocas, dejando abierta la posibilidad de su proveniencia por la lixiviación a través del suelo. Esta última posibilidad seria poco problable para explicar los fosfatos, según FAO (1997). También se puede observar que en las dos últimas épocas de análisis (Julio y Octubre), se presenta una correlación mayor a 0.8 entre la conductividad eléctrica y el fosfato, calcio, magnesio, sodio y potasio. Según Seoanez (1998), al aumentar la concentración de sales en el agua, aumentaría la conductividad eléctrica.

CONCLUSIONES

De acuerdo a los resultados obtenidos y a las condiciones bajo las cuales se realizó el presente estudio se puede concluir que: La técnica de aplicación del sello de bentonita en la construcción de pozos profundos no presentaría ventajas respecto al tipo de construcción tradicional (sin sello) en cuanto a la calidad microbiología de las aguas subterráneas extraída, ya que no existieron diferencias significativas al compararlos estadísticamente y en ambos casos hubo presencia de coliformes en algunos pozos. En relación a la calidad química de las aguas subterráneas analizadas, el presente estudio no puede concluir claramente el efecto del tipo de construcción de pozo sobre los parámetros químicos. Si bien los resultados estadísticos no mostraron diferencias entre ambos tipos de construcción, no existió un grado de contaminación que pudiera establecer diferencias o semejanzas claras en las concentraciones de los elementos o compuestos químicos analizados.

Respecto a los posibles usos del agua subterránea, desde el punto de vista de su potabilidad, según la NCh 409 estarían sobrepasados los niveles de amonio y manganeso y según recomendación de la OMS, la concentración de fosfatos estaría excedida en el caso de los pozos ubicados en la zona de Osorno. Según el límite recomendado por American Water Work Association, la concentración de aluminio en general estaría excedida para el uso de las aguas analizadas como potable. Si a lo anteriormente concluido se agrega que en algunos pozos existió presencia de contaminación microbiológica, el uso sin tratamiento de las aguas estudiadas para el consumo humano sería objetable, en especial los pozos ubicados en la zona de Osorno. Para el uso como bebida animal y según la normativa chilena, las aguas subterráneas analizadas presentarían los mismos inconvenientes que los señalados para bebida humana. Para el uso en riego, según NCh tendrían buena calidad, con excepción de los niveles de manganeso de los pozos ubicados en Osorno. Respecto al efecto de la época sobre los distintos parámetros analizados, ésta tuvo influencia sobre la temperatura, las concentraciones de fosfato, calcio, sodio porcentual, aluminio, fierro y zinc. El resto de los parámetros analizados no sufrió variación al comparar las tres fechas de toma de muestras.

AGRADECIMIENTOS

Trabajo financiado por Proyecto DID (UACH) S-97-29.

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