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IMPACTOS ENTRE AGUA SUBTERRÁNEA Y OTROS COMPONENTES DEL AMBIENTE EN MÉXICO
JJ Carrillo Rivera
San Martín, Texmeluca, Puebla, mayo 22, del 2008
IMPACTOS ENTRE AGUA SUBTERRÁNEA Y OTROS COMPONENTES DEL AMBIENTE EN MÉXICO
Contenido
1. Introducción (el agua, sistemas de flujo)
2. Impactos al agua subterránea por actividades en la parte externa del ambiente
3. Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea
4. Conclusiones
EXTRACCIÓN Y USO DEL AGUA EN MÉXICO
72 km3
SUPERFICIAL
SUBTERRÁNEA
ORIGEN DEL AGUA
75% URBANO (75 x 106
PERSONAS)
75% INDUSTRIAL
>33% AGRÍCOLA
25% URBANO
25% INDUSTRIAL
<67% AGRÍCOLA
44 km3 Superficial
28 km3 Subterránea
USO DEL AGUA
Y LOS ECOSISTEMAS ?
Agua dulce en el continente≈ 99.0% Agua subterránea
≈ 1 % Agua superficial
• Cambios menores en el volumen de agua subterránea afectan en forma severa al agua superficial y a la matriz acuífera
• El agua subterránea es crucial para mantener el funcionamiento de ecosistemas y necesidades vitales de la población
Distribución del agua en el mundo
< 0.1% Agua superficial (ríos, lagos, atmósfera, suelo, biósfera)
94 % agua del mar
2 % hielo y glaciales
≈ 4 % Agua subterránea
Funcionamiento del flujo subterráneo
FLUJO LATERAL DE AGUA SUBTERRÁNEA
RECARGAEVAPOTRANPIRACIÓN
EXTRACCIÓN
ROCA BASEMENTO?
±
basamento
Flujo local
Flujo regional
Flujo intermedio
A) Impactos al AS por actividades en la parte externa del ambiente
i) Inducción de agua subterránea con calidad no deseable por inadecuada extracción
En el Centro de México en los últimos 20 años:
temperatura del agua de pozos aumentó más de 15oC
El contenido de F- y Na se ha incrementado a más de 5 (0.4) and 60 (15) mg/l, respectivamente
Carrillo-Rivera, Cardona y Edmunds, 2002
BAJA CALIFORNIA NTE.
DURANGO
ZACATECAS
AGUASCALENTES
GUANAJUATO
SONORACHIHUAHUACOAHUILA
NUEVO LEONSINALOA
SAN LUIS POTOSÍJALISCO
MICHOACANQUERETARO
MÉXICOHIDALGOPUEBLA
BAJA CALIFORNIA SURNAYARITCOLIMA
GUERREROMORELOSOAXACACHIAPAS
QUINTANA ROOYUCATAN
CAMPECHETABASCO
VERACRUZTAMAULIPAS
DISTRITO FEDERALTLAXCALA
PRESENCIA EN TODA LA ENTIDAD MIXTA AUSENCIA EN TODA LA
ENTIDAD
Secretaría de Salud (2004), Centro Nacional de Vigilancia Epidemiológica y Control de Enfermedades.
DISTRIBUCIÓN NATURAL DE FLUORURO EN AGUA DE CONSUMO HUMANO
AUSENCIA 47%
PRESENCIA MIXTA 37%
PRESENCIA EN TODA LA ENTIDAD 16%
DISTRIBUCIÓN NATURAL DE FLUORURO EN AGUA PARA CONSUMO HUMANO
FUENTE CENTRO NACIONAL DE VIGILANCIA EPIDEMIOLOGICA Y CONTROL DE ENFERMEDADES
En SLP Cd, 44% del agua suministrada tiene 3 – 4 mg/l
17% entre 1 – 2 mg/lLagos de Moreno, 1.66 – 5.88 mg/l Teocaltiche, 3.82 – 18.58 mg/l Encamación de Díaz, 2.58 – 4.40 mg/lTepatitlan de Morelos, 6.54, 13.47 mg/l
Valle de Guadiana (Durango) >12 mg/l
En Aguascalientes (estado) 44% del agua suministrada tiene >1.5 mg/l
Hurtado el al., 2004
Alarcón–Herrera, 2001
Medellín et al 1990
Bonilla-Petriciolet, 2002
CONTROL NATURAL DEL
FLUORURO
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
Litio (mg/l)
Fluo
ruro
(mg/
l)
Caso (a)
Caso (b)
Caso (c)
Caso (d)
Caso (e)RegionalIntermedioMezcla
20
25
30
35
40
45
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Fluoruro (m g/l)
Tem
pera
tura
(ºC
) T= 3.5622F +25.005Coeficiente de correlación= 0.799
Concentración m axim a perm isible para agua potable
RegionalInterm edioM ezcla
Carrillo-Rivera, Cardona y Edmunds, 2002
A) Impactos al AS por actividades en la parte externa del ambiente
ii) Reducción de descarga al continente (y zonas costeras) reduciendo lagos, humedales, manantiales
Ejemplos de áreas afectadas • Lago de Cuitzeo• Lago de Patzcuaro• Xochimilco (manantiales y lago)• Humedales del Alto Lerma• Manantiales de Aguascalientes
Litoral continental y perímetro de islas: 9,903 km
Laguna costera
Intrusión de agua de mar
A) Impactos al AS por actividades en la parte externa del ambiente
ii) Reducción de descarga a zonas costeras afectando ecosistemas marinos y potencial intrusión de agua salada
Superficie de plataforma continental: 431,051 km2
A) impactos al AS por actividades en la parte externa del ambiente
iii) contaminación por agua negra y residuos sólidos
B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea
i) Incremento en la erosión resultado de la desaparición de cubierta vegetal debido a la reducción del nivel freático
Xoxtla, Puebla, México
B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea
ii) Ascenso del nivel freático debido a importación de agua
El Valle del Mezquitalrecibe de Ciudad de
México 40 m3/s de aguaresidual sin tratamiento
Profundidad al nivel freáticoera de 70 m en los 1940´s, hoy está arriba del suelo
B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea
iii) el descenso de carga hidráulica por extracción ineficienterequiere de mayor gasto de energía para bombear (se extraeagua con calidad no deseable para salud y agricultura)
B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea
iv) Hundimiento del suelo por extracción ineficiente de agua subterránea
Sitios principalescon subsidencia
en México
Subsidencia por extracción de agua subterránea en zonas de descargaEfecto Velocidad Número Extracción
Localidad Adicional de subsidencia de pozos (m3/s)(cm/año)
Aguascalientes, Ags. movimiento de falla geológica 6 n.d. 0.24Celaya, Gto. crecimiento de falla geológica, fracturas 15 n.d. n.d.
Cerro Prieto, B.C. crecimiento de falla geológica, fracturas 8 127 3.2Chalco, E.M. crecimiento de falla geológica, fracturas 20 14 3.00León, Gto. consolidación 7 n.d. 0.18
México City crecimiento de falla geológica, fracturas 13.00 6000* 55.5Morelia, Mich. crecimiento de falla geológica, fracturas 5 n.d. n.d.Toluca, E.M. fracturas n.d. n.d. 12.1
Salamanca, Gto. fracturas en rocas volcánicas 6 1600 n.d.Queretaro, Qto. crecimiento de falla geológica, fracturas n.d. n.d. n.d.
Velocidad de subsidencia = f (Extracción)
0204060
0 5 10 15 20 25
Velocidad de subsidencia, cm/año
Extr
acci
ón,
m3/
s
5) Migración de agua de una unidad geológica
(Sierra de la Cruces) (Sierra Rio Frío)
Consolidación – es el proceso de compactación de un volumen de suelo debidoal cambio en el esfuerzo efectivo que se manifiesta comopérdida del agua de saturación
Consolidación es causada por:
1) Reducción de presión de poro debida a extracción localEsfuerzo total = Esfuerzo efectivo + Presión del fluido
(Freeze & Cherry, 1979)
2) Reemplazo de agua fría por calientePresión del fluido = f(Temperatura)
3) Construcción de infraestructurasobre el suelo
4) Cambio en dirección del flujo de aguasubterránea (efecto de flujo regional)
k,n 1ek,n 2eQ=k *i*A k < kn < n1 2e1 e2
k,n 3e
C ontro l del hund imien to
2000
1900
1.0E-201.0E-181.0E-161.0E-141.0E-121.0E-101.0E-081.0E-06
1.0E-041.0E-021.0E+00
0 20 40 60 80 100S aturaciónde lsuelo(%)Conductividadhidraulica(cms-1)
ar enaar cilla
k,n 1ek,n 2eQ=k *i*A k < kn < n1 2e1 e2
k,n 3e
C ontro l del hund imien to
2000
1900
1.0E-201.0E-181.0E-161.0E-141.0E-121.0E-101.0E-081.0E-06
1.0E-041.0E-021.0E+00
0 20 40 60 80 100S aturaciónde lsuelo(%)Conductividadhidraulica(cms-1)
ar enaar cilla
k,n 1ek,n 2eQ=k *i*A k < kn < n1 2e1 e2
k,n 3e
C ontro l del hund imien to
2000
1900
1.0E-201.0E-181.0E-161.0E-141.0E-121.0E-101.0E-081.0E-06
1.0E-041.0E-021.0E+00
0 20 40 60 80 100S aturaciónde lsuelo(%)Conductividadhidraulica(cms-1)
ar enaar cilla
K1, ne1, i1
K2, ne2, i2
KnsK3, ne3, i3
Q = K*i*AK1 < K2ne1 < ne2
Q = Kns*i*AKns Dependiente de
la saturation
¿Es posible controlar la subsidencia?
Periodo Velocidad de subsidencia 1980’s –0.49 a –0.25 m/año 1990’s –0.28 a –0.22 m/año 2000 –0.18 y 0.02 m/año
Grado de Saturación del material
Velocidad de subsidencia esahora reducida en Xochimilco
debido a las condicionespresentes de no-saturación
B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea
v) Desaparición de ecosistemas por extracción excesiva
Xochimilco, Zumpango, Apan, Tecocomulco, Almoloya, entre otros
A MANERA DE CONCLUSIONES
Al igual que con el agua superficial, es factible definir y controlar impactos ambientales si se definen las condiciones de control del flujo subterráneo
La consolidación, es más activa en zonas de descarga y no guarda relación con el caudal de extracción, en condiciones como en ciudad de México, el abatimiento es positivo para su control.
Es apremiante aplicar el control de los flujos subterráneos a la calidad del agua en términos de su funcionamiento en tiempo y espacio
El agua se mueve en tres dimensiones lo que obliga a entender sufuncionamiento dentro de las escalas local a regional
Es necesario entender al agua subterránea, como parte fundamental del ambiente para evaluar satisfactoriamente la problemática ambiental y definir soluciones integralmente viables
GENERAL
PARTICULAR