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Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
Rev. Int. Contam. Ambient. 23 (1) 5-15, 2007
ATENUACIÓN NATURAL EN EL ACUÍFERO YUCATECO
Roger GONZÁLEZ HERRERA
1
, Ramiro RODRÍGUEZ CASTILLO
2
y Víctor CORONADO PERAZA
1
1
Universidad Autónoma de Yucatán. Facultad de Ingeniería. Av. Industrias No-contaminantes x Periférico Norte.
Tablaje Catastral 12685, Mérida, 97111, Yucatán, México. Correo electrónico: gherrera@uady.mx
2
Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Geofísica. Departamento de Recursos Naturales.
Ciudad Universitaria. Circuito Investigación. Coyoacán 04510, D.F., México.
(Recibido agosto 2006, aceptado noviembre 2006)
Palabras clave: aguas subterráneas, contaminación, atenuación natural, karst, Yucatán
RESUMEN
La atenuación natural signifca dilución, dispersión, (bio)degradación, adsorción irre
-
versible y/o decaimiento radiactivo de contaminantes en suelos y aguas subterráneas.
La atenuación natural provoca reducción en la toxicidad de los contaminantes y en el
riesgo humano y ecológico, pero rara vez se toma ventaja de ella cuando se trata de
remediación de acuíferos. Se han llevado a cabo estudios en el basurero municipal de
la ciudad de Mérida, Yucatán, México, para conocer el comportamiento de la contami-
nación del agua subterránea afectada por los lixiviados de los desechos domiciliaros
que se depositaban en el lugar, el cual no cuenta con recubrimiento impermeable en la
base. Al cerrarse el sitio, en abril de 1998, se implementó un programa con la fnalidad
de identifcar mecanismos de atenuación de contaminantes en el acuíFero kárstico local
cuyo nivel freático se encuentra a escasos cinco metros debajo del nivel del terreno.
Este programa da como resultado una metodología para identifcar si el monitoreo de
la atenuación natural es eFectivo o no en este ambiente. Se identifcó una pluma de
contaminantes en el sentido del ±ujo del agua subterránea la cual se extiende menos
de un kilómetro. Con base a un análisis estadístico se confrma que se está dando un
proceso de atenuación de la contaminación.
Key words: groundwaters, contamination, natural attenuation, karst, Yucatán
ABSTRACT
Natural attenuation means dilution, dispersion, (bio)degradation, irreversible adsorp-
tion and/or radioactive decay of contaminants in soils and groundwater. It causes a
reduction in contaminant toxicity and decreases human and ecological risk. Neverthe-
less these mechanisms are rarely used for the remediation of contaminated aquifers.
Natural attenuation was characterized in situ at the municipal waste disposal site in
Mérida, Yucatán, México. The closed dumpsite does not count with a bottom liner
system causing migration of leachate to the local karstic aquifer. When it was closed,
in April 1998, a program was implemented to identify attenuation mechanisms of
contaminants infltrated in the shallow groundwater table located fve meters below
ground level. This program results in a methodology helping to identify whether or
not natural attenuation is effective in this karstic system. A contaminant plume was
R. González Herrera
et al.
6
INTRODUCCIÓN
La atenuación de contaminantes conforme viajan
a través de la zona de suelo (cuando ésta existe), la
zona no saturada y la zona saturada son afectadas
por una variedad de reacciones químicas y procesos
biológicos y físicos que ocurren en la naturaleza que
con frecuencia hacen que el contaminante cambie
su estado físico o forma química (Baun
et al
. 2003,
Brady
et al
. 2003). Las reacciones y los procesos
principales incluyen a procesos geoquímicos (tales
como absorción/desabsorción, solución/precipitación
y oxidación/reducción); procesos físicos (advección,
dispersión y difusión); procesos bioquímicos (des-
composición orgánica y síntesis celular) y procesos
biofísicos (Fltración y transporte de patógenos).
La ocurrencia e intensidad de estos procesos va-
rían en el subsuelo (Julian
et al
. 2001). La zona de
suelo, cuando está presente, tiene la mayor variedad y
magnitud de procesos naturales, principalmente en la
zona de raíz donde se desintegran una gran cantidad
de compuestos químicos por la actividad de los mi-
croorganismos, por procesos químicos y físicos y por
la actividad de las plantas. La zona no saturada juega
por lo general un papel muy importante al retardar la
llegada de los contaminantes al nivel freático.
Según Ford y Williams (1989), los acuíferos
kársticos no son muy efectivos para atenuar los
contaminantes presentes en el subsuelo porque no
tienen la capacidad de auto-tratamiento encontrada
en otro tipo de acuíferos. Las cinco limitantes de la
atenuación que se supone afectan mucho al transporte
y a la descarga de contaminantes son: (1) Área super-
Fcial signiFcativamente restringida para la adsorción,
para el intercambio iónico o para la colonización por
microorganismos. (2) InFltración rápida del agua y de
los contaminantes. (3) Transporte rápido de los conta-
minantes a través de la cubierta de suelo, típicamente
delgada, y las oquedades. (4) Regímenes de ±ujo
turbulento, asociados con el ±ujo muy rápido, pro
-
mueven el transporte de contaminantes. (5) Tiempo
insuFciente, debido a la velocidad del ±ujo, para que
los mecanismos de eliminación, que son dependientes
del tiempo, actúen en los contaminantes.
Sin embargo, Gibert (1990) sugiere que las cargas
de contaminantes pueden sufrir transformaciones al
cruzar las zonas no saturada y saturada, desaparecer
completamente, moverse con lentitud, detenerse
o esparcirse ampliamente de tal manera que no se
detecten con facilidad.
Las mejores condiciones para la auto-puriFcación
no existen en sistemas kársticos. No hay suFciente
tiempo para que el agua subterránea kárstica se
oxigene completamente antes que alcance la zona
saturada (en pocas horas o pocos días) donde la
autopuriFcación solamente se lleva a cabo anaeró
-
bicamente. La baja densidad de microorganismos
reduce la rapidez de mineralización de substancias
orgánicas y la ausencia casi total de algas previene
la movilización de parte de estos contaminantes (por
ejemplo, los nitratos) cuando son muy abundantes.
Así, la población que habita en las cavernas puede
ya sea incrementar (Holsinger 1966, Turquin 1980
y Sinton 1984) o disminuir (Brantsetter 1975 y Ada-
mek y Rauser 1977) cuando estos contaminantes les
lleguen. La biotransformación y la biodegradación
por acciones microbianas o de microfauna, dentro del
karst, no se conocen bien y necesitan más atención
(Turquin 1980 y Moreau 1982).
La caliza tiene cierta capacidad para eliminar
algunos contaminantes o reducir su concentración.
Esta “capacidad de purificación” del ambiente,
también denominada “capacidad de atenuación”,
expresa la habilidad intrínseca del material rocoso
que se encuentra por encima y en el sistema de agua
subterránea de absorber, dispersar o retardar contami-
nantes por un número de procesos físicos, químicos y
biológicos que actúan en el sistema suelo–roca–agua
subterránea.
Pocos procesos suceden en la zona saturada
siendo los más efectivos para la disminución de los
gradientes de concentración de solutos la dilución
por dispersión y advección, así como fenómenos
de retardo lineal por la interacción de solutos con el
medio físico.
La atenuación natural puede aprovecharse como
un método de remediación que depende de los pro-
cesos que ocurren de manera natural para controlar
la migración de los contaminantes disueltos en el
agua subterránea, tales como dispersión, absorción
y biodegradación.
Existen dos factores que han impulsado el crecien-
te uso de la atenuación natural como una técnica de
manejo de plumas de contaminación. Primero, en los
identiFed in the direction of groundwater ±ow whose extension was less than one
kilometer. Based on a statistical analysis it was conFrmed that a contaminant attenu
-
ation process was under way.
ATENUACIÓN NATURAL EN EL ACUÍFERO YUCATECO
7
últimos años se ha incrementado tremendamente el
entendimiento de las propiedades sub-superfciales y
ahora se reconoce que muchas técnicas de remedia-
ción activas no son tan efectivas como se suponían.
La segunda razón es que el entendimiento de cómo
los procesos naturales impactan a la migración de
las plumas de contaminación se ha incrementado
signifcativamente con el paso del tiempo.
La atenuación natural controla a los contaminan-
tes liberados en Fuentes zonifcadas por medio de
dispersión, difusión, absorción, degradación, volati-
lización y dilución. La volatilización y la difusión no
son importantes en la mayoría de los sistemas de agua
subterránea que no contienen arcillas (Wiedemeier
et al
. 1999); por lo tanto, los principales procesos de
atenuación son dispersión, absorción, degradación y
dilución.
Zona de estudio
La ciudad de Mérida, Yucatán, cuenta con más de
700,000 habitantes (INEGI 2000). Desde 1979 hasta
1998 se acumularon residuos sólidos en un sitio locali-
zado al noroeste de la ciudad (
Fig. 1
), aunque durante
el período 1979-1992 la basura se quemaba para su
eliminación. El sitio se cerró en abril de 1998. Los re-
siduos tienen principalmente origen urbano, aunque la
gestión incontrolada y la existencia de otras industrias,
favorecían la acumulación de residuos industriales y
sanitarios. El basurero no se impermeabilizó en su
base por lo que la precipitación pluvial en el lugar
provoca que el lixiviado generado se infltre hacia la
roca subyacente (González
et al.
2004).
La zona de estudio está formada por calizas de
edad Eoceno Superior-Oligoceno (Bonet y Buttelin
1962), con orograFía plana y ausencia de capa edáf
-
ca. La columna litológica está constituida por caliza
alterada muy fracturada, superpuesta a una secuencia
de areniscas calcáreas que alternan con areniscas
de alto contenido fosilífero por debajo de la cual, y
hasta los 50 m, dan paso a una caliza parcialmente
recristalizada y bien cementada.
Los rasgos geomorfológicos de la zona están
dominados por procesos kársticos que provocan la
ausencia de cursos de agua superfciales y la infl
-
tración total del agua de recarga al acuífero (Lesser
y Weidie 1988). La conductividad hidráulica se ha
estimado entre 10
-4
y 10
-8
m/s y el ±ujo subterráneo
se produce de sureste a noroeste, con un gradiente
de 0.08
0
/
00
(Sánchez 1989).
El acuífero, cuyo nivel freático se sitúa a 5 m de
proFundidad, está estratifcado al existir dos tipos de
agua: (1) una capa de agua dulce hasta los 50 metros
de profundidad, superpuesta a (2) una capa de agua
salada, producto de la intrusión salina. El agua del
acuífero, en la zona de estudio, presenta una facies bi-
carbonatada-cálcica debida a la circulación del agua a
través de las rocas carbonatadas. Son aguas con altos
contenidos en oxígeno (> 3.0 mg/L), caracterizadas
por una baja conductividad eléctrica (500
µ
S/cm),
cuyos iones predominantes son HCO
3
-
(350 mg/L)
y Ca
2+
(90 mg/L) y concentraciones de SO
4
2-
y NO
3
-
por debajo de 20 mg/L y 15 mg/L, respectivamente.
Los contenidos en Cl
-
no son bajos (100 - 150 mg/L)
debido a la contaminación por aguas residuales de la
ciudad de Mérida, que no cuenta con un sistema de
alcantarillado. El carbono orgánico disuelto (COD)
arroja valores de 10 mg/L y las especies analizadas
de nitrógeno, en su forma reducida (NH
4
+
) y orgánica
(nitrógeno Kjeldahl (NKT)), presentan valores de 0
mg/L.
El lixiviado generado en el basurero presenta
conductividad eléctrica por encima de 10000
µ
S/cm
y pH básico (7 – 8.5). El Cl
-
(1000 - 8750 mg/L) es el
anión predominante, con también altas concentracio-
nes de NH
4
+
(50 - 1500 mg/L). El lixiviado presenta
un estado muy reducido, puesto de manifesto por
las medidas de potencial redox (+135 mV - (-300
mV)) y las altas concentraciones de los parámetros
orgánicos analizados (COD (190 - 3300 mg/L); DBO
5
(100 - 1000 mg/L); DQO (600 - 8150 mg/L) y NKT
(100 - 1700 mg/L)).
METODOLOGÍA
Para el estudio se perforaron seis piezómetros
de control a lo largo de una línea de ±ujo (
Fig. 1
),
con diámetro de 8 pulgadas, a distancias de 10, 25,
50, 100, 300 y 500 metros de los límites del área de
acumulación de basura. Las profundidades de per-
foración nunca fueron superiores a los 50 metros, ya
que a partir de ese punto se encontraba agua salada.
Se tomaron muestras de agua subterránea cada 5 me-
tros, mediante una bomba peristáltica cuyo caudal de
0
0
50 km
500 k
m
Mérida
90ºO
S6
S5
S4
89ºO
ESTADO DE
ANILLO PERIFÉR
ICO
YUCATÁN
MÉXICO
21º
N
N
S3
S2
S1
BASURERO
Fig. 1.
Ubicación de la zona de estudio y piezómetros de control
R. González Herrera
et al.
8
extracción era siempre inferior a 1 litro por minuto.
Además mediante una sonda multiparamétrica (O
2
,
Eh, pH, Conductividad eléctrica, T) se realizaron per-
fles continuos en cada piezómetro. A cada muestra
se le determinaron los componentes mayoritarios,
minoritarios y parámetros físico-químicos.
Específcamente para este caso de contaminación
por lixiviado del basurero de Mérida, el enfoque fue
en la dispersión y la dilución, dado que el sitio se
encuentra emplazado sobre un acuífero kárstico. La
dispersión es una mezcla sub-superfcial debida al
movimiento del agua subterránea y a las heterogenei-
dades del acuífero y puede ocurrir en las direcciones
longitudinal, transversal y vertical. La dilución puede
ser un proceso de atenuación importante bajo varias
circunstancias diferentes, tales como una pluma de
contaminación que se mueve muy lentamente con el
agua subterránea y que Fuye en una zona donde la re
-
carga superfcial entra a la unidad acuí±era. Dado que
la mezcla es limitada en el subsuelo, probablemente
estarán presentes zonas con altas concentraciones aún
con esta adición de agua limpia, conforme la pluma
se conduce hacia abajo por la recarga. Otro ejemplo
de dilución es cuando los contaminantes migran
verticalmente en un estrato de baja conductividad
hidráulica y se mezclan con agua subterránea que
Fuye a mayor velocidad horizontalmente en una
unidad acuífera subyacente más permeable.
La ASTM (1998) ha desarrollado un estándar para
un método sistemático de evaluar la efectividad de
la remediación por atenuación natural, empleando
tres líneas de evidencia. Para la línea de evidencia
primaria, se analizan los datos históricos y actuales
de monitoreo del agua subterránea para establecer
la relación de la concentración de los constituyentes
con el tiempo. El estándar de la ASTM indica que
la evaluación de datos históricos es sufciente para
indicar si el área de la pluma y la concentración de
los contaminantes están disminuyendo o permanecen
estables.
En otros casos se desarrollan líneas de evidencias
secundarias u opcionales para demostrar de manera
adecuada que la atenuación natural está controlando
de manera efectiva el crecimiento de la pluma. La
línea de evidencia secundaria consiste de (1) una
evaluación de indicadores geoquímicos de biodegra-
dación y (2) el cálculo de la rapidez de cambio de la
atenuación. La línea de evidencia opcional se funda-
menta en la construcción de modelos comprensivos
calibrados en el sitio para cuantifcar los procesos de
atenuación natural, incluyendo los efectos combina-
dos de los procesos físicos, químicos y biológicos.
En este estudio se aplica una combinación de los
métodos descritos anteriormente.
Uno de los estudios más importantes que apoyan
el concepto de atenuación natural fue el realizador por
Rice
et al
. (1995) quienes analizaron las tendencias
en los datos de sitios con al menos ocho episodios
de muestreo y defnieron que un ciclo de vida de las
plumas de contaminación consta de cuatro etapas
diferentes:
•±
En expansión
: presencia de contaminación resi-
dual. El Fujo de la masa de contaminantes excede
la capacidad asimiladora del acuífero.
•±
Estable
: cambios insignifcantes. Procesos activos
o pasivos de remediación controlan la longitud de
la pluma.
•±
En decadencia
: contaminación residual casi ex-
hausta y procesos activos o pasivos de remedia-
ción reducen signifcativamente la longitud de la
pluma.
•±
Exhausta
: muy baja concentración promedio de
los contaminantes en la pluma, sin cambios con
el tiempo. Etapas fnales de la dilución en la zona
de la fuente en un área relativamente pequeña en
el sitio.
Este tipo de análisis de ciclo de vida de la pluma
de contaminación ha sido repetido por varios autores
(Mace
et al
. 1997, Newell y Connor 1998 y McNab
et al.
1999). Estos estudios han demostrado que la
mayoría de las plumas de contaminación no se están
expandiendo y que los procesos de atenuación natural
tienen el potencial de manejar la contaminación del
agua subterránea en muchos sitios.
El análisis de la historia de la pluma tiene la in-
tención de defnir si esta es estable, está decadente
o expandiéndose en el agua subterránea. La remedi-
ación por atenuación natural es apropiada en sitios
con plumas estables o en decadencia si los objetivos
de la remediación y el tiempo son consistentes con
la manera en que se espera que se lleve a cabo la
remediación por atenuación natural en el sitio.
Los métodos utilizados en la zona de estudio para
analizar la historia de la pluma son los siguientes:
Gráfcas de las concentraciones promedio en la
pluma: se utilizaron para defnir la concentración
promedio de la pluma contra el tiempo con base en
los datos colectados de los pozos de monitoreo.
Gráfcas de concentración a lo largo de la línea
pre±erencial del Fujo: se realizaron para varios
períodos de tiempo, para analizar las tendencias
de las concentraciones de la fuente al frente de la
pluma.
Mapas de contornos: estos ilustran las condiciones
de la pluma con el tiempo; es decir si está estable,
está disminuyendo o expandiendo.
ATENUACIÓN NATURAL EN EL ACUÍFERO YUCATECO
9
Se utilizó la prueba no paramétrica de Mann-
Kendall (Gilbert 1987) para defnir las tendencias de
los datos con el tiempo, utilizando un procedimiento
de asignación de rangos. Requiere de cuatro o más
eventos de muestreo independientes y compara cada
evento contra los demás.
Se realizaron cálculos para determinar la vida
media de la pluma de contaminación. Esta indica el
tiempo en reducir las concentraciones de los contami-
nantes a la mitad, suponiendo que el contaminante en
cuestión no Fuirá más en la zona. Para esto se utilizó
la siguiente expresión (Bedient
et al
. 1999):
kt
C
C
=
0
n
1
O bien:
( )
(
)
k
k
t
-
-
=
-
=
2
n
1
1
n
1
1
5
.
0
n
1
05
Finalmente:
(
)
k
t
2
n
1
5
.
0
=
Fig. 2.
Evolución de la pluma de cloruros en el agua subterrá-
nea
en el basurero municipal de Mérida.
Se aprecia un
encogimiento de la pluma con el tiempo
> 350 mg/l
> 400 mg/l
> 200 mg/l
Cloruro
Octubre de 2000
Octubre de 2001
Octubre de 2002
NP = 5 m
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Escala vertical exagerada x 4
0
100 m
Basurero
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
Cota (m sobre nivel del mar)
S1
S2
S3
S4
S5
S6
Profundidad (m)
Agua salada
Agua salada
0
10
20
30
40
50
60
70
80
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
Cota (m sobre nivel del mar)
Profundidad (m)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
Cota (m sobre nivel del mar)
Profundidad (m)
Cloruro
Cloruro
Basurero
Basurero
NP = 5 m
> 250 mg/l
> 300 mg/l
> 200 mg/l
> 250 mg/l
> 300 mg/l
> 200 mg/l
Escala vertical exagerada x 4
0
100 m
Escala vertical exagerada x 4
0
100 m
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S1
S2
S3
S4
S5
S6
NP = 5 m
CUADRO I.
CARACTERIZACIÓN DE LA PLUMA DE CONTAMINACIÓN EN EL AGUA SUBTERRÁNEA CON
BASE EN LOS DATOS DEL POZO S2
Análisis de MANN – KENDALL
pluma del basurero de Mérida
Pozo de monitoreo
S2
Contaminante: cloruro
Concentración
(mg/L)
Oct. 2000
(evento 1)
Abr. 2001
(evento 2)
Jul. 2001
(evento 3)
Oct. 2001
(evento 4)
May. 2002
(evento 5)
Oct. 2002
(evento 6)
(# de NO’s - # de SI’s)
353.76
396.00
381.12
308.56
326.89
200.51
Oct. 2000:
¿evento 1 >
evento n?
NO
NO
SI
SI
SI
- 1
Abr. 2001:
¿evento 2 >
evento n?
SI
SI
SI
SI
- 4
Jul. 2001:
¿evento 3 >
evento n?
SI
SI
SI
- 3
Oct. 2001:
¿evento 4 >
evento n?
NO
SI
0
May. 2002:
¿evento 5 >
evento n?
SI
- 1
S estadística de Mann – Kendall = TOTAL
- 9
R. González Herrera
et al.
10
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Con base en los parámetros estudiados se deter-
minó que la pluma de contaminantes se desarrolló
en el sentido del fujo. Se graFcaron los perFles de
concentración de contaminantes para los seis pozos
testigos. Se identiFcó que el núcleo de la pluma se
presentó a los 25 metros de profundidad (González
et al
. 2004).
El impacto del lixiviado del basurero municipal
de Mérida no es evidente más allá de un kilómetro de
distancia del sitio. Esto se observa de las curvas de
isoconcentración del ión cloruro, el cual es indicativo
de la presencia del lixiviado en el acuífero. Este es un
ión dominante en los lixiviados de residuos sólidos
municipales y no experimenta alguna reacción quí-
mica o Fsicoquímica en los acuí±eros (Christensen
et al
. 2001).
En la
fgura 2
se presentan curvas de isoconcen-
tración para los meses representativos de la época
de lluvias en la zona de estudio, octubre de 2000,
2001 y 2002, en las que se aprecia claramente que las
plumas de cloruro se van encogiendo con el tiempo.
Se deduce entonces que ocurre dilución y probable-
mente biodegradación en la pluma de contaminación
conforme migra gradiente abajo.
Los protocolos reportados en la literatura hacen
diferentes énfasis en cómo demostrar la atenuación
natural, pero los tres elementos clave son:
Historia de la pluma: para demostrar la pérdida de la
masa de contaminantes que se liberan de la fuente.
Indicadores geoquímicos y rapidez de cambio de
la atenuación: para demostrar que las condiciones
CUADRO II.
RESULTADOS DE LA PRUEBA DE MANN
–KENDALL DEL ANÁLISIS DE ESTABILI-
DAD DE LA PLUMA DE CONTAMINACIÓN
Pozo
S estadística de Mann-Kendall
S1
- 3
S2
- 9
S3
- 9
S4
- 5
S5
- 5
CUADRO III.
S ESTADÍSTICA DE MANN-KENDALL PARA LOS POZOS DE MONITOREO EN LA ZONA DE ESTUDIO.
S
< 0 INDICA UNA TENDENCIA EN DECREMENTO, MIENTRAS QUE S > 0 INDICA UNA TENDENCIA AL
INCREMENTO
CARTA DE NIVEL DE CONFIANZA
Número total de eventos de muestreo
Valor de S
4
5
6
7
8
9
10
0
± 1
± 2
± 3
S1
Esta región no indica tendencia alguna
± 4
S4, S5
± 5
± 6
± 7
± 8
± 9
S2, S3
± 10
± 10
± 12
± 13
± 14
± 15
Esta región indica tendencia de incremento o
decremento
± 16
± 17
± 18
± 19
± 20
ATENUACIÓN NATURAL EN EL ACUÍFERO YUCATECO
11
son favorables para la pérdida de masa.
Modelación del transporte de solutos: para demos-
trar que los datos del sitio son consistentes con la
pérdida vía atenuación natural.
Los primeros dos componentes se discuten a
continuación.
Historia de la pluma
Para confrmar el análisis llevado a cabo por inspec
-
ción visual de los datos del sitio con el tiempo (
Fig. 2
),
se realizó un análisis estadístico de las tendencias de
los datos. Para ilustrar lo anterior, el
cuadro I
muestra
el cálculo de la S estadística de Mann-Kendall para
el pozo S2 para seis eventos de muestreo; estos son:
octubre de 2000; abril, julio y octubre de 2001; mayo
y octubre de 2002. Un valor positivo de S indicaría
una tendencia en incremento y para uno negativo, la
tendencia sería en decremento. En el
cuadro II
se
presentan los resultados de los pozos ubicados a lo
largo del eje principal de la pluma.
El valor de S, obtenido anteriormente, y el número
total de eventos de muestreo se utilizaron en la carta
de nivel de confanza (Groundwater Services 1999)
para determinar si una cierta tendencia está probable-
mente presente en los datos. Del
cuadro III
se deduce
que la pluma de contaminación está entre estable y en
decadencia ya que los pozos S1, S4 y S5 no parecen
indicar una tendencia con certeza aunque los pozos
S2 y S3 indican claramente que las concentraciones
disminuyen con el tiempo.
Indicadores geoquímicos y razón de cambio
Los indicadores geoquímicos dan información
adicional de que los procesos de atenuación natural
están activos en el sitio. El lixiviado que impacta al
acuífero contiene una muy alta demanda química
de oxígeno, altas concentraciones de amoníaco y
elevados niveles de cloruros; sin embargo, a pesar
de que inmediatamente debajo del sitio se establecen
con rapidez condiciones anaerobias, promoviendo
la descomposición de los componentes orgánicos,
conforme la pluma se aleja se produce una mezcla de
agua oxigenada con el agua contaminada causando
oxidación del amoniaco y dilución del cloruro (Gon-
zález
et al
. 2004).
También existe evidencia para sugerir que está
sucediendo un proceso de atenuación natural en el
sistema acuífero, dado que las relaciones de carbón
orgánico disuelto-cloruros parecen disminuir gra-
diente abajo del Fujo subterráneo (
Fig. 3
). Esta rela-
ción sería constante si el único proceso operante en el
acuífero fuera la dilución y no ocurriera atenuación
de los contaminantes.
La
fgura 4
muestra que, dadas las características
del sistema, en el acuífero se está llevando a cabo un
proceso de atenuación que depende de los procesos
naturales que ocurren en él para degradar y eliminar
contaminantes. La calidad del agua que inicialmente
era de tipo cálcico – bicarbonatada, cambia a tipo
clorurada sódica debido a la contaminación del lixi-
viado y actualmente está en proceso de retornar a su
calidad original.
Para el cálculo de la razón de cambio de decaden-
cia de la contaminación se utilizó el método descrito
por Ri±ai y Newell (1998) para el cual se grafcaron
las concentraciones determinadas en el centro de
la pluma en una escala semilogarítmica contra la
distancia al centro de la fuente; se calculó la razón
de cambio de decadencia (k) utilizando la pendiente
de la línea que mejor se ajuste a los puntos (
Fig. 5
)
y la velocidad del Fujo de agua subterránea (0.073
m/día), con la siguiente ecuación:
k =
-
(pendiente)(velocidad del agua subterránea)
Fig. 3.
Relación carbono orgánico total vs cloruros del agua
subterránea
en el basurero municipal de Mérida. Se
nota una disminución gradiente abajo que se interpreta
como atenuación de la contaminación
Octubre de 2000
Octubre de 2001
Octubre de 2002
Agua salada
Agua salada
Basurero
Escala vertical exagerada x 4
0
100 m
Escala vertical exagerada x 4
0
100 m
Escala vertical exagerada x 4
0
100 m
0
10
20
30
40
50
60
70
80
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
Cota (m sobre nivel del mar)
Profundidad (m)
COT/Cl
COT/Cl
COT/Cl
Basurero
Basurero
0
10
20
30
40
50
60
70
80
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
Cota (m sobre nivel del mar)
Profundidad (m)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
Cota (m sobre nivel del mar)
Profundidad (m)
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S1
S3
S4
S5
S6
S2
NP = 5 m
NP = 5 m
NP = 5 m
> 0.09
> 0.11
> 0.07
> 0.05
> 0.440
> 0.460
> 0.400
> 0.470
> 0.500
> 0.450
R. González Herrera
et al.
12
Dado que las razones de cambio de decadencia
son positivas, se confrma que las concentraciones
disminuyen entre la fuente y el frente de la pluma
con el tiempo (similar al estudio reportado por Boc-
kelmann
et al
. 2003) debido al efecto combinado de
la dispersión y la dilución. Como era de esperarse,
el efecto de la atenuación de contaminantes va dis-
minuyendo con el tiempo hasta ser casi estable; esto
puede notarse con los últimos valores reportados en
el
cuadro IV
y las últimas imágenes de la
fgura 5
(correspondientes a mayo y octubre de 2002).
Los cálculos de la vida media de la pluma de con-
taminación, presentados en el
cuadro IV
, indican que
al principio el tiempo en reducir las concentraciones
de los contaminantes a la mitad, suponiendo que el
contaminante en cuestión no Fuirá más en la zona, va
en decremento y conforme el tiempo pasa los proce-
sos de atenuación natural se hacen más lentos.
Con la fnalidad de aclarar el uso del “monitoreo
de la atenuación natural” en sitios contaminados, la
USEPA (1997) publicó un documento que establece
su uso solamente como un componente del remedio
total en la mayoría de los casos y que debería “uti-
lizarse con cautela como único remedio en sitios
contaminados”. Además, la USEPA reiteró que el
monitoreo de la atenuación natural debe apoyarse en
una demostración técnica detallada y en la realización
subsecuente del monitoreo.
Oct-94
Ene-95
Abr-95
Jul-95
Oct-95
Oct-96
Abr-97
Oct-97
Abr-98
Oct-98
Abr-00
20
40
60
80
80
80
60
60
40
40
20
20
40
60
80
20
20
40
60
80
80
80
60
60
40
40
20
20
40
Magnes
io (Mg)
Carbon
ato (CO3)+Bicarbonato (HCO
3)
So
d
io
(
N
a)
+
Potasi
o
(K
)
C
al
ci
o
(C
a
)+M
ag
ne
s
io
(
M
g)
Su
l
fato
(S
O
4)
Sulfato (SO4
)
+Cloro (C
l
)
20
20
20
40
40
60
60
80
80
Na+K
Mg
SO
4
Ca
Cl
Calcio (Ca)
% meq/l
C A T I O N E S
A N I O N E S
cloro (Cl)
HCO
3
+CO
3
60
80
Oct-95
Jul-95
Oct-94
Abr-00
Abr-95
Ene-95
Abr-97
Abr-98
Abr-00
Abr-95
Abr-98
Ene-95
Abr-95
Abr-97
Oct-94
Oct-96
Oct-97
Oct-98
Jul-95
Oct-95
Abr-98
Abr-00
Oct-95
Oct-95
Oct-96
Oct-97
Oct-98
Ene-95
Jul-95
Oct-96
Oct-97
Oct-98
Fig. 4.
Evolución de la calidad del agua subterránea en un pozo ubicado en el basurero municipal de
Mérida muy cercano a las celdas de basura
CUADRO IV.
RAZÓN DE CAMBIO DE LA ATENUACIÓN
NATURAL Y MEDIA VIDA DE LA PLUMA
DE CONTAMINACIÓN PARA LOS DIFE-
RENTES EVENTOS DE MUESTREO
Muestreo
Razón de cambio de
la atenuación natural
(k) [día
-1
]
Media vida de la
pluma (años)
Octubre de 2000
2.26 x 10
-4
8.4
Abril de 2001
2.93 x 10
-4
6.5
Julio de 2001
3.16 x 10
-4
6
Octubre de 2001
1.65 x 10
-4
11.5
Mayo de 2002
1.44 x 10
-4
13.2
Octubre de 2002
1.36 x 10
-4
14
ATENUACIÓN NATURAL EN EL ACUÍFERO YUCATECO
13
El monitoreo de la atenuación natural es apro-
piado solamente cuando su uso será el de proteger
la salud de los seres humanos y el medio ambiente
y será capaz de lograr los objetivos de remediación
específcos del sitio en cuestión en un tiempo ra
-
zonable (Clement
et al
. 2002). Las decisiones de
emplear la atenuación natural como un remedio o un
componente de remediación deben estar completa y
adecuadamente apoyadas con datos de caracteriza-
ción y análisis específcos del sitio.
Se deben utilizar tres clases de información es-
pecífca del sitio o “evidencias” en tal evaluación.
Estas son: (1) datos históricos de la química del
agua subterránea y/o del suelo que demuestren una
tendencia clara y signifcativa que la masa y/o la
concentración del contaminante están decayendo en
Oct-00
5
5.25
5.5
5.75
6
6.25
6.5
250
300
350
400
450
Distancia (m)
LnCl- [mg/l]
Abr-01
5
5.25
5.5
5.75
6
6.25
6.5
250
300
350
400
450
Distancia (m)
LnCl- [mg/l]
Jul-01
5
5.25
5.5
5.75
6
6.25
6.5
250
300
350
400
450
Distancia (m)
LnCl- [mg/l]
Oct-01
5
5.25
5.5
5.75
6
6.25
6.5
250
300
350
400
450
Distancia (m)
LnCl- [mg/l]
May-02
5
5.25
5.5
5.75
6
6.25
6.5
250
300
350
400
450
Distancia (m)
LnCl- [mg/l]
Oct-02
5
5.25
5.5
5.75
6
6.25
6.5
250
300
350
400
450
Distancia (m)
LnCl- [mg/l]
Fig. 5.
Gráfcas para el cálculo de la razón de cambio de decadencia. Se determina la pendiente de la línea que
mejor se ajuste a los puntos, la cual se multiplica por la velocidad del Fujo de agua subterránea en la zona
de estudio
R. González Herrera
et al.
14
puntos de monitoreo o de muestreo apropiados; (2)
datos hidrogeológicos o geoquímicos que puedan
utilizarse para demostrar indirectamente los tipos
de procesos de atenuación natural activos en el sitio
y la tasa en la cual tales procesos reducirán las con-
centraciones del contaminante a niveles requeridos;
y (3) datos de estudios de campo o microcosmos que
demuestren directamente la ocurrencia de un proceso
de atenuación natural particular en un sitio.
CONCLUSIONES
El impacto del lixiviado del basurero municipal
de Mérida no es evidente más allá de un kilómetro de
distancia del sitio; entonces, ocurre dilución y biode-
gradación en la pluma de contaminación conforme
migra gradiente abajo.
Se está dando un proceso de atenuación natural
en el sistema acuífero, dado que las relaciones de
carbón orgánico disuelto – cloruros disminuyen
gradiente abajo del fujo subterráneo. Esta relación
sería constante si el único proceso operante en el
acuífero fuera la dilución y no ocurriera atenuación
de los contaminantes.
Aunque se desarrolló para sitios contaminados
con combustibles, la metodología básica de utilizar
datos históricos, indicadores geoquímicos y de
razones de cambio y herramientas de modelación
puede aplicarse a otros tipos de sitios contamina-
dos. El análisis de los datos de tendencia de las
concentraciones puede ser similar para toda clase
de sitios, aunque se requerirán diferentes tipos de
análisis geoquímicos y de modelos de transporte de
solutos; es decir, el análisis será especíFco para el
sitio en cuestión.
AGRADECIMIENTOS
Al apoyo brindado para la realización de los pro-
yectos 1864-T9212 y 32489-T por el CONACyT y
el YUC-2002-C01-8724 por los Fondos Mixtos del
CONACyT y el Gobierno del Estado de Yucatán. A
los revisores anónimos cuyos comentarios enrique-
cieron sobremanera este documento.
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