EVALUACION DE LA CALIDAD DEL AGUA DE UN RIO URBANO: CUENCA ... Gonzalo.pdf · EVALUACION DE LA...
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A. Torres A. Las Catonas A. Los Berros A. Morón Cl. J. Ingenieros Cl. JL Suarez Pluvial Bancalari TDS 8% 8% 1% 39% 21% 19% 4% TSS 15% 26% 4% 18% 10% 26% 1% Fosfatos 3% 15% 3% 32% 20% 25% 2% Nitratos 3% 7% 1% 45% 25% 19% 1% Amonio 1% 12% 3% 46% 19% 15% 5% DBO 5% 16% 3% 40% 20% 12% 3% DQO 10% 11% 3% 38% 21% 15% 2% Ca2+ 5% 5% 1% 35% 30% 19% 4% Fe total 28% 38% 2% 10% 5% 11% 6% Cu Total 21% 11% 2% 22% 28% 12% 3% Cr Total 4% 1% 0% 67% 23% 3% 2% Mn Total 5% 19% 2% 24% 23% 20% 7% Ni Total 4% 5% 1% 19% 60% 8% 4% Pb Total 24% 18% 2% 17% 24% 12% 2% As Total 15% 19% 2% 29% 21% 11% 3% Sb Total 90% 1% 0% 3% 3% 3% 0% Referencias Primero Segundo Tercero Cuarto Estacion Lugar Verano Otoño Invierno Primavera Promedio E1 R. Reconquista (km 37,8) 30 35 26 34 24 E2 Pl. Bancalari 40 43 26 35 31 E3 Cl. J. L. Suarez 40 45 40 36 38 E4 Cl. J. Ingenieros 39 35 35 35 33 E5 A. Morón 36 41 31 39 31 E6 R. Reconquista (km 25,5) 38 39 31 41 30 E7 A. Los Berros 62 46 43 39 43 E8 R. Reconquista (km 17,9) 34 39 40 39 34 E9 A. Las Catonas 46 46 49 39 42 E10 R. Reconquista (km 15,6) 35 42 40 29 33 E11 A. Torres 64 39 46 39 37 E12 R. Reconquista (km 0) 77 92 73 69 73 EVALUACION DE LA CALIDAD DEL AGUA DE UN RIO URBANO: CUENCA MEDIA DEL RIO RECONQUISTA Gonzalo Nader 1,2 [email protected] (1) División Química del Agua y del Suelo, Gerencia de Química, Comisión Nacional de Energía Atómica (2) Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental (3IA), Universidad Nacional de San Martín RESUMEN RED DE MONITOREO Se diseñó e implementó una Red de Monitoreo de Calidad de Aguas basada en la determinación de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos requeridos por los Modelos de Calidad de Agua utilizados. Consta de 12 Estaciones de Muestreo (5 ubicadas sobre el río Reconquista y 7 sobre los afluentes de mayor impacto), tal como se observa en la Figura de la derecha. En este trabajo se presentan los resultados correspondientes a 6 campañas de monitoreo en la cuenca media del río Reconquista. Se ha obtenido, de esta forma, una base de datos ambiental (BDA) representativa de las diferentes estaciones del año que permite sustentar la aplicación de diferentes herramientas de análisis, índice de calidad de agua (ICA) y modelos de transporte de contaminantes. Mediante el análisis con el ICA y en conjunto con el resto de los parámetros ambientales se logró puntualizar los sectores del río más impactados y por lo tanto de mayor interés en un eventual proyecto de saneamiento. El análisis estadístico de la BDA permitió determinar el comportamiento espacial y temporal de los parámetros, como también identificar aquellos que se encuentran correlacionados. Los modelos de calidad de agua nos permitirán generar escenarios para evaluar la evolución de posibles tareas de saneamiento bajo diferentes condiciones meteorológicas. Una vez finalizadas las 6 campañas se cargaron los 2376 datos primarios generados en una base de datos ambiental (BDA) previamente diseñada teniendo en cuenta las características del sistema en estudio, los parámetros relevados y los requerimientos de las herramientas de análisis. Se midieron 30 parámetros en 6 campañas comprendidas entre el año 2009 y 2011, según se puede observar en la tabla de abajo. Habiéndose monitoreado: pH, conductividad eléctrica (CE), oxigeno disuelto (OD), temperatura del agua, turbidez, sólidos suspendidos totales (SST), caudal, DBO 5 , DQO, NO 3 - , NH 4 + , PO 4 3- , Ca 2+, coliformes fecales, y la concentración Li, Mg, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sr, Mo, Cd, Sn y Pb. BASE DE DATOS AMBIENTAL APORTES MASICOS INDICE DE CALIDAD DE AGUA COMPONENTES PRINCIPALES -4 -2 0 2 4 6 8 -4 -2 0 2 4 6 8 10 PC1 PC2 E1 E10 E11 E12 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 -4 -2 0 2 4 6 8 10 PC1 PC3 E1 E10 E11 E12 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 Los registros de la BDA formaron un cluster con las estaciones de monitoreo más contaminadas: E1, E2, E3, E4 y E5. TRABAJO A FUTURO El río Reconquista en su cuenca media ha perdido su apatitud para la protección de vida acuática debido a las descargas de efluentes cloacales e industriales sin el debido tratamiento. La calidad del agua en la estación E1 podría incrementarse de 24 a 72 si se llevaran a cabo acciones en lo que respecta a la planificación territorial y el uso del suelo (ej: plan de instalación de sistemas cloacales). MODELO HIDRODINÁMICO CAUDALES BASE MODELO HIDROLÓGICO DE CUENCA RESULTADOS DE LAS TAREAS DE CAMPO RESULTADOS DE LAS TAREAS DE ANALISIS RESULTADOS DE LAS TAREAS DE MODELADO CAMPAÑAS DE MONITOREO 1er Campaña 2da Campaña 3er Campaña 4ta Campaña 5ta Campaña 6ta Campaña Fecha 03/11/2009 11/05/2010 08/09/2010 01/03/2011 06/07/2011 11/10/2011 Estacion Primavera Otoño Invierno Verano Invierno Primavera MODELO REACTIVO CORRELACIÓN DE VARIABLES Las variables se agruparon en 3 clusters: > SST, Ti, Fe, Co, V, Cu, As, Mo y Pb: elementos constituyentes de los SST y metales cuyo transporte se encuentra asociado a los SST. > Li, Mg, Ca y Sr: cationes solubles fuertemente hidratados. Su principal origen se lo puede asociar al proceso de meteorización que sufren los suelos adyacentes al curso. > NH 4 + , CE, OD, PO 4 3- y DBO 5 : efluentes de origen domiciliario e industrial sin tratamiento. El aporte de contaminación al curso principal en la cuenca media del río Reconquista por parte de sus tributarios sigue el siguiente orden: arroyo Morón > canal José Ingenieros > canal José León Suárez > arroyo Torres > arroyo Las Catonas. Siendo los aportes del arroyo Los berros y del pluvial Bancalari despreciables frente a los anteriores. 100-95 Excelente 94-80 Bueno 79-65 Regular 64-45 Marginal 44-30 Pobre 29-0 Muy pobre Referencias Conceptualización Calibración Calibración • Sistema de una dimensión: homogeneidad vertical y lateral • Transporte advectivo preferencial • Afectado por 7 singularidades • Solo se tienen en cuenta caudales base de cada estación del año Conceptualización • Caracterizar material particulado suspendido y los sedimentos del Río Reconquista. • Caracterizar en laboratorio la interacción de los metales característicos de la contaminación del sistema con matriz sólida y compuestos orgánicos presentes en el cuerpo de agua. • Validar el modelo hidrodinámico del río Reconquista. • Calibrar y validar un Modelo de Calidad de Aguas Cuenca Media del Río Reconquista, que contemple el transporte de metales. • Generar escenarios de predicción con los modelos validados En la Figura de arriba se presenta el red de monitoreo establecida en la cuenca media del río Reconquista. Cuadro comparativo del aporte de contaminación al curso principal del río Reconquista entre los diferentes tributarios. Tabla con los resultados de la aplicación del ICA para cada estación de año y su promedio. Comparación entre los datos registrados de SDT (trazador conservativo) y los resultados simulados por el modelo. Esquema de las principales tareas de este trabajo. En verde se encuentran aquellas ya realizadas y en rojo las que faltan realizar. AGRADECIMIENTOS Este trabajo se pudo realizar gracias a una beca de ANPCyT y una beca de CONICET de tipo II. Fue financiado por la ANPCyT mediante el PICT07 01216, y recibió la colaboración de Gerencia Química de la CNEA. • 1 reservorio: dique Roggero. • 8 subcuencas • 1 sumidero: final de la cuenca. • El tipo de cobertura de la cuenca va desde Zona residencial alta a Zona residencial rural con valores de CN entre 85 y 65. • El porcentaje de área impermeable va desde 65 a 12 en áreas semi rurales. Comparación entre los datos registrados luego de un episodio de lluvia de 48 mm y los resultados simulados por el modelo. 0 2 4 6 8 10 12 R. Rec onquista (Km 0) A. Torres R. Rec onquista (Km 15,6) A. Las Catonas R. Reconquista (Km 17,9) A . Los Berros A . Moron Canales R. Rec onquista (Km 37,8) Caudal (m 3/s) Medido Simulado Río Reconquista (km 15,6) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 5 10 15 20 Evolución temporal (dias x 18) SDT (mg/L) Simulación Medicion Conceptualización Esquema de modelo conceptual del modelo reactivo: tiene en cuenta la interacción de los metales con los SST y los sedimentos del lecho.
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A. Torres A. Las
CatonasA. Los Berros A. Morón
Cl. J. Ingenieros
Cl. JL Suarez
Pluvial Bancalari
TDS 8% 8% 1% 39% 21% 19% 4%TSS 15% 26% 4% 18% 10% 26% 1%
Fosfatos 3% 15% 3% 32% 20% 25% 2%Nitratos 3% 7% 1% 45% 25% 19% 1%Amonio 1% 12% 3% 46% 19% 15% 5%
DBO 5% 16% 3% 40% 20% 12% 3%DQO 10% 11% 3% 38% 21% 15% 2%Ca2+ 5% 5% 1% 35% 30% 19% 4%
Fe total 28% 38% 2% 10% 5% 11% 6%Cu Total 21% 11% 2% 22% 28% 12% 3%Cr Total 4% 1% 0% 67% 23% 3% 2%
Mn Total 5% 19% 2% 24% 23% 20% 7%Ni Total 4% 5% 1% 19% 60% 8% 4%Pb Total 24% 18% 2% 17% 24% 12% 2%As Total 15% 19% 2% 29% 21% 11% 3%Sb Total 90% 1% 0% 3% 3% 3% 0%
Referencias Primero Segundo Tercero Cuarto
Estacion Lugar Verano Otoño Invierno Primavera PromedioE1 R. Reconquista (km 37,8) 30 35 26 34 24E2 Pl. Bancalari 40 43 26 35 31E3 Cl. J. L. Suarez 40 45 40 36 38E4 Cl. J. Ingenieros 39 35 35 35 33E5 A. Morón 36 41 31 39 31E6 R. Reconquista (km 25,5) 38 39 31 41 30E7 A. Los Berros 62 46 43 39 43E8 R. Reconquista (km 17,9) 34 39 40 39 34E9 A. Las Catonas 46 46 49 39 42
E10 R. Reconquista (km 15,6) 35 42 40 29 33E11 A. Torres 64 39 46 39 37E12 R. Reconquista (km 0) 77 92 73 69 73
EVALUACION DE LA CALIDAD DEL AGUA DE UN RIO URBANO: CUENCA MEDIA DEL RIO RECONQUISTA
Gonzalo Nader1,2
[email protected](1) División Química del Agua y del Suelo, Gerencia de Química, Comisión Nacional de Energía Atómica
(2) Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental (3IA), Universidad Nacional de San Martín
RESUMENRED DE MONITOREO
Se diseñó e implementó una Red de Monitoreo de Calidad de Aguas basada en la determinación de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos requeridos por los Modelos de Calidad de Aguautilizados. Consta de 12 Estaciones de Muestreo (5 ubicadas sobre el río Reconquista y 7 sobre los afluentes de mayor impacto), tal como se observa en la Figura de la derecha.
En este trabajo se presentan los resultados correspondientes a 6campañas de monitoreo en la cuenca media del río Reconquista. Se ha obtenido, de esta forma, una base de datos ambiental (BDA) representativa de las diferentes estaciones del año que permite sustentar la aplicación de diferentes herramientas de análisis, índice de calidad de agua (ICA) y modelos de transporte de contaminantes. Mediante el análisis con el ICA y en conjunto con el resto de los parámetros ambientales se logró puntualizar los sectores del río más impactados y por lo tanto de mayor interés en un eventual proyecto de saneamiento. El análisis estadístico de la BDA permitió determinar el comportamiento espacial y temporal de los parámetros, como también identificar aquellos que se encuentran correlacionados. Los modelos de calidad de agua nos permitirán generar escenarios para evaluar la evolución de posibles tareas de saneamiento bajo diferentes condiciones meteorológicas.
Una vez finalizadas las 6 campañas se cargaron los 2376 datos primariosgenerados en una base de datos ambiental (BDA) previamente diseñada teniendo en cuenta las características del sistema en estudio, los parámetros relevados y los requerimientos de las herramientas de análisis.
Se midieron 30 parámetros en 6 campañas comprendidas entre el año 2009 y 2011, según se puede observar en la tabla de abajo. Habiéndosemonitoreado: pH, conductividad eléctrica (CE), oxigeno disuelto (OD), temperatura del agua, turbidez, sólidos suspendidos totales (SST), caudal, DBO5, DQO, NO3
-, NH4+, PO4
3-, Ca2+, coliformes fecales, y la concentración Li, Mg, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sr, Mo, Cd, Sn y Pb.
BASE DE DATOS AMBIENTAL
APORTES MASICOS INDICE DE CALIDAD DE AGUA
COMPONENTES PRINCIPALES
-4
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0
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-4 -2 0 2 4 6 8 10
PC1
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PC1
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E1 E10
E11 E12
E2 E3
E4 E5
E6 E7
E8 E9
Los registrosde la BDA formaron un cluster con lasestaciones de monitoreo máscontaminadas: E1, E2, E3, E4 y E5.
TRABAJO A FUTURO
El río Reconquista en su cuenca media ha perdidosu apatitud para la protección de vida acuáticadebido a las descargas de efluentes cloacales e industriales sin el debido tratamiento. La calidad del agua en la estación E1 podría incrementarse de 24 a 72 si se llevaran a cabo acciones en lo querespecta a la planificación territorial y el uso del suelo (ej: plan de instalación de sistemas cloacales).
MODELO HIDRODINÁMICOCAUDALES BASE MODELO HIDROLÓGICO DE CUENCA
RESULTADOS DE LAS TAREAS DE CAMPO
RESULTADOS DE LAS TAREAS DE ANALISIS
RESULTADOS DE LAS TAREAS DE MODELADO
CAMPAÑAS DE MONITOREO
1er Campaña 2da Campaña 3er Campaña 4ta Campaña 5ta Campaña 6ta CampañaFecha 03/11/2009 11/05/2010 08/09/2010 01/03/2011 06/07/2011 11/10/2011
Estacion Primavera Otoño Invierno Verano Invierno Primavera
MODELO REACTIVO
CORRELACIÓN DE VARIABLESLas variables se agruparon en 3 clusters:> SST, Ti, Fe, Co, V, Cu, As, Mo y Pb: elementos constituyentes de los SST y metales cuyo transporte se encuentraasociado a los SST.
> Li, Mg, Ca y Sr: cationes solubles fuertemente hidratados. Su principal origen se lo puede asociar al proceso de meteorización que sufren los suelos adyacentes al curso.
> NH4+, CE, OD, PO4
3- y DBO5: efluentes de origendomiciliario e industrial sin tratamiento.
El aporte de contaminación al curso principal en la cuenca media del río Reconquista por parte de sustributarios sigue el siguiente orden: arroyo Morón > canal José Ingenieros > canal José León Suárez > arroyo Torres > arroyo Las Catonas. Siendo los aportes del arroyo Los berros y del pluvial Bancalari despreciablesfrente a los anteriores.
100-95 Excelente 94-80 Bueno 79-65 Regular 64-45 Margi nal 44-30 Pobre 29-0 Muy pobreReferencias
Conceptualización Calibración Calibración• Sistema de una dimensión: homogeneidad vertical y lateral• Transporte advectivopreferencial• Afectado por 7 singularidades• Solo se tienen en cuenta caudales base de cada estación del año
Conceptualización
• Caracterizar material particulado suspendido y los sedimentos del Río Reconquista.• Caracterizar en laboratorio la interacción de los metales característicos de la contaminación del sistema con matriz sólida y compuestos orgánicos presentes en el cuerpo de agua.• Validar el modelo hidrodinámico del río Reconquista.• Calibrar y validar un Modelo de Calidad de Aguas Cuenca Media del Río Reconquista, que contemple el transporte de metales.• Generar escenarios de predicción con los modelos validados
En la Figura de arriba se presenta el red de monitoreo establecida en la cuenca media del río Reconquista.
Cuadro comparativo del aporte de contaminación al curso principal del río Reconquista entre los diferentes tributarios.
Tabla con los resultados de la aplicación del ICA para cada estación de año y su promedio.
Comparación entre los datos registrados de SDT (trazador conservativo) y los resultados simulados por el modelo.
Esquema de las principales tareas de este trabajo. En verde se encuentran aquellas ya realizadas y en rojo las que faltan realizar.
AGRADECIMIENTOSEste trabajo se pudo realizar gracias a una beca de ANPCyT y una beca de CONICET de tipo II. Fue financiado por la ANPCyT mediante el PICT07 01216, y recibió la colaboración de Gerencia Química de la CNEA.
• 1 reservorio: dique Roggero.• 8 subcuencas• 1 sumidero: final de la cuenca.• El tipo de cobertura de la cuenca va desde Zona residencial alta a Zona residencial rural con valores de CN entre 85 y 65.• El porcentaje de área impermeable va desde 65 a 12 en áreas semi rurales.
Comparación entre los datos registrados luego de un episodio de lluvia de 48 mm y los
resultados simulados por el modelo.
0
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R.Reconquista
(Km 0)
A. Torres R.Reconquista
(Km 15,6)
A. LasCatonas
R.Reconquista
(Km 17,9)
A. LosBerros
A. Moron Canales R.Reconquista
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Río Reconquista (km 15,6)
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Simulación Medicion
Conceptualización
Esquema de modelo conceptual del modelo reactivo: tiene en cuenta la interacción de los metales con los SST
y los sedimentos del lecho.
