X CONGRESO NACIONAL DE AGUAS SUBTERRÁNEAS 14 – 16 Octubre de 2015. Ixtapa, Zihuatanejo, Gro.

FLÚOR, AGUA SUBTERRÁNEA Y DEPÓSITOS MINERALES EN EL NORTE DE MÉXICO

María Socorro Espino Valdés, Alba Yolanda Précoma, Adán Pinales, Humberto Silva, María de Lourdes Villalba y Rodrigo De la Garza

Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Chihuahua

F18.9

N

-1 0 9

-1 0 9

-1 0 8

-1 0 8

-1 0 7

-1 0 7

-1 0 6

-1 0 6

-1 0 5

-1 0 5

-1 0 4

-1 0 4

2 6 2 6

2 7 2 7

2 8 2 8

2 9 2 9

3 0 3 0

3 1 3 1

Fuente: CNA

N

60 0 60 120 Kilometers

Acuíferos sobreexplotadosAS C ENSION

BAJ A BABIC ORA

CASAS GRANDE S

CHIHUAHUA-SACRAMENTO

CUAUHTEMOC

FLORES MAGON-VILLA AHUMADA

JIMENEZ-CAMARGO

LAGUNA LA VIEJ A

PAR RAL-VALLE DEL VERANO

TABALAOPA-ALDAMA

VALLE DE J UAR EZ

Acuíferos sobreexplotados localmenteBUENAVENTURA

EL SAUZ-EN CINI LLAS

JANOS

LOS JUNCOS

MEOQUI-D ELICIAS

PALOMAS-GUADALUPE VI CTORIA

Plano No. 1 (acuif)

SOBREEXPLOTACIÓN DE ACUÍFEROS

SOBREEXPLOTACIÓN DE ACUÍFEROS

Descenso en niveles piezométricosDescenso en niveles piezométricos

Aumento en costos de explotaciónAumento en costos de explotación

Deterioro de la calidad del aguaDeterioro de la calidad del agua

Modificaciones en el régimen de los ríosModificaciones en el régimen de los ríos

Salinización de suelosSalinización de suelos

Desertización progresivaDesertización progresiva

Inducción de hundimientosInducción de hundimientos

Cambios en las propiedades de los acuíferos

Cambios en las propiedades de los acuíferos

Abandono de pozosAbandono de pozos

Presencia del flúor en el agua subterránea del Estado Presencia del flúor en el agua subterránea del Estado de Chihuahuade Chihuahua

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N

60 0 60 120 180 Kilometers

Concentracion de fluor

> 6 mg/lt#

4 - 6 mg/lt#

2.5 - 4 mg/lt#

1.5 - 2.5 mg/lt#

Concentración de fluor

FLÚOR

• El flúor frecuentemente se asocia con la presencia de hidrotermalismo y la actividad volcánica; es común encontrarlo en las aguas subterráneas de regiones desérticas

• En altas concentraciones en

el agua de consumo provoca

fluorosis dental y ósea.

F18.9

Fuentes de flúor

• Rocas de origen volcánico, sedimentario y metamórfico (fluorita: CaF2; fluoroapatita: Ca5(PO4)3F; apatita)

• Aguas hidrotermales

• Actividades industriales (manufactura de acero, Cu y Ni; fertilizantes, cerámicas, curtiduría, etc.)

SU PRESENCIA EN EL AGUA SE VE FAVORECIDA POR LA EXISTENCIA DE SUELOS ARCILLOSOS

Factores hidrogeológicos que determinan la concentración de minerales en el agua subterránea

• CLIMA. Controla la cantidad de agua en el sistema

• GEOMORFOLOGÍA. Determina los límites de los sistemas. Es considerada como la fuente de energía del flujo subterráneo

• GEOLOGÍA. Determina los patrones de flujo y la geoquímica del agua

Distribución de flúor en el mundo

Presencia del flúor en el agua subterránea del Estado Presencia del flúor en el agua subterránea del Estado de Chihuahuade Chihuahua

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N

60 0 60 120 180 Kilometers

Concentracion de fluor

> 6 mg/lt#

4 - 6 mg/lt#

2.5 - 4 mg/lt#

1.5 - 2.5 mg/lt#

Concentración de fluor

Afloramientos de rocas volcánicas en el Estado de Chihuahua

Objetivo

Determinar el origen, contenido de fluoruros, así como la composición hidrogeoquímica de las fuentes de suministro de agua potable en los siguientes acuíferos del estado de Chihuahua:

•Flores Magón-Villa Ahumada •Laguna La Vieja•Buenaventura •Casas Grandes

Características de la zona

• Región hidrográfica RH34 (Cuencas Cerradas del Norte)

• Clima extremoso favorecido por la presencia de la SMO - BWkw subtipo muy seco templado - BSokw subtipo seco templado

• Isoyetas de 300 a 500 mm anuales

• Formación escasa de suelo con vegetación pobre

• Pastizales naturales, halófilos e inducidos

(45%)

• Matorral desértico (25%)

• En SMO se encuentran bosques de encino y pino (15%)

• Agricultura de riego (5%)

• Zonas urbanas (0.3%)

Topografía

Hidrografía

HidrogeologíaDentro de los acuíferos Casas Grandes, Buenaventura, Laguna La Vieja y Flores Magón-Villa Ahumada se encuentran materiales conosolidados y no consolidados, con permeabilidades bajas, medias o altas.

•En la SMO prevalecen materiales consolidados en rocas de composición andesítica-basáltica. La lluvia es transportada y depositada desde el frente de montaña a los acuíferos.

•En valles y llanuras prevalecen materiales no consolidados: - Baja permeabilidad: suelos limo-arcillosos en zonas de inundación con pendientes muy bajas

- Permeabilidad media: depósitos de origen aluvial. Predominan sedimentos de textura mediana a gruesa (unidad geohidrológica más importante en la zona)

- Alta permeabilidad en acuífero FM-VA y un área pequeña del acuífero Buenaventura (zonas desérticas)

Geología local

• Rocas ígneas extrusivas (35%)

• Rocas sedimentarias (23%)

• Suelos (42%)

• Sierras con rocas de origen volcánico (feldespatos, piroxenos, amphibolitas)

• Suelos alcalinos favorables a la disolución de F

• Algunos paquetes de calizas asociados a la Formación Aurora

. Buenaventura

.Nuevo Casa Grandes

. M. Ahumada

Ojo Caliente

106°40'0"W

106°40'0"W

107°5'0"W

107°5'0"W

107°30'0"W

107°30'0"W

107°55'0"W

107°55'0"W

108°20'0"W

108°20'0"W

30°50'0"N 30°50'0"N

30°25'0"N 30°25'0"N

30°0'0"N 30°0'0"N

29°35'0"N 29°35'0"N

º

Geología Local acuif_alba

KsAr-Cgp

KiCz

KiCz-Lu

KiLu-Ar

KsCg

KaCz

TB

Qhoal

QhoCgp

Qhoeo

Qhola

TA

TB

T-Bva

TD

TGr

TLa

ToMz

T Rd-Ta

ToSi

T Sk-Hf

TTi

ToTq

T-Cgp

To-Bva

ToR

ToTR-Ig

ToTa

TsB

TsAr-Cgp

Simbología:

Fuente: SEMARNAT (n.d)Editado por: Alba Précoma Mojarro

FIGURA 4.3

Fallas y minas

• Fallas y fracturas cercanas a los límites de los acuíferos

• Minas y yacimientos minerales dentro del mismo patrón de fracturas

• Depósitos ricos en Pb, Zn, Ag, Cu, Au y Fe que se correlacionan positivamente con la presencia de F

• Hidrotermalismo (Ojo Caliente) Flúor = 7.5 mg/l

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106°15'0"W

106°15'0"W

106°40'0"W

106°40'0"W

107°5'0"W

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107°30'0"W

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107°55'0"W

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108°20'0"W

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30°50'0"N

30°50'0"N

30°25'0"N

30°25'0"N

30°0'0"N

30°0'0"N

29°35'0"N

29°35'0"N

!! minas

Zonas_Potenciales

Dolina

Falla_rumbo

Falla_Normal

Falla_N_Inferida

Fractura

Metamórfica

Suelo

Sedimentaria

Ígnea extrusiva

Ígnea intrusiva

º

Buenaventura

Minas y Geología digitalizada escala 1:250000 por SEMARNAT (n.d)Fallas y Cartas geológicas escala 1:250000, SGM (1998, 1998b, 1999 y 2002)EDITADO POR: Alba Précoma Mojarro

M. Ahumada

N. CasasGrandes

SulfurosAg, Pb

SulfurosAg, Pb, Zn

SulfurosAg, Zn, Au

SulfurosPb, Zn, Au

SulfurosZn, Pb

SulfurosZn, Pb, Au

SulfurosAu, Ag, Cu

SulfurosCu, Au

SulfurosAu, Ag, Pb

OxidosMn

SulfurosAg, Pb

SulfurosAg, Pb

Ag

Oxidos Ag

Oxidos Mn

Oxidos Mn

Oxidos Ag, Pb, Fe

Ag, Pb

Sulfuros(Oxidación y silificación)

SulfurosPb, Zn

SulfurosPb, Zn

SulfurosCu,Pb, Zn

Zn, Pb

Cu, Ag, Zn

Oxidos Au

SulfurosPb, Zn

SulfurosPb, Zn

CarbonatosCu, Au Cu

Ag, Zn, Pb

Au

Pb, Zn

(Oxidación y silificación)

Simbología: Presencia de Fallas y Minas correlacionadas con la alta concentración de Fluoruros

Figura 4.4:

Fuentes:

Puntos de muestreo

RESULTADOS

Caracterización hidrogeoquímica

Familias de agua dominantes:

•Grupo 1: Sulfatadas cálcicas o cálcico-sódicas•Grupo 2: Sulfatadas-bicarbonatadas sódicas•Grupo 3: Bicarbonatadas cálcicas o cálcico-sódicas• Grupo 4: Bicarbonatadas sódicas o sódico-cálcicas•Grupo 5: Bicarbonatadas sódico-cálcicas o sódicas•Grupo 6: Bicarbonatadas sódico-cálcicas •Grupo 7: Bicarbonatadas sódicas •Grupo 8: Bicarbonatadas cálcicas o cálcico-sódicas

Nivel de saturación con respecto a la fluorita (CaF2)

Correlación positiva de F- con la presencia de As

Presencia de flúor (resultados)

• Número de muestras analizadas: 75.

• El 77.6% (59 muestras) superan el LMP por la NOM (1.5 mg/l)

• La mayoría de las muestras se encuentran en el rango de 2-4 mg/l. Media: 3.57 mg/l Desviación estándár: 3.55 mg/l

Isolíneas de concentración de fluoruros

Isolíneas de concentración de sodio

Isolíneas de concentración de arsénico

Presencia de flúor (resultados)

• Concentraciones de F- aumentan hacia el centro de los valles en cada acuífero

• Origen de flúor en agua subterránea:

lixiviado de rocas volcánicas y zonas mineras ubicadas dentro de las serranías. También existe un área hidrotermal

Zonas potenciales y presencia de flúor

Zonificación del flúor

Conclusiones• El agua subterránea en la zona se origina por la precipitación

pluvial y los escurrimientos superficiales y sub-superficiales provenientes de las sierras aledañas que favorecen la recarga

• Las características hidrogeoquímicas, incluída la presencia en altas concentraciones de flúor se relaciona con la litología, el clima y la geomorfología del área

• El carácter preferentemente alcalino del agua y de los materiales por donde ésta circula ha favorecido la disolución del flúor, obteniendo como resultado su movilidad dentro del agua subterránea

TRATAMIENTO PARA ELIMINACIÓN DEL FLÚORTRATAMIENTO PARA ELIMINACIÓN DEL FLÚOR

• PROCESOS ESPECÍFICOS AVANZADOSPROCESOS ESPECÍFICOS AVANZADOS

•

• Alúmina ActivadaAlúmina Activada

• Intercambio IónicoIntercambio Iónico

• Filtración con Carbón ActivadoFiltración con Carbón Activado

• Ósmosis InversaÓsmosis Inversa

• Sulfato de AluminioSulfato de Aluminio

• PROCESOS ESPECÍFICOS AVANZADOSPROCESOS ESPECÍFICOS AVANZADOS

•

• Alúmina ActivadaAlúmina Activada

• Intercambio IónicoIntercambio Iónico

• Filtración con Carbón ActivadoFiltración con Carbón Activado

• Ósmosis InversaÓsmosis Inversa

• Sulfato de AluminioSulfato de Aluminio

SISTEMAS DE TRATAMIENTO MEDIANTE ÓSMOSIS SISTEMAS DE TRATAMIENTO MEDIANTE ÓSMOSIS INVERSAINVERSA

Etapas del proceso:

• . . CloraciónCloración

• . . Remoción de sólidosRemoción de sólidos

• · · Eliminación de durezaEliminación de dureza

• · · Desmineralización (ósmosis inversa)Desmineralización (ósmosis inversa)

• · · DesinfecciónDesinfección

• . . CloraciónCloración

• . . Remoción de sólidosRemoción de sólidos

• · · Eliminación de durezaEliminación de dureza

• · · Desmineralización (ósmosis inversa)Desmineralización (ósmosis inversa)

• · · DesinfecciónDesinfección

SISTEMA DE DESALINIZACIÓNSISTEMA DE DESALINIZACIÓNSISTEMA DE DESALINIZACIÓNSISTEMA DE DESALINIZACIÓN

TANQUE DE DEPOSITO HIDRONEUMATICO

FILTRO ARENAY CARBÓN FILTRO DE

RESINAS

TANQUE DEDEPOSITO

LLENADO DEGARRAFONES

CN

TANQUE DESALMUERA

AL DRENAJE

RECHAZO AL DRENAJE

MC

CLORO AGUA CRUDA

MC MEDIDOR DE CONDUCTIVIDAD

CONTROL DE NIVEL

CN

CN

CP

CP

CP CONTROL DE PRESIÓN

Acuífero No. de plantas

• Buenaventura 4• Casas Grandes 9• Flores Magón-Ahumada 11

GRACIAS