Ecologa Austral 15:59-71. Junio 2005Asociacin Argentina de Ecologa

Caractersticas fsico-qumicas, capacidad buffer yestablecimiento de la linea base ambiental del Ro Grande,

San Luis, Argentina

MARCELA A GARBAGNATI, PATRICIA S GONZLEZ, ROSA I ANTN &MIGUEL A MALLEA

Facultad de Qumica, Bioqumica y Farmacia, Universidad Nacional de San Luis, San Luis. Argentina

RESUMEN. Los objetivos del trabajo fueron la caracterizacin fsico-qumica, el estudio de la capaci-dad buffer y el establecimiento de la lnea base ambiental del Ro Grande, San Luis, Argentina.Los parmetros fsico-qumicos se obtuvieron en tres zonas de muestreo (RG1, RG2 y RG3) du-rante los aos 1997, 1998 y 1999. Los valores encontrados para los diferentes parmetros anali-zados (indicando valores del rango para cada caso) fueron: conductividad 213.14 158.48 uS/cm;dureza 115.51 103. 65 mg/L CaCO3; alcalinidad total 131.61 82.28 mg/L CaCO3; pH de 7.78 7.67;Na 26.46 16.08 mg/L; Ca 36.62 - 31.91 mg/L; Mg 5.83 - 5.80 mg/L; HCO3

- 151.47 94.70 mg/L;SO4

= 14.41- 12.83 mg/L; Cl- 29.87 27.59 mg/L; NO3- 0.43 0.27 mg/L; PO4

3- 25.65 10.31 g/L;DQO 3.58 4.05 mg/L O2. El agua present una excelente calidad para diversos usos, como re-creacin, vida acutica y bebida humana; con los valores de los parmetros analizados no sobrepa-sando, en ningn caso, los recomendados por los organismos internacionales (EPA 2002). Losparmetros analizados no presentaron diferencias significativas con respecto a las pocas demuestreo (de lluvia y de sequa), pero s en los valores de conductividad y DQO (P < 0.05). Elagua, de acuerdo a los iones mayoritarios, se clasifica como bicarbonatada clcica. El principalresponsable del equilibrio cido base es el HCO3

-. Se calcularon los valores de ndice buffer paradistintos valores de pH. La baja concentracin de bicarbonato evidencia la escasa capacidad bufferdel sistema que implica una elevada vulnerabilidad intrnseca. Esta caracterizacin fsico-qumicase considera como la condicin ambiental base del sistema, debido a la escasa influencia antropognicay a la constancia de las concentraciones obtenidas en los parmetros analizados.

[Palabras clave: calidad de agua, ndice buffer]

ABSTRACT. Physicochemical characteristics, buffer capacity and determination of the environmen-tal base line of the River Grande, San Luis, Argentina: The purposes of the study were todeterminate the physicochemical characteristics of the River Grande (Province of San Luis, Argenti-na), study its buffer capacity and establish the environmental base line. Physicochemical parameterswere obtained in three sample areas (RG1, RG2 and RG3) during 1997, 1998 and 1999. The valuesfound for the different parameters were (rate values for each case are indicated): conductivity213. 14 158. 47 uS/cm; hardness 115.51 103.65 mg/L CaCO3; total alkalinity 131.61 82.28 mg/L CaCO3;pH of 7.78 7.67; Na 26.46 16.08 mg/L; Ca 36.62 31.91 mg/L; Mg 5.83 5.80 mg/L;HCO3

- 151.47 94.70 mg/L; SO4

= 14.41 12.83 mg/L; Cl- 29.87 27.59 mg/L; NO3- 0.43 0.27 mg/L;

PO43- 25.65 10.31 ppb; DQO 358 4.05 mg/L O2. Results suggest that the analyzed water is

adequate for various uses, such as recreational, aquatic life and human consumption; the valuesof the analyzed parameters did not exceed, in any case, the values recommended by internationalentities. The different analyzed parameters did not show significant differences in relation tosample seasons (rainy and dry) but to conductivity and DQO (P < 0.05). According to its main

Recibido: 14 de octubre de 2003; Fin de arbitraje: 10 dediciembre de 2003; Revisin recibida: 12 de abril de 2004;Segunda revisin recibida: 14 de junio de 2004; Aceptado:28 de julio de 2004

Fac. de Qumica, Bioqumica y Farmacia. Univ.Nacional de San Luis. Chacabuco y Pedernera. 5700San Luis. Argentina. TE 02652425385.mmallea@unsl.edu.ar

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ions, the water can be classified as containing calcium bicarbonate, being HCO3- the main

responsible for the base acid equilibrium. The values of buffer index for different pH values werecalculated. The low bicarbonate concentration shows the limited buffer capacity of the systemwhich in turn involves a high intrinsic vulnerability. This physicochemical characterization isconsidered as the base environmental condition of the system due to the limited anthropogenicinfluence and the constant concentrations obtained in the analyzed parameters.

[Keywords: water quality, buffer index]

INTRODUCCIN

El establecimiento de la calidad qumica delagua se basa en su comparacin con indicado-res comunes de acuerdo con los requerimientosde uso de dicha agua. Sin embargo, cuando setrata de gestionar un acufero de forma sosteni-ble, es necesario tener en cuenta la tendenciaen la evolucin de la calidad del agua y, en ca-so necesario, tomar medidas para frenar dichatendencia e incluso invertirla. Para ello es nece-sario tener la referencia de la calidad inicial onatural, que constituye el objetivo a alcanzar.Asimismo, cuando se desea realizar un moni-toreo de aguas superficiales o subterrneas esnecesario definir el punto de partida contrael cual se compararn los valores de los dife-rentes parmetros que sern controlados oseguidos durante el monitoreo, y esto imponeen primer trmino contar con al menos unazona en la cual el sistema en estudio se presentecon la calidad natural o en su estado naturalprstino tal que sirva para el establecimientode la lnea base. De la misma forma, ante unacufero contaminado las medidas a adoptartendrn como objetivo el recuperar dicha cali-dad de referencia o calidad de base. As pues,el establecer la lnea de base o de referencia dela calidad natural del agua, es un elemento es-tratgico fundamental para la gestin sosteni-ble del recurso (CEC, Commission of EuropeanCommunities, com. pblica).

Una de las principales dificultades con la quese encuentran los investigadores, sobre todolos de pases altamente desarrollados, es laimposibilidad de contar con este tipo de zo-nas. Este punto podra ser subsanado si se di-spone de la suficiente informacin histrica,que permita el establecimiento de esta lneabase y, a partir de esta informacin, disearacciones tendientes a corregir las causas de lacreciente contaminacin de los distintos siste-

mas. Como en la Repblica Argentina, y sobretodo en la provincia de San Luis, existen toda-va zonas en las cuales no se visualiza unamodificacin marcada debida a la accinantropognica, y atendiendo a la importanciadel establecimiento de la denominada condi-cin ambiental base, este grupo de investiga-cin ha priorizado la realizacin de estudiosde caracterizacin de sistemas hdricos en losque pueda determinarse la calidad naturalcomo objetivo fundamental.

El conocimiento del punto de partida permiti-r el diseo de redes de monitoreo, realizandouna vigilancia de la calidad del agua, de mane-ra tal de colaborar con el uso sostenible delrecurso. Si bien no hemos encontrado referen-cias bibliogrficas que informen como procederpara establecer esta lnea base o fondo qumi-co, existe informacin en la cual se mencionaque este tipo de estudios se basa en la distribu-cin estadstica de indicadores comunes, tantode elementos mayoritarios como minoritarios(UNESCO, com. pblica). Es importante recal-car que la lnea base no incorpora la medicinde las descargas industriales porque la ubica-cin de las estaciones esta establecida con elobjetivo de medir la calidad de las aguas y sedi-mentos naturales. El seguimiento de los conta-minantes emitidos por las actividades huma-nas especificas y la localizacin de focos decontaminacin se puede hacer mediante moni-toreos puntuales en sitios estratgicos, espe-cialmente en los puntos de descargas indus-triales y domiciliares.

Para determinar la calidad del agua se debenestudiar las caractersticas fsico-qumicas dela misma. El agua superficial est influenciadapor la composicin de los terrenos que atravie-sa, de la misma forma que las caractersticasqumicas de las aguas subterrneas estn muyinfluenciadas por el sistema de flujo y por lalitologa del acufero. El agua en su transito

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por diferentes zonas sufre una serie de proce-sos modificadores de su qumica (intercambioinico con arcillas que aumentan su contenidoen sodio y reducen el de calcio y/o magnesio,hidrlisis de silicatos con precipitacin de SiO2y neoformacin de arcillas, precipitacin decarbonatos que disminuyen el contenido encalcio y magnesio, mezcla de aguas de distintostipos, afluentes, reduccin de sulfatos, etc.), quese traducen en general en modificaciones delpH, del contenido de alcalinotrreos, de SiO2 yde los slidos totales disueltos (Moreno deGuerra & Lpez Vera 1979).

Las partculas en suspensin o la turbidezen el agua son producto de la contaminacinque se puede definir como la presencia en unmedio gaseoso, liquido o slido de cuerposextraos a la naturaleza del mismo, siendo supresencia inadecuada o perjudicial para el fina que va destinado. El origen de esta contami-nacin es muy variado, y de forma muy brevepodemos clasificarlo como: area (atmsfera),acutica (hidrosfera), terrestre (edafsfera) yde los seres vivos (biosfera).

Una de los parmetros importantes a estu-diar, debido a las interacciones con varios pro-cesos que ocurren en un medio acuoso, es laalcalinidad, que segn RodrguezMellado &Marin Galvin (1999), es la capacidad neutrali-zante de un sistema acuoso en el caso de queel punto final de la valoracin cido-basecoincidiese con el punto de equivalencia delanhdrido carbnico. Dado que la alcalinidadde aguas superficiales est determinada gene-ralmente por el contenido de carbonatos, bicar-bonatos e hidrxidos, sta se toma como unindicador de dichas especies inicas. No ob-stante, algunas sales de cidos dbiles comoboratos, silicatos, nitratos y fosfatos puedentambin contribuir a la alcalinidad cuandoestn presentes. El bicarbonato constituye laforma qumica de mayor contribucin a la alca-linidad. Dicha especie inica es particular-mente importante cuando hay gran actividadfotosinttica de algas o cuando hay descargasindustriales en un cuerpo de agua. La alcalini-dad no slo representa el principal sistemaamortiguador del agua dulce, sino que tambindesempea un rol principal en la productivi-dad de cuerpos de agua naturales, sirviendocomo una fuente de reserva para la fotosntesis.Histricamente, la alcalinidad ha sido utiliza-

da como un indicador de la productividad delagos y ros caudalosos, donde niveles dealcalinidad altos indicaran una productivi-dad alta y viceversa (Margalef 1993). Dichacorrelacin se debe, en parte, a que la disponi-bilidad del carbono es mayor a mayor alcalini-dad, y tambin al hecho de que las rocas sedi-mentarias que contienen carbonatos a menu-do contienen tambin concentraciones relati-vamente altas de nitrgeno y fsforo (en com-paracin con el granito, otras rocas gneas yregiones donde el lecho rocoso ha sido desgas-tado y lavado, los cuales generalmente contie-nen bajas concentraciones de estos dos nu-trientes limitantes y del CaCO3).

La alcalinidad tiene interacciones importan-tes con los procesos de fotosntesis y respira-cin celular; en realidad estos procesos en unmedio acuoso se hallan esencialmente domina-dos por el uso y produccin de dixido decarbono. De acuerdo a RodrguezMellado &Marin Galvin a un pH comprendido entre 6.5y 8.5 la inclusin de fsforo y nitrgeno en laecuacin general para la fotosntesis y larespiracin (Frmula de Redfield) tiene unaescasa influencia sobre el valor de pH, ya queel dixido de carbono regir de forma dominan-te el efecto cido-base. Si el bicarbonato es laespecie mayoritaria, el consumo de anhdridocarbnico implicara un aumento de pH, ysera independiente de que el carbono consu-mido por el fitoplancton se encontrase comodixido, carbonato o bicarbonato. Lo que indu-dablemente ocurre es que la magnitud de lavariacin estara influida por la fuente de nitr-geno disponible; tanto es as que cuando lafuente de nitrgeno es nitrato, la alcalinidaddel agua aumentar a razn de 0.16 equivalen-tes por mol de carbonato fijado, y cuando lafuente de nitrgeno es amonio, la alcalinidaddel agua disminuir a razn de 1.14 equivalen-tes por mol de carbonato fijado. Es decir, que sila actividad fotosinttica consume nitratosimplicara un mayor aumento de alcalinidadque si se realizara consumiendo amoniaco.Para el caso de los otros procesos microbiolgi-cos, como son la reduccin de sulfatos, la fija-cin de nitrgeno atmosfrico, la nitrificaciny desnitrificacin y la metanognesis, tambintienen influencia sobre el equilibrio cido- base,tanto es as que la alcalinidad se incrementara razn de dos equivalentes por mol de sulfatoreducido; de 0.13 equivalentes por mol de

nitrgeno fijado y de un equivalente por molde nitrato reducido; o bien habra una disminu-cin de la alcalinidad en razn de dos equiva-lentes por mol de amonio oxidado. Los carbona-tos y bicarbonatos presentes en el agua dulcese originan generalmente del desgaste y disolu-cin de rocas en la cuenca que contienen carbo-natos tales como la piedra caliza. A pesar deque la piedra caliza no es muy soluble en aguapura, su disolucin es promovida por la pre-sencia de CO2 disuelto en el agua (CO2 atmosf-rico o CO2 generado en sedimentos ricos enmateria orgnica). El CO2 reacciona con el aguapara generar pequeas cantidades de cidocarbnico, el cual disuelve entonces las rocasde carbonato en la cuenca, lo que a su vezcontribuye a la alcalinidad del agua. Ros ylagos ubicados en regiones donde abundanlas calizas presentan una alcalinidad alta, aligual que una capacidad amortiguadoraelevada. En regiones donde el lecho rocoso estcompuesto mayormente de granito y otrasrocas gneas pobres en carbonatos, general-mente encontramos lagos y corrientes con unaalcalinidad baja y una pobre capacidad amor-tiguadora. Dichos cuerpos de agua son a menu-do ms susceptibles o presentaran una vulne-rabilidad especfica elevada al impacto de lalluvia cida. Otras zonas donde encontramoslagos y corrientes con baja alcalinidad son losque se encuentran en reas que reciben unaprecipitacin abundante. En dichas reas, lamayora de los carbonatos expuestos y disponi-bles son disueltos y o lavados a lo largo deltiempo.

La capacidad amortiguadora de un sistemaes factible de medirse mediante el clculo delndice buffer () (Butler 1964), el cual matemti-camente esta definido por la siguiente expre-sin: = (C/ pH); donde C es la molaridadde cido o base fuerte necesaria para produciruna modificacin del pH en una unidad. Indu-dablemente, el sistema carbonato bicarbonatoes quien regula el pH de tal forma que pequeasvariaciones en la concentracin de carbonato/bicarbonato no afectan el valor del mismo. Ala capacidad buffer que relaciona el pH y laalcalinidad, se puede asociar a la vulnerabili-dad intrnseca que posee esta agua con referen-cia a los cambios de pH; adems se puederelacionar con la vulnerabilidad especfica,toda vez que se calcule la cantidad de cido obase necesaria para romper ese equilibrio y

afectar de alguna forma los dems parmetroscomprometidos en la calidad fsico-qumicadel agua. Esta cantidad de cido o base puedeasemejarse a la cantidad o volumen de un vuel-co sobre el cauce natural de un efluente indus-trial o cloacal. La capacidad reguladora paracido carbnico, diprtico, tiene la siguienteexpresin:

= 2.303 [H+] + Kw /[H+] + [ C Ka1 [H

+] /(Ka1 + [H

+] )2 ] + [ C Ka2 [H+] /(Ka2 +[H

+] )2]

donde C es la concentracin analtica (HCO3-;

CO3=; H2CO3) y Ka1, Ka2 las constantes de pro-

tlisis del cido carbnico.

En cuanto al concepto de vulnerabilidad, sonmuchos los autores que utilizan el trmino,sobre todo en estudios de aguas subterrneas.Vrba & Zaporozec (1994) definen a la vulnera-bilidad como una propiedad intrnseca delsistema de agua subterrnea que depende dela sensibilidad del mismo a los impactos hu-manos y/o naturales. Custodio (1995) mencio-na que la vulnerabilidad a la polucin expresala incapacidad del sistema para absorber lasalteraciones, tanto naturales como artificiales.Estos autores incluyen en estas definicionestanto al sistema subterrneo como a los conta-minantes y dentro de estos a los artificiales ynaturales. Segn Foster & Hirata (1991), lavulnerabilidad del acufero a la contaminacinrepresenta su sensibilidad para ser adversa-mente afectado por una carga contaminanteimpuesta, hacindose referencia a una con-taminacin de origen artificial solamente.Carbonell (1993) define la vulnerabilidad a lacontaminacin, como la tendencia de loscontaminantes a localizarse en el sistema deagua subterrnea luego de ser introducidospor encima del acufero ms somero. En estecaso el autor considera solamente la accin delos contaminantes. EPA (1991) hace referenciaa la vulnerabilidad subterrnea respecto a unplaguicida como la facilidad con que un conta-minante aplicado en la superficie puede alcan-zar al acufero en funcin de las prcticas agr-colas empleadas, las caractersticas del plagui-cida y la susceptibilidad hidrogeolgica. Estadefinicin incorpora, adems de las condicio-nes del medio, las propiedades del contami-nante y las prcticas de cultivo. Es importantemencionar que el otro concepto asociado a lavulnerabilidad es el de riesgo a la contamina-

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cin, aunque este tambin genera diferenciasen su definicin, tanto es as que algunosautores definen al riesgo como el peligro quepresentan algunos cursos de agua de sufrirdeterioro en su calidad, por la existencia real opotencial de sustancias contaminantes en suentorno (Foster 1987). Otros, lo asimilan a lavulnerabilidad especfica, que se refiere alpeligro de contaminacin del agua respecto aun contaminante o familia de contaminantesde caractersticas y comportamientos similares(nitratos, hidrocarburos livianos o pesados,plaguicidas, materia orgnica, fenoles, metales,etc.) (Vrba & Zaporozec 1994). La vulnerabili-dad intrnseca tiene mayor utilidad en lostrabajos de planificacin de uso del territorioy del agua, particularmente en lo que respectaa la preservacin de la calidad del recurso, enlos sitios donde no est afectado ni se realizanprcticas como fertilizacin, aplicacin deplaguicidas, riego, cra concentrada de gana-do, ni actividades domsticas, urbanas, o in-dustriales, que por su intensidad pudierenafectarlo. El concepto de vulnerabilidadespecfica incluye parcialmente el concepto deriesgo, toda vez que se refiere al peligro dedeterioro en relacin a sustancias contaminan-tes especficas.

A ms de 30 aos de la introduccin del tr-mino vulnerabilidad a la contaminacin, anse discute la definicin y el alcance del mismo.En este sentido, la mayora de los autoresconsidera a la vulnerabilidad como una pro-piedad cualitativa que indica el grado de pro-teccin natural de un sistema respecto a la con-taminacin y, en general, termina calificndolacomo baja, media, o alta, a veces con el agregadode muy alta y muy baja. La definicin anteriorhace referencia a lo que tambin se conoce comovulnerabilidad intrnseca, que es aquella deri-vada de las caractersticas propias del sistema,sin considerar la accin de los contaminantes.Cuando adems de las caractersticas fsicas ehidrolgicas del medio, se toma en cuenta laincidencia de sustancias contaminantes, lavulnerabilidad se denomina especfica.

La finalidad de nuestros estudios en esta te-mtica es lograr disear un sistema de monito-reo del agua superficial de la provincia quepermita realizar una vigilancia adecuada dela calidad. Si se dispone de una red que parael monitoreo necesite pocos y estratgicos pun-

tos de muestreo y que se deban medir pocosparmetros para realizar el control, se lograrque sea sostenible en el tiempo ya que, la mayordificultad, sobre todo en provincias o regionesde la Argentina como San Luis, es la disponi-bilidad de recursos econmicos.

La EPIH (Empresa Provincial de Infraestruc-tura Hdrica de la Provincia de San Luis) nospermiti conocer datos aislados inditos sobremuestreos puntuales del agua superficial dela provincia. En estos anlisis, el anin mayori-tario es el bicarbonato, sobre todo en el aguade las vertientes y ros de montaa. Esto parecelgico debido a que la recarga de la totalidadde los acuferos de la provincia es por mediodel agua de lluvia, la cual, luego de evaporarseen parte, transcurre por dos vas, una por infil-tracin y la otra corriendo por cauces transito-rios o permanentes. Esta informacin referidaal anin bicarbonato es confirmada en estetrabajo.

En funcin del objetivo planteado, es necesa-rio encontrar una zona con poca influenciaantropognica, para lo cual se seleccion lanaciente del Ro Grande. En este cauce, y envirtud de la informacin obtenida, se planteanlas siguientes hiptesis: 1) cualquier variacinen la concentracin de bicarbonatos provocarindudablemente variaciones en la conductivi-dad y en la alcalinidad, Qu tipo de correla-cin existir entre ellas? Cmo se puedenexplicar esas variaciones?; 2) el pH es una va-riable directamente relacionada a la concentra-cin de bicarbonato del medio. Al variar laconcentracin de bicarbonato, debera tam-bin mostrar fluctuaciones este parmetro, yla magnitud de estas variaciones permitiranmonitorear el sistema en base a mediciones depH; 3) se espera que la capacidad buffer delsistema sea elevada y que la vulnerabilidadintrnseca se pueda relacionar con la capaci-dad buffer, la conductividad y la alcalinidaddel sistema.

Ubicacin y descripcin de la zona de estudio

San Luis se encuentra ubicada en la zonacentro-oeste de la Repblica Argentina, es neta-mente mediterrnea con un clima semiridotemplado predominante, con lluvias de tipoestival teniendo lugar en su totalidad en el

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perodo de octubre-marzo, con un promedioanual de 500 - 600 mm (Ceci & Coronado 1981).La regin escogida para este estudio se en-cuentra en las Sierras Centrales de San Luis y,por sus caractersticas geomorfolgicas, suscuencas son endorreicas. El sistema elegidopara este estudio es el Ro Grande, que nace en

las proximidades de La Carolina (662S;3250O), a 1620 m.s.n.m, y que presenta unadensa red de drenaje constituida por una seriede afluentes de distinta magnitud, algunos delos cuales son de curso temporal (Figura 1).Este ro es el principal afluente del Ro Quinto,cuya cuenca es la que reviste mayor importan-

Figura 1. Mapa de la zona de estudio.Figure 1. Map of the study site.

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cia para la provincia debido a que las dos prin-cipales poblaciones, San Luis y Villa Mercedes(aprox. 300 000 habitantes), se abastecen desta para la provisin de agua potable y otrosusos.

MATERIALES Y MTODOS

Se eligieron tres puntos de estudio sobre elRo Grande, el primero (RG1) ubicado en la zonade Carolina, el segundo (RG2) y tercero (RG3)situados a aproximadamente diez y 17 km delprimero. Se tomaron muestras durante 3 aos(1997, 1998 y 1999) con una periodicidad bi-mestral. Se utilizaron botellas de 2 L plsticaspara la recoleccin y el transporte de muestrasde agua. En esta muestras se realizaron las de-terminaciones de turbidez, pH, conductividad,alcalinidad, cloruros, nitratos, fosfatos, sulfa-tos, calcio, magnesio, sodio y potasio. Para ladeterminacin de DQO se utilizaron botellasde vidrio color caramelo. La totalidad de lasmuestras se transportaron dentro de las 2 horassiguientes de la extraccin y se conservaron a 5C hasta su procesamiento. Para los anlisisfsico-qumicos, se utilizaron las metodologas

de Standard Methods for Examination of Wa-ter and Wastewater (APHA et al. 1992). Lasmediciones del caudal (m3/seg) se determina-ron midiendo la velocidad del agua y el reatransversal en el punto de muestreo. Los valo-res de profundidad promedio fueron de 25-30 cm.Se realizaron determinaciones in situ del pH yde la conductividad usando sensores portti-les OAKTON RS 232 y pH-Metro ORION-290A.

Los datos obtenidos, tanto de los constituyen-tes qumicos como de las propiedades fsicas,se ordenaron en tablas y se compararon conlos valores sugeridos por organismos interna-cionales (Van Der Leeden 1991; EPA 2002).

RESULTADOS

En la Tabla 1 se muestran los datos de losparmetros qumicos estudiados para cadauno de los puntos en particular. Los valoresobtenidos de la totalidad de las muestras seagruparon en dos grupos coincidiendo con lasdos estaciones en las que se divide el ao.Denominamos como estival, al periodo com-

Tabla 1. Resultados obtenidos en los tres puntos de muestreo (RG1, RG2 y RG3), durante 1997, 1998 y1999.Table 1. Results obtained in the three sample areas (RG1, RG2 and RG3) during 1997, 1998 and 1999.

RG-1 (n = 18) RG-2 (n = 18) RG-3 (n = 18)

Media DS Media DS Media DS

PH 7.784 0.699 7.667 0.600 7.685 0.646Conductividad (uS/cm) 213.144 22.394 166.05 26.526 158.478 23.073

Alcalinidad (mg/L CaCO3) 131.609 13.874 88.537 7.036 82.278 7.775

Turbidez (NTU) 1.833 2.75 4.72 13.44 2.56 5.33

Dureza (mg/L CaCO3) 115.51 3.14 104.57 3.67 103.65 2.51

Calcio (mg/L) 36.62 0.80 32.24 0.68 31.91 0.44

Magnesio (mg/L) 5.83 0.47 5.83 0.72 5.80 0.49

Sodio (mg/L) 26.46 1.10 17.09 1.63 16.08 1.35

Potasio (mg/L) 2.52 0.69 2.22 0.71 2.40 0.74

Bicarbonato (mg/L HCO3-) 151.47 15.97 101.93 8.10 94.70 8.95

Sulfato (mg/L SO4=) 12.83 1.11 14.41 2.21 12.22 1.82

Cloruro (mg/L Cl-) 29.87 2.64 29.86 3.28 27.59 2.21

DQO (mg/L O2) 3.58 5.11 3.37 4.05 3.50 4.67

Nitrato (mg/L NO3-) 0.27 0.28 0.37 0.43 0.31 0.35

Fsforo Total (g/L PO43-) 10.31 12.47 18.34 25.65 11.53 14.52

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prendido entre los meses de octubre a marzo(poca de lluvias); y como de sequa, al com-prendido entre los meses de abril a septiembre.Para comparar la influencia de las estacionessobre los parmetros estudiados, se realizaronanlisis de la varianza (ANOVA) aplicada a:alcalinidad, calcio, cloruros, conductividad,DQO, dureza, fsforo, nitratos, potasio, sodio,magnesio y pH. Los resultados obtenidos sepresentan en la tabla 2. Tambien se estudi lainfluencia de las zonas de estudio en los par-metros pH, conductividad y alcalinidad; en laTabla 3 se presentan los valores promediosutilizados para la comparacin y los resulta-dos pueden observarse en la figura 2. El valorpromedio del caudal en las distintasestaciones, sin considerar las crecidas es de0.35 0.05 m3/seg.

A fin de poner a prueba la primera hiptesis,se estudiaron las variables conductividad,alcalinidad y pH mediante grficos de correla-cin (Figura 2), y se encuentra que existe una

correlacin positiva entre conductividad yalcalinidad en relacin al pH.

Para realizar la comprobacin de la tercerahiptesis, se realizaron pruebas estadsticas(Tabla 3) en las que se puede apreciar que tan-to conductividad como alcalinidad presentandiferencias apreciables entre las tres zonasmuestreadas, pero el pH no muestra diferen-cias significativas. Cuando se aplica unaprueba t a la poblacin de datos para cadazona, se corrobora que no existen diferenciassignificativas entre los valores de pH, deacuerdo a los valores obtenidos en la compara-cin entre RG1 pH vs RG2 pH; P = 0.506; proba-bilidad ajustada Dunn-Sidak (D-S) = 0.880;Probabilidad ajustada Bonferroni (B) = 1.000;RG1 pH vs RG3 pH; P = 0.443; D-S = 0.828;B = 1.000; RG2 pH vs RG3 pH; P = 0.889,D-S = 0.999, B = 1.000. Pero cuando la mismaprueba se aplic a los datos de conductividady alcalinidad se concluy que existen diferen-cias significativas: RG1 vs RG2 Cond. P = 0.000;

Tabla 2. Datos estadsticos obtenidos de los parmetros analizados en las diferentes zonas.Table 2. Statistical values obtained from the analyzed parameters on the different zones.

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RG1 RG2 RG3Sequa

(DS)Estival

(DS) PSequa

(DS)Estival

(DS) PSequa

(DS)Estival

(DS) PAlcalinidad (n = 9)

123.937(21.346)

118.075(15.764)

0.513 88.316(15.819)

78.350(13.755)

0.173 85.178(8.601)

78.143(8.133)

0.117

Cloruros (n = 9)

22.200(7.919)

24.625(10.364)

0.594 21.670(7.946)

24.175(9.444)

0.559 19.456(6.037)

23.943(9.321)

0.295

Calcio (n = 9)

32.092(6.776)

26.600(8.261)

0.153 22.480(5.255)

19.000(6.389)

0.236 22.844(5.151)

17.600(4.357)

0.045

Conductividad (n = 9)

1.400(26.813)

99.700(16.516)

0.052 180.580(28.362)

149.263(12.986)

0.008 177.878(11.107)

141.771(9.907)

0.000

D.Q.O. (n = 9)

1.138(0.370)

11.637(4.043)

0.000 1.131(0.515)

9.338(3.912)

0.001 1.017(0.294)

7.000(5.395)

0.026

Dureza Total (n = 9)

07.960(23.066)

93.875(33.956)

0.336 82.506(21.648)

66.750(24.772)

0.178 81.569(18.095)

65.429(17.775)

0.097

Fsforo Total (n = 9)

3.908(1.617)

3.426(0.659)

0.407 22.352(29.779)

5.937(3.052)

0.117 6.340(4.485)

9.171(3.527)

0.179

Magnesio (n = 9)

6.738(2.055)

6.652(3.276)

0.949 6.392(3.337)

4.678(2.172)

0.208 5.943(1.471)

5.207(2.266)

0.473

Nitrato (n = 9)

0.340(0.350)

0.175(0.139)

0.198 0.520(0.507)

0.163(0.130)

0.057 0.444(0.416)

0.157(0.053)

0.073

pH (n = 9)

7.766(0.742)

7.806(0.691)

0.907 7.632(0.582)

7.710(0.659)

0.797 7.747(0.795)

7.629(0.571)

0.735

Potasio ( n = 9)

2.564(1.625)

2.537(0.771)

0.964 2.137(1.267)

2.498(0.917)

0.495 2.189(0.464)

2.614(0.915)

0.237

Sodio (n = 9)

6.970(1.111)

7.050(2.898)

0.943 6.670(1.073)

6.294(3.214)

0.759 16.406(1.647)

15.750(0.953)

0.321

Alcalinidad P = 0.000; RG1 vs RG3 Conductivi-dad, P = 0.000; Alcalinidad P = 0.000; RG2 vsRG3 Conductividad P = 0.057; AlcalinidadP = 0.002.

DISCUSIN

Los valores obtenidos para los diferentesparmetros fsicos qumicos indican que setrata en general de aguas de baja salinidadcon una conductividad de entre 213.14 y 158.48uS/cm; valores de pH con una leve alcaliniza-cin (7.78 a 7.66), y una dureza que va desde115.51 a 103.65 mg/L CaCO3. El comporta-miento inico muestra un predominio de lasaguas de tipo bicarbonatado. La concentracinen bicarbonatos oscila entre 151.47 y 94.70 mg/L,los cloruros estn entre tenores de 29.87 y27.59 mg/L, y el anin sulfato es el menosabundante dentro de los mayoritarios, contenores de 14.41 a 12.22 mg/L. Entre los catio-nes, es dominante el calcio (alcalino-trreos)con una abundancia que va desde 36.62 a31.91 mg/L, el magnesio est en concentracio-nes de 5 a 5.80 mg/L, los tenores de sodiooscilan entre 26.46 y 16.08 mg/L, siendo muybajas las concentraciones de potasio (2.22 a2.40 mg/L). De acuerdo a Shchoukarev (Cata-ln Lafuente 1981) el agua se clasifica comobicarbonatada clcica. El anin que mayor con-centracin presenta es el bicarbonato y el catinms abundante es el calcio. En general, desdeel punto de vista de los componentes mayorita-rios y oligoelementos habituales, el agua de lazona es de buena calidad para proteccin devida acutica, consumo y riego (EPA 2002). Setrata de aguas con baja salinidad, cierta ten-dencia a la dureza y muy poco contenido ensulfatos. Los datos analticos son expuestosen la Tabla 1.

Del estudio estadstico (Tabla 2), se puede in-ferir que no se observan diferencias signifi-cativas entre las dos pocas (sequa y estival)(P < 0.05) en los parmetros de alcalinidad,cloruros, dureza, fsforo total, magnesio, nitra-to, pH, potasio y sodio. Se observan diferenciasen conductividad y DQO. Los valores ms ele-vados de conductividad encontrados son enla poca de sequa y en el caso de DQO corres-ponden a la poca estival o de lluvias, que coin-cide con la primavera y el verano en esta zona.

El in mayoritario es bicarbonato, coincidien-do con los datos obtenidos de la EPIH y noexisten diferencias significativas entre los valo-res de este parmetro cuando se comparan losdatos encontrados para las dos estaciones delao.

Atendiendo a que no existen variaciones sig-nificativas en los valores de bicarbonato y pH,y que la zona estudiada no presenta ningntipo de actividad antropognica, es lcito pen-sar que el sistema es capaz de contrarrestarlas variaciones debidas a causas naturales(aumento de actividad fotosinttica y de respi-racin celular en la poca estival o de lluvias).

Debido a que existen variaciones significati-vas en la conductividad, estas podran debersea fluctuaciones en las concentraciones relati-vas de la totalidad de los iones, que en la suma-toria de sus efectos a travs del tiempo mues-tran o evidencian cambios en la conductividadpero cada uno de ellos, estudiados por separa-do, no muestran variaciones significativas.

Para comprobar la segunda hiptesis, debidoa que no se registraron diferencias significati-vas en los valores de pH, no se puede utilizarsolamente este parmetro para realizar moni-toreos del agua; siendo necesario entonces rea-lizar mediciones de al menos, pH, conductivi-dad y alcalinidad.

Como el pH no muestra diferencias significati-vas, existe una capacidad buffer suficiente enel sistema como para el control de las distintasvariaciones. Pero, debido a que la concentra-cin efectiva de bicarbonato en el sistema esbaja, ste mantendr sus condiciones naturalessiempre y cuando no se realicen agresiones(agregado de cidos, de efluentes, o de lluviacida) en concentraciones suficientes comopara destruir la capacidad buffer del sistema.Se calcularon los valores de para diferentesvalores de pH, considerando C = 2.9 10-3 M(valor promedio de alcalinidad de la zona enestudio). El perfil de dicha curva se puedeapreciar en la Figura 3, en la cual se han su-perpuesto los valores calculados (lnea pun-teada) y los valores tericos (lnea entera) delsistema en estudio. De acuerdo a Margalef(1993), los valores de pH de las aguas epiconti-nentales estn comprendidos, en su gran ma-yora, entre 6.5 y 8.5. En la grfica puede apre-

Junio de 2005 LNEA BASE Y CARACTERIZACIN FSICO-QUMICA DE UN RO DE ZONA SEMIRIDA 67

Figura 2. Correlacin entre alcalinidad, conductividad y pH para las diferentes zonas (RG1, RG2 y RG3).Figure 2. Correlation between alkalinity, conductivity and pH for the different zones (RG1, RG2 andRG3).

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ciarse que corresponden a una zona entre unvalor ndice buffer mximo (pH 6.5), en la cualexisten concentraciones equivalentes de cidocarbnico y bicarbonato, y un valor de ndicemnimo (pH 8.3) en la cual la nica especiepresente es bicarbonato. En la zona estudiada,los valores de pH promedios oscilan entre 7.3y 8.1 aproximadamente, con lo cual se puedeconcluir que la capacidad buffer del sistemaes mnima, es decir que la vulnerabilidad in-trnseca del sistema es elevada.

Luego de muestreos peridicos durante 3aos consecutivos, se pudo corroborar que elsistema es capaz de mantener su condicinbase evidenciando la no existencia de variacio-nes significativas en los parmetros analiza-dos, salvo en la conductividad. Los parmetrosen estudio pueden utilizarse para monitoreareste sistema a travs de la construccin decartas de control. En la Figura 4 se presenta, amodo de ejemplo, una carta de control para elparmetro conductividad en la que se han

Figura 3. Capacidad Buffer, sistema cido Carb-nico C = 2.9 x 10-3 M.Figure 3. Buffer capacity, Carbonic Acid systemC = 2.9 x 10-3 M.

Figura 4. Carta de control para conductividad, aos1997, 1998 y 1999.Figure 4. Conductivity control chart for the years1997, 1998 and 1999.

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Media 95% CI E% DS CVRG-1

pH 7.784 8.131 - 7.436 0.165 0.699 0.09

Alcalinidad 131.609 138.51 - 124.71 3.27 13.874 0.105

Conductividad 213.144 224.28 - 202.01 5.278 22.394 0.105

RG-2

pH 7.667 7.965 - 7.368 0.141 0.6 0.078

Alcalinidad 88.537 92.04 - 85.04 1.658 7.036 0.079

Conductividad 166.05 179.24- 152.86 6.252 26.526 0.16

RG-3

pH 7.685 8.006 - 7.364 0.152 0.646 0.084

Alcalinidad 82.278 86.14 - 78.411 1.833 7.775 0.094

Conductividad 158.478 169.95 - 147.00 5.438 23.073 0.146

Tabla 3: Anlisis comparativo de los valores de conductividad (uS/cm); alcalinidad (mg/L CaCO3) y pHde los puntos RG1, RG2 y RG3.Table 3: Comparative analysis of the values of conductivity (uS/cm); alcalinity (mg/L CaCO3) and pHof RG1, RG2 and RG3.

definido los lmites de advertencia ( 2S) y deaccin ( 3S). Para su correcta utilizacin, sedeber observar cuando un valor experimen-tal (muestreo aleatorio) cae dentro del reacomprendida entre los lmites de advertenciay de accin, y se deber adoptar una actitudalerta. Esta actitud ser realizar un muestreocon mayor frecuencia o buscando causales enel entorno. Si el valor encontrado supera cual-quiera de los lmites de accin se debern to-mar de inmediato medidas correctivas. La va-riabilidad en el tiempo de las caractersticasfsicas y qumicas de un sistema, que muestranlos grficos de control, puede deberse a causasnaturales o pueden originarse en acciones an-tropognicas. Por lo tanto, es de primordial im-portancia efectuar simultneamente con la ad-quisicin de datos de acuerdo a un plan demonitoreo definido, una estrecha vigilancia dela zona en estudio para detectar tal tipo decausales.

En el periodo en el que se ejecut este trabajo,y hasta el presente, no se ha observado influen-cia antropognica significativa, por lo que lasfluctuaciones que se ponen en evidencia enlos grficos de control se pueden considerarcomo totalmente naturales reflejando lo que sedenomina como la condicin ambiental basedel curso de agua estudiado.

Los valores de los distintos parmetros eva-luados y su comportamiento a travs del tiem-po muestran un agua de excelente calidad, quese ajusta a los parmetros estipulados por losdistintos organismos internacionales paradistintos usos.

En las actuales condiciones de la zona bajoestudio, la capacidad buffer del sistema carbo-nato/bicarbonato/cido carbnico es suficien-te para mantener los valores de pH en un rangomuy estrecho, a pesar de las variaciones natu-rales.

Los bajos valores encontrados del ndicebuffer (figura 3) y concentracin del aninhidrgeno carbonato determinan un sistemahdrico con una vulnerabilidad intrnseca ele-vada, pudiendo sufrir variaciones o cambiosde pH en respuesta a diferentes alteraciones.Estos cambios de pH pueden ocasionardesequilibrios fsico-qumicos-biolgicos delsistema estudiado.

La informacin obtenida es til para estable-cer la condicin ambiental base del sistemahdrico de la zona de estudio. As tambin, estainformacin permite disponer de una base dedatos confiables para desarrollar una gestinambiental adecuada.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Secretaria de Cien-cia y Tcnica y al Laboratorio de Qumica Ana-ltica Ambiental, de la Universidad Nacionalde San Luis, por el apoyo econmico brindadopara la realizacin del presente trabajo.

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