ARTÍCULO CIENTÍFICO / RESEARCH ARTICLE
Evaluación de la vulnerabilidad del acuífero Morroa a contaminación por plaguicidas aplicando la metodología DRASTIC
Vulnerability assessment to pesticides contamination via DRASTIC method in the Morroa aquifer
Vicente Vergara Flórez* Guillermo Gutiérrez Ribon** Humberto Flórez Ramos***
* Msc. en Ciencias Ambientales del Sistema de Universidades Estatales del Caribe Colombiano (SUE-Caribe). Docente Facultad de Ingeniería, Universidad de Sucre, Sincelejo (Colombia). viceunisucre@yahoo.com
** Msc. en Ingeniería Ambiental. Decano de la Facultad de Ingeniería Universidad de Sucre. guillermo.gutierrez@unisucre.edu.co
*** Especialista en Medio Ambiente Geoinformática, Profesional Universitario de la Corporación Autónoma Regional del Departamento de Sucre (Carsucre). hnflorezramos@yahoo.com
Correspondencia: Universidad de Sucre, carrera 28 N° 5-267, Sincelejo (Colombia).
Fecha de recepción: 19 de febrero de 2009 ]]>
Fecha de aceptación: 27 de mayo de 2009Resumen
En este trabajo fueron elaborados los Mapas de Vulnerabilidad Intrínseca y Específica a plaguicidas del acuífero Morroa mediante el sistema paramétrico DRASTIC. Para su elaboración se definió la geometría del sistema basándose en las variables del método, a través del software Arcgis 9.2. Los valores superiores obtenidos por zonas fueron los de Índice General de Vulnerabilidad Específica a plaguicidas, con resultados comprendidos entre 89 y 179 (de unos posibles 26 a 256), dividido en 5 intervalos de vulnerabilidad en su área continua, que corresponde al 91.2% del total, así: 0.6% Insignificante, 10.7% Muy Baja, 50.6% Baja, 21.9% Moderada y el 7.4% presenta una Vulnerabilidad Alta. Estos resultados constituyen una base de gestión ambiental y un punto de partida para investigaciones encaminadas a la protección del acuífero contra la contaminación por plaguicidas y demás sustancias de especial cuidado ambiental.
Palabras clave: Acuífero Morroa, contaminación, DRASTIC, plaguicidas, vulnerabilidad.
Abstract
In this work the intrinsic and Specific vulnerability maps of pesticides of Morroa aquifer were developed by DRASTIC Parametric system. Its development was to define the geometry of the system and is compiled on the basis of variables method, through the Software Arcgis 9.2. The higher values were obtained per areas were from the General Index of Specific Vulnerability to pesticides, with results between 89 and 179 (from a possible 26 to 256), divided into 5 intervals of vulnerability in its continuos area that corresponds to 91.2% of total: 0.6% Insignificant, 10.7% Very Low, Low 50.6%, 21.9% moderate and 7.4% has a High Vulnerability. These results provide a basis for environmental management and a starting point for research aimed at protecting the Aquifer from contamination by pesticides and other substances for environmental care.
Keywords: Morroa aquifer, contamination, DRASTIC, pesticides, vulnerability.
1. INTRODUCCIÓN
Las aguas subterráneas son un recurso importante que amerita cuidado, y en los últimos años el reto pasó de propender por una sostenibilidad en cuanto a su cantidad a la gestión de su calidad; esto principalmente por el incremento de actividades antrópicas sobre sus áreas de recarga, especialmente por prácticas agrícolas fundamentadas en el uso de agroquímicos [1]. Existen reportes de índole mundial, como los de Garrido et al. [2], quienes determinaron altas concentraciones de triazinas, organofosforados e incluso organoclorados en los acuíferos de Cataluña; de igual manera, Martínez et al. [3] establecieron la presencia de pesticidas como malatión, endosulfan y clorpirifus en concentraciones que superan los 42,89 (ug/L) en aguas subterráneas de las principales áreas agrícolas de la provincia de Almería. Por su parte, en América Latina, Loewy [4] encontró un comportamiento estacional de la presencia de pesticidas organofosforados y metil azinfos en el acuífero del alto valle del río Negro y Neuquén en Argentina. En nuestro país, más específicamente en la región Caribe, han sido reportados estos contaminantes en aguas superficiales; por ejemplo, en el río Ranchería, en el departamento de La Guajira, fueron determinados 28 compuestos organoclorados, 22 organofosforados y 11 carbamatos en muestras de agua y sedimento [5].
1.1. Área de estudio
]]> El acuífero Morroa es la fuente más importante de abastecimiento de agua y desarrollo humano para las comunidades de los municipios que lo circunscriben, como Sampués, Sincele'o, Corozal, Morroa, Los Palmitos y Ovq'as, en el departamento de Sucre, Sahagún y Chinú, en Córdoba, y El Carmen de Bolívar, en el departamento Bolívar. La zona de estudio comprende 526.9 Km2 y se localiza en la parte central del departamento de Sucre, al nor occidente de Colombia, más exactamente, entre las coordenadas planas, proyección transversal Mercator elipsoide Hayford, origen Bogotá: X1=1.500.000, X2=1.540.000, Y1=846.000, Y2=880.000 [6], como se observa en la figura 1.
Climatología
El clima de esta zona está clasificado como de sabana tropical o bosque seco tropical (bs- T), con influencia de los vientos alisios del noreste, que predominan durante algunos meses, los cuales determinan variaciones de humedad relativa y de precipitaciones; la humedad relativa media anual de la zona es de un 78% y alcanza un valor máximo de 83% en octubre y un valor mínimo de 71% en enero. Desde el punto de vista de temperatura, los climas sucreños son casi uniformemente cálidos; la temperatura media fluctúa entre los 26.5 y 28.5 °C, la máxima es de 37.4 °C en marzo y la mínima de 18.5 °C en enero. Se presentan dos estaciones: una seca, con altas temperaturas y alta evapotranspiración, que se extiende desde diciembre hasta mediados de abril, y otra de lluvia, desde mediados de abril hasta mediados de noviembre [7]; con precipitaciones promedio anual del orden de 1056 mm [6]. Por otra parte, en las subregiones Montes de María y Sabanas, que no presentan aguas superficiales permanentes, el fenómeno de la intensa evaporación hace más importante las aguas subterráneas como fuente de abastecimiento [7].
Suelos e hidrogeología
El área de estudio presenta suelos con paisajes de montañas litológicamente compuestos por areniscas calcáreas y/o areniscas, con paisajes de lomerío formados por areniscas calcáreas poco consolidadas y con arcillas carbonatadas, y también con paisajes de planicie litológicamente compuestos por arcillas [8]. Estos suelos son muy superficiales, con pérdidas en la mayor parte del horizonte A; en muchas áreas sobresalen gravillas en la superficie y el drenaje natural es de tipo excesivo a bien drenado [9]. En cuanto a hidrogeología, el acuífero Morroa es un complejo constituido por capas de areniscas y conglomerados pocos consolidados, intercalados con capas de arcillolítas producto de la sedimentación detrítica en un ambiente típico de abanico aluvial y cauces aluviales; estructuralmente, este acuífero está dispuesto en forma monoclinal, en su mayor parte presenta dirección N 25° E y una inclinación hacia el Este, variable entre 25° en la base y de 5 a 6° en el techo descansa con un ángulo aproximado de 20° de inclinación sobre la Formación Sincekjo superior, que presenta cerca del tope una inclinación de 45°, lo cual indica una posible discordancia entre las dos formaciones; así mismo, tiene un espesor variable de hasta 500 m [10]. La Corporación Autónoma Regional del departamento de Sucre (CARSUCRE), a partir de estudios de FINAGUAS en 2001, dividió el acuífero de Morroa en cuatro grupos principales: Formación Morroa areno-conglomerática, Formación Morroa arenosa, Formación Morroa areno-arcillosa y Formación Morroa arcillosa [11].
1.2. Vulnerabilidad a la contaminación del acuífero Morroa
Por varias décadas, la comunidad sucreña ha venido realizando un sinnúmero de labores propias del quehacer humano en el área de recarga del acuífero, entre ellas, el empleo masivo de plaguicidas para el control de plagas en cultivos, especialmente maíz, yuca, ñame, algodón y tabaco [12]; en consecuencia, las aguas en mención están expuestas a contaminación por agroquímicos, pero se desconocía la vulnerabilidad del acuífero a este tipo de sustancias tóxicas; por lo que esta investigación tuvo como objeto evaluar, mediante el método DRASTIC, su vulnerabilidad a la contaminación por plaguicidas. Para hacer referencia a este término es necesario, en primera medida, diferenciar entre vulnerabilidad intrínseca y vulnerabilidad específica. El primer concepto indica la susceptibilidad del agua subterránea a ser contaminada frente a los contaminantes generados por actividades humanas en función de las características físicas, geológicas, hidrológicas e hidrogeológicas de un área, independientemente del tipo de contaminante [13]-[14]. La vulnerabilidad específica, por su parte, es la susceptibilidad del agua subterránea frente a un contaminante particular o a un grupo de contaminantes, tomando en cuenta las propiedades de éstos y su relación con los diversos componentes de la vulnerabilidad intrínseca [14]-[15]. En este trabajo el grupo de contaminantes son los plaguicidas.
Método DRASTIC
Es importante resaltar que para la determinación de la vulnerabilidad de acuíferos han sido creadas varias metodologías, por ejemplo, GOD, EPIK, AVI, SINTACS y DRASTIC [16]; esta última la más aceptada para trabajos de investigación, en relación con las tres primeras, por considerar mayor número de variables, lo que hace que los resultados obtenidos sean más confiables [17]. Aunque SINTACS involucre los mismos parámetros [18], para este estudio fueron determinadas las vulnerabilidades, intrínseca y específica, mediante la metodología DRASTIC, debido a que tiene establecidas ponderaciones diferentes para el caso específico de plaguicidas, como se observa en la tabla 1. La metodología fue desarrollada por la United States Environmental Protection Agency (EPA) en 1988 [19] y consiste en un sistema paramétrico de evaluación que incluye siete características fundamentales, a las que asigna valores, y un multiplicador (peso según su importancia). Posee tres supuestos importantes: el contaminante es introducido sobre la superficie de la tierra, el contaminante es trasladado al agua subterránea por precipitación y el contaminante es móvil en el agua. Con estas premisas, el índice de vulnerabilidad (Iv) es calculado mediante: (Iv) = DRDW + RRRW + ARAW + SRSW + TRTW + IRIW + CRCW, donde los subíndices R y W significan factor de clasificación y factor de ponderación respectivamente.
]]> Este método provee una forma simple de asignar la susceptibilidad de ciertas áreas a la contaminación. Los factores de clasificación se establecen del 1 al 10, mientras que los factores de ponderación varían según el factor implicado entre 1 y 5. Los factores más importantes son la profundidad del nivel de agua, el tipo de suelo y el impacto de la zona no saturada. Además, los factores de ponderación cambian cuando se trata de agentes contaminantes plaguicidas, como ya se mencionó. Estas diferencias son establecidas debido a que los pesticidas resultan menos volátiles y más persistentes en el ambiente. En la tabla 1 se observan las siete variables con sus respectivos factores de ponderación (W) de acuerdo con el tipo de vulnerabilidad, con los cuales a partir del remplazo de los diferentes valores en la fórmula de Iv son obtenidos los puntajes de índice de vulnerabilidad por zona y se clasifican según la tabla 2 [17].
2. METODOLOGÍA
La información concerniente a las siete variables que requiere la metodología DRASTIC se obtuvo del acuerdo con el procedimiento que se describe a continuación: Del inventario de pozos del área de estudio disponible en CARSUCRE se obtuvieron las coordenadas planas en X y Y y las profundidades del agua con relación al nivel estático; de Buitrago et al. [20] se obtuvieron las recargas por zona del acuífero; en cuanto a la zona vadosa y al tipo de acuífero, fueron extraídos del más reciente trabajo realizado por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi con el auspicio de la Gobernación del departamento de Sucre [8]; los tipos de suelo fueron obtenidos de Cárdenas et al. [21] en complemento con el IGAC [8]; las pendientes se obtuvieron de la cartografía digital IGAC [22], específicamente de las curvas de nivel, con ayuda de la herramienta Arcgis 9.2 [23], y las conductividades hidráulicas de los diferentes pozos se obtuvieron a partir de Buitrago et al. [20] Pacheco et al. [24] - De Vivero et al. [25], así mismo de pruebas de bombeo realizadas por empresas prestadoras del servicio de agua y consultores en general, y avaladas por dicha corporación autónoma para expedición de la licencia de explotación de pozos, con base en las cuales se determinaron los valores para esta variable mediante el software Aquifer Test v.4.0.
Realización de mapas
Los mapas de distribución espacial de la vulnerabilidad DRASTIC fueron realizados mediante Arcgis 9.2 [23], a partir los datos obtenidos de cada una de las variables. Las capas necesarias para aplicar el método fueron generadas en formato Raster, con un tamaño de pixel de 90 metros por lado. Se procedió de la siguiente manera:
- Los valores puntuales de fenómenos continuos como los niveles estáticos fueron interpolados con objeto de generar una superficie continua del fenómeno respetivo.
- La hidrogeología correspondiente al acuífero Morroa se encontraba como una capa vector y fue transformada a Raster para poder realizar el álgebra de mapas.
- Todas las capas de información fueron reclasificadas según los intervalos que sugiere DRASTIC. Esta operación consiste en transformar los valores originales de cada variable a valores que van de 1 a 10, donde 1 significa que es menos susceptible al fenómeno en cuestión y 10, más susceptible, como se había mencionado.
]]> - Teniendo todas la variables reclasificadas y en formato Raster se procedió a realizar el algebra de mapas. Los sistemas de información geográfica SIG son muy importantes en este paso, ya que brindan la posibilidad de sumar todas las capas y que cada una sea multiplicada por su respectivo factor de ponderación; para eso fue utilizada la extensión Spatial Analyst de Arcgis 9.2 [23].3. RESULTADOS Y ANÁLISIS
La población de puntos de agua correspondientes al inventario de CARSUCRE es de 165, y en una muestra de 96 se determinaron profundidades entre 0.42 y 188 m, donde derivan factores de clasificación (R) comprendidos entre 10 y 1 respectivamente; las recargas reportaron un valor mínimo de 46 y un máximo de 199 mm/año para factores (R) de 1 a 8. En lo que respecta a la zona vadosa y al tipo de acuífero, se reportan areniscas masivas, areniscas calcáreas y areniscas calcáreas poco consolidadas, lo que arroja un (R) de 6; los tipos de suelo generaron valores de (R) comprendidos entre 2.5 y 9; las pendientes oscilan entre 0 y 79.6%, lo que concibe factores (R) de 10 a 1, y en cuanto conductividad hidráulica, los valores estuvieron comprendidos entre 0.027 y 14.4 m/d, que determinan factores (R) de 1 a 6.
El área total de estudio calculada fue de 52,694 ha, y sobre esta extensión la distribución espacial de los Índices de Vulnerabilidad Intrínseca proyectó un entorno numérico de 80 a 147, entre 23 a 226 de valores extremos posibles, dividido en 4 intervalos (Vulnerabilidad Insignificante, Muy Baja, Baja y Moderada, según la tabla 2).Como puede observarse en la tabla 3, que muestra el porcentaje de área que corresponde a cada índice de vulnerabilidad y refleja que el mayor porcentaje de extensión geográfica presenta una vulnerabilidad intrínseca muy baja, en contraposición a un porcentaje de área mínima con vulnerabilidad moderada.
Por otro lado, la distribución espacial de los índices de vulnerabilidad específica a plaguicidas generó un entorno numérico de 89 a 179, entre 26 a 256 de valores extremos posibles, y los intervalos fueron 5 (Vulnerabilidad Insignificante, Muy Baja, Baja, Moderada y Alta), distribuidos como puede verse en la tabla 4, en la que aparece un mayor porcentaje de área con una vulnerabilidad específica baja y un porcentaje de 7.4 % de la extensión geográfica total presenta vulnerabilidad alta.
Geográficamente, estos resultados se pueden ver simultáneamente en la figuras 2 y 3, donde puede evidenciarse que el acuífero presenta Vulnerabilidad Alta a plaguicidas en un área de 3917.2 ha, que corresponde al 7,4% de la extensión total, y ésta se halla distribuida en zonas rurales pertenecientes a los municipios de Sampués y Sincelejo, donde todavía se utilizan agroquímicos con relativa frecuencia.
4. CONCLUSIONES
La metodología DRASTIC es una herramienta cada vez más usada para realizar Mapas de Vulnerabilidad de aguas subterráneas, y es muy confiable gracias a las variables relacionadas que incluye [17]-[18]-[30] y [31]. Es así como los resultados obtenidos con este estudio se convierten en una base de gestión ambiental, así como una importante herramienta para el ordenamiento territorial y un buen punto de partida para la realización de trabajos investigativos encaminados a la protección de esta prioritaria fuente de agua.
La evaluación de la vulnerabilidad del acuífero Morroa a la contaminación por plaguicidas mediante el método DRASTIC arrojó como resultado que ésta es superior a la vulnerabilidad intrínseca, hecho que permite concluir que la mencionada fuente de agua está en riesgo de contaminación debido a estas sustancias de especial cuidado ambiental, puesto que en su área de recarga -que por definición es la extensión geográfica donde por sus características geológicas se incrementa el contenido hídrico de todo el sistema acuífero-son aplicados compuestos químicos para el mango de plagas en los cultivos.
Así mismo, las zonas con mayor índice de vulnerabilidad a plaguicidas corresponden a los municipios Sampués y Sincelejo en menor extensión, lo que permite afrimar que éstas son de especial cuidado para ejercer control y realizar estudios de investigación que permitan evaluar consecuencias de plaguicidas sobre el área de recarga del acuífero Morroa.
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