Evaluacion del Agua Subterranea

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA CENTRO UNIVERSITARIO DE ORIENTE AGRONOMÍA EVALUACIÓN Y MAPEO DE LA CALIDAD DE AGUA Y NIVEL FREÁTICO EN POZOS ARTESANALES PARA ABASTECIMIENTO HUMANO Y SU POSIBLE RELACIÓN CON LA RED HIDROLÓGICA EN EL CASCO URBANO DE LA CIUDAD DE CHIQUIMULA, 2009. DAYRYN ESTÉFANY GIRÓN Y GIRÓN INGENIERA AGRÓNOMA CHIQUIMULA, FEBRERO DE 2011 UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA CENTRO UNIVERSITARIO DE ORIENTE AGRONOMÍA TRABAJO DE GRADUACIÓN EVALUACIÓN Y MAPEO DE LA CALIDAD DE AGUA Y NIVEL FREÁTICO EN POZOS ARTESANALES PARA ABASTECIMIENTO HUMANO Y SU POSIBLE RELACIÓN CON LA RED HIDROLÓGICA EN EL CASCO URBANO DE LA CIUDAD DE CHIQUIMULA, 2009. Presentado al Honorable Consejo Directivo Por: Dayryn Estéfany Girón y Girón En el acto de investidura como INGENIERA AGRÓNOMA EN SISTEMAS DE PRODUCCIÓN AGRÍCOLA, EN EL GRADO ACADÉMICO DE LICENCIADA. CHIQUIMULA, FEBRERO DE 2009. UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA CENTRO UNIVERSITARIO DE ORIENTE AGRONOMÍA RECTOR LIC. CARLOS ESTUARDO GÁLVEZ BARRIOS CONSEJO DIRECTIVO Presidente: Lic. Zoot. Nery Waldemar Galdámez Cabrera, MSc. Secretario: Lic. Tobías Rafael Masters Cerritos Representantes de docentes: Ing. Agr. Edgar Arnoldo Casasola Chinchilla, MSc. Lic. Felipe Nery Agustín Hernández, MSc. Representante de egresados: Lic. Zoot. Alberto Genesio Orellana Roldán Representantes de estudiantes: AT. Giovanna Gisela Sosa Linares PC. Edgar Wilfredo Chegüén Herrera COORDINADOR ACADÉMICO Ing. Agr. Edwin Filiberto Coy Cordón COORDINADOR CARRERA DE AGRONOMÍA Ing. Agr. José Leonidas Ortega Alvarado, MSc. TERNA EVALUADORA Ing. Agr. Ramiro José García Álvarez Ing. Geólogo. Leonel Arturo Leytán Aguilar Ing. Civil. Luis Fernando Quijada Beza DEDICATORIA Y AGRADECIMIENTOS A Dios; Escultor de mi vida y quien me ha dado todo para lograr ésta meta y muchas más. Porque Él da la sabiduría y de sus labios brota el conocimiento y la inteligencia; porque en Jesucristo mi vida y profesión adquieren propósito. A mis padres, Edgar Amílcar Girón Zúñiga y Gloria Elizabeth Girón Hernández; hermosas herramientas en las manos de Dios para instruirme y bendecir mi vida; por su amor, dirección y apoyo incondicional en todo sentido. A la memoria de mis abuelos, Víctor Girón (Q.E.P.D.) y Emilia Zúñiga (Q.E.P.D.), cuyo recuerdo se anida en mi mente; también a los que Dios aún nos tiene prestados: Humberto Girón y especialmente a Isidra Espinoza (Mamita Chila) por sus oraciones y gran amor. A mis hermanos, Edgar Estuardo y Elízabeth Jenisse, así como a sus familias, especialmente a mis queridos sobrinos: Lucía Ximena, Diana Valeria y Edgar Alejandro; por acompañarme en los buenos y malos momentos, dándome alegría e inspiración. A mi novio, Saúl Zuquino Barrientos por llenarme de un amor sincero, motivarme a dar lo mejor de mí y apoyarme en todo sentido durante la etapa final de mi carrera, así como a su familia por apreciarme como un miembro más. A toda la familia y amigos que Dios me regaló, por ser parte fundamental de mi historia y de lo que Dios ha construido en mí. Al Grupo Evangélico Universitario –GEU-; porque Dios construyó importantes bases para mi formación profesional, a través de cada geuísta que irrumpió en mi historia. A mis compañeros de promoción; por su aprecio, respeto y porque sin su ayuda hubiese sido imposible llegar hasta la meta. A quienes integran la Carrera de Agronomía, profesionales, campesinos y todos los que compartieron sus conocimientos y experiencias para contribuir a mi formación académica, de manera especial al Ing. Agr. Fredy Samuel Coronado, por compartir aprendizajes para la vida y motivarme a luchar en momentos cruciales de mi carrera. AGRADECIMIENTOS ESPECIALES A cada una de las personas que hicieron posible la ejecución del presente trabajo de graduación, aunque sea imposible mencionar a todas. Al Lic. Químico Abner Mardoqueo Rodas Arzet; por permitirme trabajar conjuntamente en ésta investigación; además, por compartir su conocimiento y dirigirme en la fase de evaluación físico-química del agua. Al MSc. Ricardo Ottoniel Suchini Paiz, por su tiempo y esfuerzo al asesorarme, lo cual enriqueció la investigación, ayudándome a verla desde una perspectiva integral. A la Carrera de Ingeniería en Gestión Ambiental Local, especialmente a MA. Sandra Prado, Ing. Agr. Ramiro García y MSc. Fredy Coronado; por consentirme hacer uso del Laboratorio Ambiental y proveer de algunos insumos a través del proyecto “Fortalecimiento a la Gestión Ambiental Local –FIGAL-”; además de abrirme las puertas laboralmente y apoyarme en todo momento. Al Sistema de Información Geográfica SIG-CUNORI, por permitirme hacer uso de ésta herramienta para enriquecer el trabajo de graduación; de manera especial a Maris del Carmen España por su fina atención y ayuda, así como al Ing. Agr. Manuel Gilberto García Álvarez por compartir su conocimiento, dirigirme en la elaboración de mapas y ser una fuente de motivación para concluir este trabajo. A Jacqueline Hernández, de la Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia de la USAC, por su valioso apoyo en la realización de los análisis microbiológicos. Al Ing. Agr. Aquiles Peralta por su sugerencia es aspectos estadísticos. A cada uno de los profesionales que atentamente aceptaron evaluar las distintas fases de este trabajo de graduación, por enriquecer el mismo con sus pertinentes observaciones; así mismo al Coordinador de PTG y el Director de CUNORI, por sus revisiones. A cada una de las familias que abrieron con toda confianza las puertas de sus hogares, lo cual fue fundamental para la realización del presente trabajo. i ÍNDICE GENERAL Página ÍNDICE DE CUADROS v ÍNDICE DE FIGURAS v ÍNDICE DE GRÁFICAS vi ÍNDICE DE MAPAS vii RESUMEN viii 1. INTRODUCCIÓN 1 2. MARCO CONCEPTUAL 2 2.1 Antecedentes 2 2.2 Justificación 3 2.3 Definición y delimitación del problema 5 3. MARCO TEÓRICO 6 3.1 Aguas subterráneas: descripción general 6 3.1.1 Formación de acuíferos 6 3.1.2 Aprovechamiento del agua subterránea: 3.2 extracción en los acuíferos 8 3.1.3 Flujo de agua subterránea 8 3.1.4 Composición química de las aguas subterráneas 9 Agua subterránea: sobre-explotación y contaminación 10 3.2.1 Sobre-explotación de Acuíferos 10 3.2.2 Contaminación de Aguas Subterráneas 10 3.2.3 Vulnerabilidad del acuífero a la contaminación: 3.3 Índice GOD 12 Calidad del agua potable 14 3.3.1 Parámetros microbiológicos de la calidad de agua potable 14 3.3.2 Parámetros químicos de la calidad de agua potable 15 3.3.3 Parámetros físicos de la calidad de agua potable 17 ii 4. 5. MARCO REFERENCIAL 18 4.1 Descripción general del área de estudio 18 4.2 Ubicación del área de estudio 18 4.3 Clima y zonas de vida 18 4.4 Característicashidrogeológicas generales 19 4.4.1 Red hidrológica 19 4.4.2 Características edafológicas, fisiográficas y geológicas 19 MARCO METODOLÓGICO 20 5.1 Objetivos 20 5.2 Estimación del número y distribución geográfica de pozos 21 5.2.1 Determinación de condiciones de muestreo 21 5.2.2 Recopilación de datos 23 5.2.3 Procesamiento de datos 23 5.2.4 Análisis e interpretación de resultados 23 Estimación del nivel freático 24 5.3.1 Selección de pozos para colecta de datos 24 5.3.2 Colecta y procesamiento de datos de campo 24 5.3.3 Elaboración de mapa de iso-freáticas 25 5.3.4 Análisis e interpretación de resultados 25 Evaluación de la calidad del agua 25 5.4.1 Selección de puntos de muestreo 25 5.4.2 Colecta de muestra de agua 26 5.3 5.4 5.4.3 Análisis de parámetros de calidad: mediciones en campo 27 5.4.4 Análisis de parámetros de calidad: análisis de laboratorio 5.5 27 5.4.5 Mapeo de calidad 28 5.4.6 Análisis e interpretación de resultados 28 5.4.7 Identificación de posibles fuentes de contaminación 29 Determinación del índice de vulnerabilidad del acuífero a la contaminación 30 iii 5.6 5.5.1 Determinación de parámetros para el área de estudio 30 5.5.2 Determinación del índice de vulnerabilidad –GOD- 31 5.5.3 Análisis e interpretación de resultados 32 Estimación de la posible influencia de los ríos sobre el aguas ubterránea 6. 33 RESULTADOS OBTENIDOS 34 6.1 Estimación del número y distribución geográfica de pozos 34 6.2 Evaluación de la calidad de agua 37 6.2.1 Parámetros físico-químicos 37 6.2.2 Parámetros microbiológicos 50 6.2.3 Discusión de los resultados de análisis físico-químicos y microbiológicos 54 6.2.4 Identificación de posibles fuentes de contaminación del agua 6.3 Estimación del nivel freático 6.4 Índice GOD para la vulnerabilidad del acuífero a la contaminación 6.5 54 55 58 Estimación de la interrelación entre aguas subterráneas y superficiales 60 7. CONCLUSIONES 61 8. RECOMENDACIONES 63 9. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 65 10. APÉNDICE 68 1. Boleta de encuesta a viviendas, para identificación de pozos 69 2. Puntos de muestreo (pozos) para evaluación de la calidad de agua y nivel freático 3. 70 Ubicación de puntos de muestreo (pozos) para evaluación de la calidad de agua y nivel freático 71 4. Boleta de datos para análisis de calidad del agua en pozos 72 5. Boleta de datos para mediciones de nivel freático 72 iv 6. Parámetros para determinar la vulnerabilidad a la contaminación del acuífero(Método GOD) en la ciudad de Chiquimula 7. Resultados de análisis físico-químico de agua En pozos muestreados 8. 76 Potenciales focos de contaminación, cercanos a pozos muestreados 11. 75 Porcentaje de pozos por zona, cercanos a una fuente potencial de contaminación. 10. 74 Resultados de análisis microbiológico del agua en pozos muestreados 9. 73 76 ANEXOS 77 1. Mapa base de la ciudad de Chiquimula 78 2. Mapa geológico de la ciudad de Chiquimula (Detalle 1:50,000) 79 v ÍNDICE DE CUADROS Página Cuadro 1. Principales iones en la composición química natural del agua subterránea. 9 Cuadro 2. Distribución de muestra por zona 22 Cuadro 3. Límites máximos aceptables y permisibles de la norma COGUANOR para agua potable 29 Definición práctica de clases de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos 32 Cuadro 5. Númeroestimado de pozos en la ciudad de Chiquimula, 2009 34 Cuadro 6. Porcentaje de pozos según el tipo deabastecimiento y el uso del agua; Chiquimula, 2009. 36 Cuadro 7. Relación entre dureza y pH en el agua. 43 Cuadro 8. Relación porcentual de pozos contaminados por bacterias coliformes, en la ciudad de Chiquimula, 2009. 50 Datos de nivel freático depozos muestreados en la ciudad de Chiquimula, 2009. 56 Cuadro 4. Cuadro 9. ÍNDICE DE FIGURAS Página Figura 1. Perfil de distribución del agua bajo el suelo 6 Figura 2. Clasificación de acuíferos según el estado energético del agua 7 Figura 3. Lago aluvional sobre el cual está asentadala ciudad de Chiquimula 19 Tabla de valoración de parámetros para evaluar la vulnerabilidad por el método GOD. 31 Esquema de procedimiento para la generación del mapa de vulnerabilidad GOD 32 Perfil freático para pozos muestreadosen la ciudad de Chiquimula, 2009. 56 Figura 4. Figura 5. Figura 6. vi ÍNDICE DE GRÁFICAS Página Gráfica 1. Gráfica 2. Gráfica 3. Gráfica 4. Gráfica 5. Gráfica 6. Gráfica 7. Gráfica 8. Valores de temperatura del agua en pozos bajo estudio; Chiquimula, 2009. 37 Valores de pH del agua en pozos de la ciudad de Chiquimula, 2009. 38 Conductividad del agua, en pozos de la ciudad de Chiquimula, 2009. 40 Valores de dureza del agua, en pozos de la ciudad de Chiquimula, 2009. 41 Concentración de fosfatos en agua de pozos bajo estudio; Chiquimula, 2009. 43 Concentración de sulfatos en el agua de pozos de la ciudad de Chiquimula, 2009. 45 Concentración de nitritos en agua de pozos de la ciudad de Chiquimula, 2009. 47 Concentración de nitratos en agua de pozos en la ciudad de Chiquimula, 2009. 49 vii ÍNDICE DE MAPAS Página Mapa 1. Pozos identificados durante muestreo a viviendas; Ciudad de Chiquimula, 2009. 35 Mapa 2. Valores de pH del agua subterránea en la ciudad de Chiquimula. 39 Mapa 3. Valores de conductividad y dureza del agua subterránea en la ciudad de Chiquimula, 2009. 42 Concentración de fosfatos (PO4) en el agua subterránea de la Ciudad de Chiquimula. 44 Concentración de sulfatos (SO4) en el agua subterránea de la Ciudad de Chiquimula, 2009. 46 Concentración de nitritos (NO2) en el agua subterránea de la Ciudad de Chiquimula, 2009. 48 Concentración de nitratos y presencia de coliformes totales en el agua subterránea de la Ciudad de Chiquimula, 2009. 51 Concentración de nitratos y presencia de coliformes fecales en el agua subterránea de la ciudad de Chiquimula, 2009. 52 Concentración de nitratos y presencia de Escherichia coli en el agua subterránea de la Ciudad de Chiquimula, 2009. 53 Mapa 10. Mapa de isofreáticas de la ciudad de Chiquimula, 2009. 57 Mapa 11. Vulnerabilidad a la contaminación, del acuífero en la ciudad de Chiquimula (Método GOD). 59 Calidad del agua en red hidrológica superficial de la ciudad de Chiquimula. 60 Mapa 4. Mapa 5. Mapa 6. Mapa 7. Mapa 8. Mapa 9. Mapa 12. viii RESUMEN La escasez y la contaminación del agua es uno de los principales problemas en la ciudad de Chiquimula, ante lo cual la población ha buscado alternativas, siendo una de ellas el aprovechamiento del agua subterránea a través de la perforación de pozos artesanales; sin embargo, existe poca información sobre el uso de este recurso natural tan importante, que contribuya a la toma de decisiones para la gestión y manejo del mismo. Una de las principales hipótesis es que la tendencia actual del aprovechamiento del acuífero de la ciudad de Chiquimula está en riesgo de sobre-explotación, además no se cuenta con información representativa de la calidad del agua subterránea para consumo humano. Con el propósito de conocer en qué medida los pobladores han optado por la perforación de pozos y generar información que permita conocer si el agua proveniente de los mismos es apta para consumo humano, se realizó la investigación para estimar el número y distribución geográfica de pozos a nivel domiciliar, el nivel freático en los mismos y la calidad físico-química y bacteriológica del agua; así mismo, se analizó el grado de vulnerabilidad del acuífero a la contaminación, la identificación de posibles fuentes de contaminación y la influencia entre aguas superficiales y subterráneas. La investigación inició con una encuesta a las viviendas de la ciudad de Chiquimula, a partir de la cual se estimó que aproximadamente 10.4% de éstas cuenta con pozo artesanal, principalmente las ubicadas en la parte central, norte y este de la ciudad, lo cual coincide con áreas de menor altitud relativa, así como donde el abastecimiento municipal de agua es deficiente. A partir de los pozos identificados, se seleccionaron 24 de ellos como puntos de control para el monitoreo de la calidad del agua y 12 para determinar el nivel freático. Para conocer la calidad del agua se seleccionaron los siguientes parámetros: pH, temperatura, conductividad, dureza, sulfatos, fosfatos, nitritos, nitratos y bacterias coliformes, utilizando los procedimientos propuesto por la metodología de la American Public Health Association y American Water Works Association (APHA-AWWA 1992). ix Los resultados muestran que la mayoría de los parámetros analizados están dentro de los límites establecidos como permisibles para el consumo humano por la Norma NGO 29.001.98 de la Comisión Guatemalteca de Normas COGUANOR, a excepción de los nitratos y las bacterias coliformes. La concentración promedio de nitratos en el agua subterránea es de 23.92 mg/L, valor que sobrepasa el Límite Máximo Permisible de 10 mg/L; únicamente el 12.5% de los pozos analizados se encontraron dentro del Límite Máximo Permisible. En relación a las bacterias coliformes, el 87.5% de los pozos muestreados se encontró contaminado por bacterias coliformes totales, sin embargo únicamente el 68.75% eran de origen fecal. Un aspecto importante de resaltar es la significativa relación entre nitratos y coliformes, lo cual induce a pensar que ambos tienen una fuente de contaminación común, como puede ser la presencia de material orgánico en los suelos aluvionales, fuga en drenajes o filtraciones por fosas sépticas además de la cercanía a otras fuentes potenciales de contaminación como corrales de ganado vacuno. Se pudo establecer que la altura relativa del nivel freático está entre los 445 a los 345 msnm., diferencia de nivel que favorece el flujo de agua subterránea del este al oeste de la ciudad; ésta información constituye una línea base para evaluar en el futuro la explotación del agua subterránea. Dentro de la investigación se determinó el índice de vulnerabilidad a la contaminación del acuífero de la ciudad de Chiquimula a través de la metodología “Groundwater hydraulic confinement, Overlaying strata, Depth to groundwater table - GOD” (Foster & Hirata, 1988), la cual constituye una primera aproximación del grado de vulnerabilidad de las aguas subterráneas; a partir de lo cual se estimó que el 83.6% del territorio de la Ciudad de Chiquimula está catalogado como de “vulnerabilidad baja”, un 13.16% “medianamente vulnerable” Los resultados muestran que existe la necesidad de establecer un sistema de monitoreo en los pozos de la ciudad de Chiquimula, considerando los parámetros críticos (nitratos y coliformes) además de monitorear el nivel freático, que permita establecer un mecanismo de gestión integral del recurso hídrico en la ciudad de Chiquimula. 1. INTRODUCCIÓN La perforación de pozos para la obtención de agua subterránea, se ha convertido en una importante alternativa para muchos de los pobladores de la ciudad de Chiquimula, ante la limitada disponibilidad (en cantidad y calidad) del agua para abastecimiento humano y doméstico. Sin embargo, la información existente respecto a éste recurso y su aprovechamiento ha sido limitada, lo cual restringe asimismo su gestión sostenible. Este escenario permite plantear al menos dos interrogantes: 1) ¿Pone en riesgo de sobre-explotación del recurso agua subterránea, la tendencia actual de su aprovechamiento? y 2) ¿Satisface este recurso los requerimientos de calidad para el consumo humano?. Responder pertinente y eficazmente éstos planteamientos supone una difícil y onerosa tarea, sobretodo en relación a su intensidad de uso; sin embargo es relevante abordar estos planteamientos por la influencia que tienen sobre la calidad de vida de la población y la sostenibilidad en el uso y manejo del recurso. Cabe destacar que en el tema de calidad del agua el avance en investigación ha sido más significativo, pues se han realizado algunas evaluaciones físico-químicas y bacteriológicas al servicio de abastecimiento de agua municipal. En virtud de lo anterior, se formuló la presente investigación dentro del eje temático “Recursos Naturales y Sostenibilidad Ambiental” del Departamento de Investigación en Ciencias Agrícolas y Ambientales –DICA- del CUNORI, con el fin generar insumos que contribuyan a una gestión sostenible e integral del recurso agua en la ciudad de Chiquimula, los cuales consistieron en la estimación del número y distribución geográfica de pozos, además de la evaluación y mapeo de la calidad del agua y de los niveles freáticos en los mismos; complementariamente, se evaluó la vulnerabilidad a la contaminación del acuífero mediante el método GOD, así como la posible influencia de la red hidrológica sobre las aguas subterráneas, a través de un análisis cualitativo. Dicha investigación se realizó en el período Julio-Noviembre de 2009, con el apoyo del proyecto “Fortalecimiento Institucional a la Gestión Ambiental Local –FIGAL-” a través del Laboratorio Ambiental de CUNORI, en coordinación con la Dirección General de Investigación –DIGI- de la USAC. 2. MARCO CONCEPTUAL 2.1 Antecedentes La débil e ineficiente gestión del recurso hídrico en la localidad, ha generado serios problemas de abastecimiento para consumo humano y contaminación de aguas superficiales y subterráneas. Las limitaciones del servicio municipal para satisfacer la demanda de agua, ha llevado a personas individuales, grupos de vecinos organizados y empresarios, a perforar sin mayores regulaciones, pozos artesanales y mecánicos para satisfacer dicha demanda; sin embargo no se contaba con información que permitiera caracterizar a ningún nivel este tipo de aprovechamiento. Así mismo, se ha hecho evidente el serio problema de contaminación de las fuentes superficiales y subterráneas que abastecen a la ciudad. Análisis del agua en los ríos Tacó y Shusho mostraron la dureza, alta presencia de nitratos y contaminación por coliformes fecales en los mismos (MARN 2007). De igual manera en septiembre de 2008, el 70% de las muestras de agua analizadas por la Jefatura del Área de Salud, incluyendo fuentes superficiales y subterráneas, presentaron contaminación por coliformes fecales. Del mismo modo, en un estudio sobre la calidad fisicoquímica y bacteriológica de las fuentes de abastecimiento municipal, la empresa consultora The Louis Berger Group INC. (2001) encontró que en los pozos denominados “El Calvario” y “San José”, las concentraciones de nitratos y de coliformes fecales en el último, se encontraban por encima de los límites permisibles para agua potable establecidos por la Comisión Guatemalteca de Normas (COGUANOR). Cuatro años después, en una investigación independiente pero de la misma naturaleza, Álvarez, R. (2005) concluyó que el pozo denominado “La Terminal” y el Río Tacó son los que presentan altas concentraciones de nitratos. Ante este escenario, se planteó realizar una investigación que contribuyera con información básica pero relevante para el abordaje de ésta problemática, con el fin de influenciar sobre una gestión adecuada del recurso hídrico. 2 2.2 Justificación Aunque el agua subterránea es una importante fuente de abastecimiento urbano, la alta demanda de este recurso dentro de un contexto débil en cuanto a la regulación y normativa del uso y manejo del mismo, hacen que la perforación “incontrolada” de pozos pueda constituir un problema de insostenibilidad del recurso (sobre-explotación), por lo que la estimación del número de pozos dentro de la ciudad, así como del nivel freático para el período de la investigación, permitirá construir una línea de base para evaluar a mediano y largo plazo1, la medida en que se podría estar sobre-explotando el recurso, aunque cabe señalar que el descenso de los niveles se puede atribuir no sólo a la explotación intensiva de los acuíferos, sino también a la falta de recarga de los mismos. Sin embargo, la disponibilidad de los recursos hídricos para los diferentes usos, no sólo depende de los volúmenes, sino también de la calidad de éstos, la cual es significativamente importante en cuanto al uso para consumo humano, por los efectos nocivos que provoca en la salud de quienes la consumen cuando es inadecuada. Según el Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social (MSPAS), en el área de Chiquimula una de las principales causas de la mortalidad infantil es el síndrome diarreico intenso, mismo que se contrae principalmente por el consumo de agua contaminada con bacterias coliformes, Vibrio coli y Escherichia coli; así mismo, diferentes estudios han mostrado los efectos negativos en la salud humana, provocados por la contaminación por metales pesados y otros compuestos químicos (orgánicos e inorgánicos), tal es el caso de los nitratos, cuyas elevadas concentraciones puede inducir la metahemoglobinemia, en menores de un año, y la formación potencial de denitrosaminas carcinogénicas (AWWA 2002). En este sentido, pese a que se ha realizado distintas evaluaciones de calidad del agua para consumo humano en la ciudad de Chiquimula, éstas se han concentrado únicamente en la red de abastecimiento municipal, obviando así los pozos artesanales y mecánicos de naturaleza privada que se han perforado en la misma, lo cual limita la representatividad de la calidad del agua subterránea en la ciudad. 1 Alvarado Rivas (2000), señala que se necesitan de diez a quince años para poder definir si se trata de un caso de sobre-explotación o explotación intensiva. 3 Conocer la calidad del agua en una fuente es por sí sola una información útil, pues permite tomar decisiones concretas en cuanto a si es o no adecuada para un uso específico o para determinar cuáles serían sus usos potenciales, no obstante, ésta información también debe llevar a la identificación de posibles focos de contaminación y a determinar qué tan vulnerable se encuentra la fuente de agua frente a éstos. Abordar este tema es un proceso complejo; sin embargo, se consideró útil realizar una primera estimación de la vulnerabilidad a la contaminación del acuífero sobre el cual se asienta la ciudad de Chiquimula, lo que permitiría zonificar áreas de riesgo y con ello, establecer medidas de protección más pertinentes. Finalmente, las características puntuales del agua subterránea deben considerarse dentro de un marco de uso y manejo del agua más amplio, pues el agua subterránea y el agua superficial están íntimamente relacionadas, ya que son parte del mismo ciclo hidrológico: Los acuíferos descargan a cuerpos de agua superficiales o pueden ser recargados por éstos, dependiendo de las condiciones locales (Garduño, et al. 2006); así mismo, como señala Campillo (2003), “La contaminación de las aguas superficiales, debe ser vista como una posible fuente de contaminación de acuíferos”; de igual forma, el agua de los acuíferos fue en su momento recargada dentro del área drenada por una cuenca. 4 2.3 Definición y delimitación del problema Si bien el uso del agua subterránea para abastecimiento humano y doméstico en la ciudad de Chiquimula ha cobrado relevancia, la información existente sobre este recurso y su aprovechamiento ha sido carente. En este sentido, el estudio se enfocó principalmente en dos parámetros importantes en relación al uso y manejo del agua subterránea: la perfilación de los niveles freáticos y la calidad de la misma para el consumo humano. En cuanto a los niveles freáticos, el objetivo principal fue elaborar un mapa de isofreáticas que permitiera modelar su comportamiento para el período de la investigación, el cual constituyera una línea base para evaluar periódicamente y a futuro, el comportamiento del nivel freático a través del tiempo y con ello, estimar la vulnerabilidad a la sobre-explotación de las aguas subterráneas como fuente de abastecimiento urbano. En el tema de calidad del agua, el estudio se enfocó en verificar el estado de los parámetros físico-químicos y bacteriológicos que la definen como apta para el consumo humano, pero además, en referenciar geográficamente las variaciones de los mismos e inferir sobre las posibles fuentes de contaminación. Como información complementaria al análisis de estos dos aspectos, se determinó realizar una primera aproximación del grado de vulnerabilidad a la contaminación en que podría encontrarse el acuífero, independientemente del tipo de contaminante y de la fuente de contaminación. De igual manera, se determinó realizar un análisis cualitativo de la posible influencia sobre la calidad del agua y niveles freáticos, entre los ríos y las aguas subterráneas de la ciudad. La investigación se llevó a cabo en las siete zonas del casco urbano de Chiquimula; durante el período comprendido entre los meses de julio y noviembre del año 2009, con el apoyo y respaldo técnico de la DIGI, así como del Laboratorio Ambiental y el de Sistemas de Información Geográfica del CUNORI. 5 3. MARCO TEÓRICO 3.1 Aguas subterráneas: descripción general 3.1.1 Formación de acuíferos Las aguas subterráneas tienen su origen en la infiltración en el terreno de las aguas de lluvia, deshielo y corrientes superficiales. Aunque en un momento dado se supuso que las cantidades precipitadas eran insuficientes para abastecer los grandes caudales de las aguas subterráneas, hoy día se acepta la teoría de que éstas proceden de la infiltración (Franco s.f.). Al drenar el agua por el suelo, fluye por la zona radicular y luego por otra llamada zona no saturada (zona vadosa o de aireación). Los poros del material geológico en ésta zona se llenan parcialmente de agua, la porción restante se llena de aire. El agua continúa su migración vertical por el suelo hasta llegar a un nivel en el que todos los espacios o poros de éste se llenan de agua, la denominada zona de saturación (saturada ó freática). La separación entre ambas zonas se llama nivel freático, el cual se define como “el nivel de agua subterránea de un acuífero no confinado, dónde la presión es igual a la presión atmosférica”. El agua de la zona de saturación es el agua subterránea. formación La geológica por la cual el agua fluye horizontalmente y de la cual se bombea es el acuífero (Davis, M; Masten, S. 2005). Fuente: Campillo, R. 2003. Figura 1. Perfil de distribución del agua bajo el suelo. 6 Clasificación de acuíferos en función del estado energético del agua Acuíferos libres no confinados o freáticos; son aquellos en los cuales existe una superficie libre del agua que contienen, que está en contacto con el aire y por tanto a presión atmosférica. Los acuíferos cautivos, confinados o a presión; son aquellos en los que la superficie superior del agua se encuentra sometida a una presión superior a la atmosférica, por ello durante la perforación de pozos en acuíferos de este tipo, al atravesar el techo del mismo se observa un ascenso rápido del nivel del agua hasta establecerse en una determinada posición o nivel piezométrico. Acuíferos semicautivos o semiconfinados, son aquellos en los que la pared superior o inferior no es totalmente impermeable, sino que se trata de un acuitardo, es decir un material que permite la filtración del agua, pero de forma muy lenta, lo que sirve de alimentación al acuífero principal (Franco s.f.). Fuente: Franco s.f. Figura. 2 Clasificación de acuíferos según el estado energético del agua. 7 3.1.2 Aprovechamiento del agua subterránea: extracción en los acuíferos El aprovechamiento del agua subterránea para diferentes usos, se logra a través de la extracción de la misma a través de pozos, sean estos artesanales ó mecánicos. Pozo mecánico: Excavación o perforación en el terreno mediante el uso de maquinaria específica, que alcanza profundidades considerables dentro del suelo llegando al agua subterránea, incluso a los acuíferos más profundos. Pozo artesanal: Excavación en el terreno que alcanza el agua subterránea, utilizando únicamente herramientas manuales. La profundidad de los mismos alcanza el nivel freático. 3.1.3 Flujo de agua subterránea En el sub-suelo el agua fluye tanto en dirección vertical como horizontal; sin embargo, las condiciones de este movimiento son muy variadas e influenciadas por diferentes factores principalmente geológicos. El movimiento vertical se da por el proceso natural y necesario de infiltración, hacia capas inferiores en el subsuelo. Horizontalmente, el agua generalmente se mueve de las áreas de mayor altura a las de menor altura relativa. Otro aspecto relevante respecto al flujo del agua subterránea es la velocidad de éste, la cual depende del gradiente hidráulico y de una propiedad de los materiales geológicos llamada conductividad hidráulica, misma que puede conceptualizarse como una medición de la facilidad con la que ocurre el flujo de agua a través de los medios porosos. Por ejemplo, el agua fluye más rápido por la grava que por la arcilla muy fina; de lo cual se deriva que la conductividad hidráulica de la grava es mayor, propiedad que depende de otras características de los materiales geológicos, incluidos el diámetro del grano y la porosidad (Davis, M; Masten, S. 2005) 8 3.1.4 Composición química de las aguas subterráneas Existen múltiples factores que condicionan la composición del agua subterránea natural, tal como la naturaleza y disposición espacial de los materiales con los que el agua entra en contacto, superficie y duración del contacto, temperatura, presión, existencia de gases, grado de saturación del agua en relación con las distintas substancias incorporables, entre otros. Aunque la composición media del agua subterránea suele considerarse invariable en un acuífero o porción del mismo, debe contemplarse con la perspectiva de su posible variación espacio-temporal. Una composición química concreta por lo tanto, no queda completamente definida si no se refiere a un lugar y momento determinados (IGME 2007). En el agua subterránea natural, la mayoría de las sustancias disueltas se encuentran en estado iónico y, a pesar de la gran variabilidad de los elementos presentes en ella y de la de sus concentraciones, los principales iones se han agrupado y clasificado como iones fundamentales y iones menores, en función de la concentración total en el agua; de tal suerte que los iones fundamentales cubren cerca del 99% del contenido iónico total, mientras que los iones menores habitualmente forman menos del 1%. Existe también la denominación de “elementos traza” para aquellos que aunque presentes, están por lo general en cantidades difícilmente medibles por medios químicos usuales (Díaz 2006). Cuadro 1. Principales iones en la composición química natural del agua subterránea. Iones Fundamentales Aniones Iones Menores Cationes Aniones Cloruro Cl- Sodio Na+ Nitrato Sulfato SO42- Calcio Ca2+ Carbonato Magnesio Mg2+ Bicarbonato HCO3Carbonato CO32- Cationes NO3- Potasio K+ CO32- Ion ferroso Fe2+ Nitrito NO2- Amonio NH4+ Fluoruro F- Estroncio Sr2+. Fuente: Composición química de aguas subterráneas; IGME 2007 9 3.2 Agua subterránea: sobre-explotación y contaminación 3.2.1 Sobre-explotación de acuíferos Aunque existen distintos criterios técnicos que permiten determinar si un acuífero se encuentra en proceso de explotación intensiva, incluyendo el cambio de la composición química, y otros efectos de carácter socio-económico como las migraciones, disminución de productos agrícolas y escasez en el suministro de agua potable; el descenso permanente de los niveles de agua subterránea en función de tiempo y espacio, constituye uno de los más representativos, el cual es producto del desbalance de las aguas subterráneas. Sin embargo, el descenso de los niveles se puede atribuir no solamente a la explotación intensiva de las aguas subterráneas, sino también a la falta de recarga de los acuíferos, ya sea por los períodos largos de sequía o por la expansión poblacional en las zonas de recarga. Por esta razón, las observaciones de niveles deben ser por un periodo mínimo de diez a quince años para poder definir si se trata de un caso de sobre-explotación (Alvarado 2000). 3.2.2 Contaminación de aguas subterráneas La contaminación del agua subterránea puede considerarse más grave que la del agua superficial, debido a que el flujo lento y volúmenes grandes en los acuíferos, limitan la eliminación de la contaminación en éstos, pues se necesita mucho tiempo para que se renueve completamente el agua contenida en ellos, e incluso entonces el problema persiste por las sustancias que quedaron absorbidas en los mismos (Sánchez 2005). En general, los contaminantes entran al medio subterráneo a través de:  La disposición de líquidos o productos solubles con el agua, sobre la superficie del terreno.  El entierro de substancias en el subsuelo, por encima del nivel freático.  La inyección de materiales en el subsuelo por debajo del nivel freático.  El transporte de contaminantes solubles desde un río “influente”. 10 La migración de los contaminantes en los suelos y acuíferos depende mucho de las propiedades de las sustancias y de los materiales geológicos. Mientras más soluble en agua sea una sustancia, con mayor probabilidad bajará verticalmente por el suelo hasta el acuífero, y migrará con el agua; es probable que éste tipo de sustancias atraviesen el suelo y lleguen a un acuífero más abajo. Las sustancias poco solubles en agua, cuando migran por el agua subterránea generalmente lo hacen en fase no acuosa, mismas que según su densidad respecto al agua, se dividen en ligeros de fase no acuosa (menos densos que el agua), los cuales tenderán a “flotar” sobre el nivel freático y, densos de fase no acuosa, los cuales tenderán a “hundirse” en el acuífero. Contaminación por residuos urbanos La infiltración de sustancias depositadas en la superficie, originadas principalmente en basureros al aire libre y transportados al subsuelo especialmente por la lluvia, los depósitos subterráneos de combustible (gasolineras), así como actividades industriales puntuales, son algunas de las principales fuentes de contaminación urbana. Las aguas residuales urbanas constituyen otra importante fuente de contaminación, representada principalmente por los sistemas de alcantarillado, que aún cuando su cobertura está todavía un tanto rezagada respecto al abastecimiento de agua, la generación de aguas residuales va en constante aumento a causa del veloz crecimiento de la demanda de agua urbana (Foster et al. 2006). Las aguas residuales pueden contaminar las aguas subterráneas en diferentes formas:     Instalaciones de saneamiento in situ (fosas sépticas y letrinas) cuya descarga directa al subsuelo constituye una fuente difusa de contaminación continua. Sistemas de alcantarillado cuyos efluentes descargan aguas abajo del centro urbano. Contaminación por ríos “influentes” en los que se han descargado aguas residuales. Fugas en los sistemas de drenaje urbano, causadas por averías en los mismos. 11 3.2.3 Vulnerabilidad del acuífero a la contaminación: Índice GOD Como señalan Agüero y Pujol (2000) en su análisis a la definición de “riesgo” propuesta por Hashimoto et al. (1980); la vulnerabilidad puede definirse en función de “cuán severas son las consecuencias de una carga contaminante”, midiendo las consecuencias en términos del deterioro de la calidad del agua. Sin embargo, ésta es una característica de los acuíferos difícil de determinar y que depende de la interacción entre diferentes factores, tanto los que tienen que ver con las características propias del acuífero (profundidad de la napa freática, geología y edafología de la zona, entre otras), como aquellos vinculados a las cargas contaminantes (aspectos fisico-químicos de los compuestos y características de la fuente emisora). En virtud de lo anterior, el grado de atenuación del contaminante puede variar significativamente con el tipo de contaminante y con el proceso de contaminación en una situación dada. De este modo, “una vulnerabilidad general (integrada) a un contaminante universal en un escenario de contaminación típico” no es estrictamente válida (Foster et al 2002). Científicamente es más consistente evaluar la vulnerabilidad a la contaminación para cada contaminante o bien para cada tipo de contaminante (nutrientes, patógenos, microorganismos, metales pesados, etc.) o en forma separada para cada grupo de actividades contaminantes (saneamiento sin red cloacal, agricultura, disposición de efluentes industriales, etc.). Por esta razón, Andersen y Gosk (1987) sugirieron realizar el mapeo de vulnerabilidad para cada grupo de contaminantes en escenarios de contaminación específicos. Sin embargo, esto conduciría a la elaboración de un atlas de mapas para cada área particular cuya utilización sería muy engorrosa en la mayoría de los casos. El camino a seguir entonces, es producir un mapa de vulnerabilidad integrado donde los términos usados estén claramente definidos y las limitaciones claramente indicadas. Para ello es fundamental tener presente las tres „leyes sobre la vulnerabilidad del agua subterránea‟ expresadas como advertencias en recientes revisiones realizadas en los Estados Unidos (Foster et al 2002): 12 1. Todo acuífero tiene algún grado de vulnerabilidad a la contaminación 2. Cualquier evaluación de la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos contiene incertidumbres 3. En los sistemas más complejos se corre el riesgo de que al evaluar la vulnerabilidad lo obvio sea velado y lo sutil no se distinga. Frente a estos retos técnicos procedimentales, alrededor del mundo se han propuesto diferentes modelos para la determinación de la vulnerabilidad a la contaminación de un acuífero tales como AVI, GOD, DRASTIC y SINTACS. Estos son modelos matemáticos y hacen uso de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) para generar los mapas de vulnerabilidad y de esta forma, tomando en cuenta la amenaza, estimar el riesgo de contaminación. Estos mapas forman parte de un conjunto mayor de información, necesaria para el manejo racional de los recursos hídricos, tomando en cuenta tanto la administración como la protección de dicho recurso (Agüero J; Pujol, R. 2000). Índice GOD El método de GOD (por sus iniciales en inglés: Groundwater hydraulic confinement, Overlaying Strata, Deph to groundwater table) fue desarrollado en 1987 por Stephen Foster y revisado por Ricardo Hirata en 1988. Éste trata de ser simple y sistemático, por lo cual se considera el primer paso para la determinación del riesgo de contaminación de aguas subterráneas con el fin de establecer prioridades y determina la vulnerabilidad intrínseca por lo que no toma en cuenta el tipo de contaminante. El método establece la vulnerabilidad del acuífero, como una función de la inaccesibilidad de la zona saturada, desde el punto de vista hidráulico a la penetración de contaminantes y la capacidad de atenuación de los estratos encima de la zona saturada como resultado de su retención física y la reacción química con los contaminantes. La metodología utiliza la clasificación de tres fases discretas que son: (i) Distancia del agua, (ii) Ocurrencia del agua subterránea y (iii) Substrato litológico. 13 La vulnerabilidad según el método se calcula como el producto de los siguientes factores: VULNERABILIDAD = G x O x D Donde G Índice por condición de confinamiento del acuífero u ocurrencia del agua subterránea (Groundwater occurrence) O Índice del substrato litológico en términos de grado de consolidación y características litológicas (Overall aquifer class). D Índice por profundidad del nivel del agua o techo del acuífero confinado (Depth). Cada uno de los factores posee valores entre cero y uno, entre mayor es el valor, más desfavorable es la condición2. Este método sólo asigna un peso indirecto a las variables a través de sus valores. Otra característica del método importante de destacar es que sólo toma en cuenta la posible atenuación antes de alcanzar la zona saturada, sin tomar en cuenta la dilución y dispersión en el acuífero. 3.3 Calidad del agua potable Cuando las características de calidad, le confieren la condición de “buena” para el consumo humano, se habla de agua potable. La calidad del agua potable es esencialmente importante por los efectos que produce en la salud y bienestar de quienes la consumen. 3.3.1 Parámetros microbiológicos de la calidad de agua potable En términos generales, los mayores riesgos microbianos son los derivados del consumo de agua contaminada con excrementos humanos o animales (incluidos los de las aves). Los excrementos pueden ser fuente de patógenos como bacterias, virus, protozoos y helmintos (Perdomo et al. 2001). 2 Los procedimientos respectivos, se abordarán en el marco metodológico. 14 El principal parámetro que determina la calidad microbiológica del agua es la presencia de coliformes, un grupo de especies bacterianas que se encuentran principalmente en el intestino de los humanos y de los animales de sangre caliente, aunque muchas están distribuidas en la naturaleza, especialmente en suelos, semillas y vegetales. Tradicionalmente se los ha considerado como indicadores de contaminación fecal en el control de calidad del agua destinada al consumo humano en razón de que, en los medios acuáticos, los coliformes son más resistentes que las bacterias patógenas intestinales y porque su origen es principalmente fecal. Por tanto, su ausencia indica que el agua es bacteriológicamente segura. Asimismo, su número en el agua es proporcional al grado de contaminación fecal; mientras más coliformes se aislan del agua, mayor es la gravedad de la descarga de heces. Dentro de los coliformes totales (CT), se encuentran los coliformes fecales (CF), que provienen del tracto intestinal de animales de sangre caliente y que serían los mejores indicadores de riesgo de afecciones humanas; dentro de éstas últimas, Escherichia coli, la cual provoca (principalmente en niños) el síndrome diarreico agudo. 3.3.2 Parámetros químicos de la calidad de agua potable Los riesgos para la salud asociados a los componentes químicos son distintos de los asociados a la contaminación microbiana y se deben principalmente a la capacidad de los primeros, de producir efectos adversos sobre la salud tras períodos de exposición prolongados. Pocos componentes químicos del agua pueden ocasionar problemas de salud como resultado de una exposición única o relativamente corta; la excepción principal son los nitratos. Aunque la gama de parámetros químicos que determinan la calidad del agua potable es amplia y diversa, para la presente investigación se priorizaron los más importantes: Potencial de hidrógeno (pH) Es una medida de la acidez o basicidad de una solución y representa la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinada sustancia, en este caso, el agua. 15 El pH se expresa mediante un valor entre 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7 y básicas las que tienen pH mayores a 7; el pH = 7 indica la neutralidad de la disolución. Aunque no suele afectar directamente a los consumidores, es uno de los parámetros operativos más importantes de la calidad del agua, pues es un factor regulador de diferentes procesos biológicos y químicos. Dureza Hace referencia a la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. Un sistema muy difundido para expresar las concentraciones de dureza (calcio y magnesio), es el de carbonato de calcio (CaCO3) expresando la concentración en mg/L. Según Henry y Heinke (1999), la dureza del agua es consecuencia del contacto con los suelos y rocas, en particular la piedra caliza, en presencia de CO2. Los iones que provocan la dureza tienen su origen en el suelo y en las formaciones geológicas. Pese a que instancias como la Organización Mundial de la Salud –OMS- y otras, no proponen ningún valor de referencia basado en efectos sobre la salud para la dureza del agua de consumo; según (Mora et al. 2002; León 2008) el consumo prolongado de aguas que presentan concentraciones mayores a 120 mg/l de CaCO3 presenta un factor de riesgo en la formación de cálculos en las vías urinarias (Calculosis renal o Litiasis urinaria). Nitrógeno (Nitratos y Nitritos) Los nitratos (NO3-) y nitritos (NO2-) son aniones que se pueden unir a compuestos orgánicos e inorgánicos, formando sales u otros compuestos. El nitrato está presente en el agua de forma natural pudiéndose incrementar su concentración por actividades humanas como la fertilización orgánica e inorgánica, pastoreo, pesticidas, fosas sépticas, aguas residuales y vertidos industriales o urbanos. La principal afección de la contaminación por nitratos es la enfermedad denomina metahemoglobinemia (síndrome del bebé azul), la cual afecta principalmente a menores de un año y, aunque la teoría aún está en revisión, existen algunos indicios que el consumo prolongado de agua con altas concentraciones de NO3- puede provocar cáncer (AWWA 2002). 16 Sulfatos, SO42Son sales moderadamente solubles a muy solubles, excepto las de Sr (60 ppm) y de Ba (2 ppm). Los sulfatos se encuentran de manera natural en numerosos minerales (barita epsomita, tiza, etc.), y su origen se debe fundamentalmente a los procesos de disolución de las tizas, existentes en el terreno, en el agua subterránea; sin embargo, también pueden llegar a las aguas subterráneas por los excedentes de fertilizantes y pesticidas, así como por el paso del agua de la lluvia, por yesos en el suelo. Las altas concentraciones de sulfato en el agua potable pueden producir diarrea transitoria. La diarrea aguda puede producir deshidratación, particularmente en bebés y niños pequeños, que puede tener una condición o estado de diarrea (AWWA 2002). 3.3.3 Parámetros físicos de la calidad de agua potable Temperatura La temperatura constituye un dato muy útil, debido a que la temperatura influye sobre las actividades biológicas, la solubilidad de gases (especialmente oxígeno) y la viscosidad. Además, según las guías de OMS sobre la calidad de agua potable, el agua fría tiene, por lo general, un sabor más agradable que el agua tibia, y la temperatura repercutirá en la aceptabilidad de algunos otros componentes inorgánicos y contaminantes químicos que pueden afectar al sabor. La temperatura alta del agua potencia la proliferación de microorganismos y puede aumentar los problemas de sabor, olor, color y corrosión. Conductividad La conductividad de una sustancia se define como la habilidad de ésta para conducir calor o electricidad, debido a la presencia de sales inorgánicas en solución o electrolitos. Los iones cargados positiva y negativamente son los que conducen la corriente y la cantidad conducida será directamente proporcional al número de iones presentes y a su movilidad. 17 4. 4.1 MARCO REFERENCIAL Descripción general del área de estudio El área de estudio comprende la ciudad de Chiquimula (casco urbano), del municipio y departamento del mismo nombre. Con una población aproximada de 50,000 habitantes y una extensión territorial de 7.5 km2, la ciudad está divida en 7 zonas y cuenta con aproximadamente 9,400 viviendas de acuerdo a la Oficina Municipal de Planificación. Dispone de servicios básicos como agua potable, sistema de drenajes y recolección de desechos sólidos entre otros, no obstante, estos servicios han sido deficientes, provocando un impacto negativo sobre el ambiente. (Anexo 1) 4.2 Ubicación del área de estudio La ciudad de Chiquimula está localizada dentro del cuadrante definido por las coordenadas: 587771 y 606029 en “X”, y 1632060 y 1643454 en “Y” (Sistema Coordenado GTM, Zona 15.5, Datum WGS84). El territorio de la misma está dividido por tres micro-cuencas: Río Tacó, Río Shusho y Quebrada Sasmó; el resto del territorio drena sus aguas directamente al Río San José (García Álvarez, MG. 2009). 4.3 Clima y zona de vida Basado en el Sistema Holdridge, la ciudad de Chiquimula se ubica en la zona de vida Bosque seco Subtropical, en esta zona de vida las condiciones climáticas se caracterizan por días claros y soleados durante los meses que no llueve y parcialmente nublados durante la época lluviosa. La época de lluvias corresponde a los meses de junio a octubre. Las precipitaciones varían entre 500 mm a 1,000 mm, y un promedio de 855 mm. La biotemperatura media anual para esta zona oscila entre los 19 °C y 24 °C (De La Cruz 1982). De acuerdo a los registros de la estación climática de CUNORI, la precipitación promedio anual es de 825 mm y la temperatura promedio es de 27.5 °C, con mínimas de 20 °C y máximas de 39°C. 18 4.4 Características hidrogeológicas generales 4.4.1 Red hidrológica La red hidrológica de la ciudad de Chiquimula está comprendida por los Ríos: San José, que corre de sur a norte, ubicado al este de la ciudad; los ríos Tacó y Sasmó que corren de oeste a este, ubicados al oeste y norte respectivamente, y el Río Shusho que corre de oeste a este y está ubicado al Norte del centro de la ciudad. (Anexo 1) 4.4.2 Características edafológicas, fisiográficas y geológicas El territorio de la ciudad de Chiquimula está principalmente constituido por suelos inceptisoles, los cuales son de origen relativamente reciente, caracterizados por tener la menor diferenciación de horizontes; únicamente un pequeño porcentaje (ubicado entre las zonas 4 y 6) consta de suelos entisoles, los cuales ausenciade están definidos horizontes que por la reflejan claramente los procesos de formación del suelo. La geología corresponde principalmente a una secuencia aluvional (Qal), y en menor grado a rocas basálticas (Qb) y rocas ígneas (KTi). (Anexo 2) Según su clasificación fisiográfica- geomorfológica se trata de un “abanico aluvial”, originado sedimentación transportada de por a la partir de carga corrientes la sólida fluviales. Según estimaciones de Leytán (2009) la ciudad de Chiquimula fue edificada sobre lo que sería un lago aluvional. (Figura 3) Figura. 3 Lago aluvional sobre el cual estáasentada la Ciudad de Chiquimula. 19 5. MARCO METODOLÓGICO 5.1 Objetivos General: Analizar la calidad del agua para consumo humano y nivel freático, de pozos artesanales en el casco urbano de la Ciudad de Chiquimula, para el período comprendido entre julio y noviembre de 2009. Específicos: a. Estimar el número y distribución geográfica de pozos a nivel domiciliar en la ciudad de Chiquimula. b. Evaluar el agua proveniente de pozos artesanales, a través del análisis de parámetros de calidad físico-química y microbiológica, así como la distribución geográfica de éstas características de calidad. c. Estimar el nivel freático para el período de la investigación, perfilando el mismo mediante la elaboración de un mapa de isofreáticas. d. Determinar la vulnerabilidad a la contaminación, del acuífero sobre el cual se asienta la ciudad de Chiquimula, independientemente del tipo de contaminante y la fuente de contaminación, utilizando el método GOD. e. Estimar en términos cualitativos, la posible interacción entre aguas superficiales y subterráneas en la ciudad de Chiquimula, en función del nivel freático y calidad del agua. 20 5.2 Estimación del número y distribución geográfica de pozos El número de pozos existentes dentro de la ciudad, se estimó en función del porcentaje de viviendas que “SI” cuentan con uno; información que se obtuvo a partir de un muestreo, a través de encuestas en diferentes viviendas. La distribución geográfica de los mismos se determinó a partir de la posición geográfica de los pozos identificados. 5.2.1 Determinación de condiciones de muestreo Tamaño de la muestra Como señala Celorio (s.f.), para determinar el tamaño de la muestra cuando los datos son cualitativos, como el caso que nos aborda, se recomienda la utilización de la n siguiente fórmula: siendo n'  s2 2 n' 1  n' N sabiendo que:  2 es la varianza de la población respecto a determinadas variables. s 2 es la varianza de la muestra, la cual podrá determinarse en términos de probabilidad como s 2  p(1  p) se es error estándar que está dado por la diferencia entre (   x ) la media poblacional y la media muestral. se2 es el error estándar al cuadrado, que nos servirá para determinar  2 , por lo que  2 = se2 es la varianza poblacional. Para fines de la presente investigación, se utilizó una población total de 9,400 viviendas, según estimaciones de la Municipalidad de Chiquimula (2008), un error estándar menor de 0.015 y un nivel de confiabilidad del 90%. 21 N se = 9,400 = 0,015 σ2 = (se)2 = (0.015)2 = 0.000225 s 2  p(1  p)  0,9(1  0,9)  0,09 por lo que n'  n  s2 2  0,09  400 0,000225 n' 1  n' N n = 400 = 383.67 ≈ 384 400 1+( /9400) La distribución dentro de cada estrato, Cuadro 2. se dio de manera proporcional, utilizando Zona No. total de viviendas 1 2 3 4 5 6 7 TOTAL 2307 1623 1052 2386 841 458 733 9400 el siguiente factor de distribución: f = (384/9400) = 0.0408510638297872 El cual se multiplicó por la “población” total dentro de cada estrato, con lo cual se determinó el número de muestras en cada uno. Distribución de muestra por zona. Factor 0.040851064 Muestra 94 66 43 97 34 19 30 384 Fuente: Elaboración propia 2009. Distribución de la muestra Se realizó un muestreo aleatorio estratificado, en donde los estratos estuvieron representados por cada zona. Por el complejo patrón de distribución de las viviendas, la muestra correspondiente a cada estrato (zona), se distribuyó aleatoriamente a través de puntos geográficos sobre las calles y avenidas de la ciudad, utilizando para ello herramientas de ArcGis 9.0; de manera que se muestreó la vivienda más cercana a cada uno de los puntos geográficos previamente definidos. 22 5.2.2 Recopilación de datos Encuestas A partir de los puntos geográficos predefinidos para el muestreo de las viviendas, y mediante la utilización de un dispositivo de geoposicionamiento global –GPS-, se encuestaron las viviendas más cercanas a cada punto, a través de una boleta de campo; dicha boleta incluía, además de la identificación de si existía o no un pozo en la vivienda, otros parámetros relevantes para caracterizar el uso que los propietarios del pozo hacen del agua, incluyendo además la posición geográfica correcta del mismo. (Apéndice 1) 5.2.3 Procesamiento de datos a. La información recopilada se tabuló utilizando una hoja de cálculo electrónico (Microsoft Excel). Debido a que se trata principalmente de información descriptiva no numérica, el procesamiento de la misma consistió en la determinación de relaciones porcentuales para los aspectos evaluados durante la encuesta. b. A partir del geoposicionamiento de los pozos identificados durante la encuesta, se elaboró un mapa de los mismos mediante la utilización del software ArcGIS, en el cual se identifican los pozos según su tipo de perforación y tipo de abastecimiento. Es importante señalar que para la elaboración de este mapa, se incluyó además los pozos municipales, identificados durante la investigación. 5.2.4 Análisis e interpretación de resultados Con base en los resultados de pozos identificados durante la encuesta, se pudo estimar el porcentaje (total y por zonas) de viviendas que cuentan con pozo en la ciudad de Chiquimula, lo cual junto al mapa de pozos identificados, permite identificar las áreas geográficas con mayor densidad relativa de pozos excavados. 23 5.3 Estimación del nivel freático 5.3.1 Selección de pozos para colecta de datos Alvarado (2000) señala que dependiendo de los objetivos de estudio, como promedio se considera adecuada la densidad de un punto de muestreo (pozo) por 1Km 2, que para el área base que ocupa la ciudad de Chiquimula (7.5 km2), representaría 8 pozos, sin embargo para obtener una mejor representatividad, se seleccionaron 12 pozos en diferentes puntos de la ciudad, en función de la accesibilidad de los mismos para realizar las mediciones. (Apéndices 2 y 3) 5.3.2 Colecta y procesamiento de datos decampo a) Con la utilización de una sonda artesanal de nivel de agua, se midió la profundidad freática en cada pozo. Ésta sonda estaba formada por una cinta inflexible (material no expandible) de 100 m de longitud, con un “flote” en su extremo; éste “flote” consistía en un recipiente plástico flotante en el agua pero lo suficientemente pesado para tensar la cinta, de manera que al tocar la superficie del agua, la fuerza producida por su peso menguaba, a esa altura de la cinta respecto al nivel del suelo, se colocaba una marca que permitía luego medir la longitud total entre el suelo y el espejo de agua dentro del pozo. Las mediciones se realizaron previo a que los vecinos extrajeran agua de sus pozos, de manera que se haya recuperado el nivel de abatimiento tras la última extracción. Se realizó una sola medición por pozo durante el mes de noviembre. b) Con la utilización de un dispositivo GPS y una boleta de registro de datos (Apéndice 4), se determinó las coordenadas y la altura (msnm.) a que se encontraba cada pozo. Para la determinación de la altura, el GPS se calibró previamente en el banco de marca situado en el parque central de Chiquimula. 24 c) Cálculo del nivel freático A partir de la profundidad del agua en cada pozo y la altura sobre el nivel del mar de los mismos, se determinó por diferencia, el nivel freático en cada uno de ellos, utilizando para la tabulación de los datos, una hoja de cálculo electrónico (Microsoft Excel). 5.3.3 Elaboración de mapa de iso-fréaticas Con los datos de nivel freático para cada pozo geoposicionado y utilizando el programa ArcGIS 9.0, se elaboró un mapa de iso-freáticas realizando una interpolación “SplineRegularizade” entre cada 5 puntos, en la cual cada punto de la muestra ejerce una influencia sobre el punto a determinar y disminuye en función de la distancia, sin embargo, asume asimismo valores mayores o menores a los datos analizados. 5.3.4 Análisis e interpretación de resultados El mapa de iso-freáticas constituye la principal herramienta generada, pues éste servirá como una línea de base para la evaluación posterior de los aumentos o descensos del agua freática; además de que permite inferir la dirección actual del flujo de agua subterránea, sin olvidar que constituye así mismo información útil para analizar otros parámetros evaluados dentro de ésta investigación, como se verá adelante. 5.4 Evaluación de calidad del agua 5.4.1 Selección de puntos de muestreo Para evaluar la calidad del agua subterránea, se seleccionó como unidad de muestreo los pozos artesanales y mecánicos perforados en la ciudad de Chiquimula. Según la escala, grado de representatividad y objetivos de estudio, se puede llegar a considerar como aceptable muestrear un pozo por kilómetro cuadrado (Alvarado 2000), sin embargo, para obtener un mejor grado de representatividad se utilizó una densidad de muestra de 3 pozos por kilómetro cuadrado (3 pozos / 1 Km2). 25 Se seleccionaron entonces 24 pozos como puntos de muestreo (Apéndices 2 y 3), con base en los siguientes criterios:    Obtener la mayor representatividad geográfica posible del territorio Relevancia según el tipo de abastecimiento: Pozos colectivos, comunales y comerciales. Diferentes distanciamientos respecto a la red hidrológica en la ciudad. 5.4.2 Colecta de muestra de agua Se realizaron dos muestreos de la calidad del agua, uno en el mes de agosto y otro en octubre; para cada momento, la colecta de las muestras siguió el mismo protocolo: a) Purga del pozo: Se seleccionó la llave de paso más cercana al pozo y se dejó fluir el agua durante 3 a 5 min. aproximadamente, con el fin de remover el agua estancada y homogenizar la muestra. b) Colecta de la muestra: Se recolectó agua en dos tipos de recipiente según los parámetros a evaluar, los cuales se encontraban esterilizados y herméticamente sellados hasta el momento de la recolección de la muestra. Para el caso de los parámetros físico-químicos, se recolectó agua utilizando 2 botellas plásticas (color blanco), con capacidad de 1Lt. c/u. Para los parámetros bacteriológicos, se utilizó 1 bote plástico (transparente) especial para ese fin, con capacidad para poco más de 100ml. En ambos casos se dejó un espacio de aire dentro del recipiente para facilitar la agitación del agua en el mismo (OMS 2006), además, éstos fueron debidamente identificados según códigos asignados para ese fin. c) Almacenamiento y transporte de muestras: Las muestras se almacenaron y transportaron en hieleras hacia el laboratorio, donde se almacenaron en cámaras frías con una temperatura media de 4°C. El tiempo máximo entre la toma de la muestra y su almacenamiento en el laboratorio fue de 5Hrs.; después de este tiempo, el almacenamiento dentro del laboratorio se prolongó según los requerimientos máximos para cada parámetro. 26 5.4.3 Análisis de parámetros de calidad: mediciones en campo Utilizando un dispositivo portátil multiparámetro, el cual fue previamente calibrado, se realizó la medición de los siguientes parámetros in situ: pH, temperatura y conductividad, introduciendo el dispositivo en una de las botellas plásticas de 1Lt. Y lavando el mismo con agua destilada para evitar alteraciones entre una medición y otra. Los resultados obtenidos para cada parámetro se registraron en una boleta de campo diseñada para este fin. (Apéndice 5) 5.4.4 Análisis de parámetros de calidad: mediciones en laboratorio Los procedimientos utilizados en el análisis físico-químico y bacteriológico del agua, se basaron en la metodología propuesta por APHA y AWWA (1992). Estos análisis se realizaron en el Laboratorio Ambiental de CUNORI, con el apoyo, dirección y supervisión técnica de investigador de la DIGI. Análisis de compuestos químicos  Especies de nitrógeno, sulfatos y fosfatos Con base en la metodología de la APHA y AWWA (1992), se analizaron los niveles de concentración de nitrógeno de nitratos y de nitritos, así como de sulfatos y fosfatos. Los compuestos de interés reaccionan con reactivos específicos para formar compuestos con coloración, que son analizados por Espectrofotometría Visible. En función de su estabilidad química, se priorizó realizar los análisis de Nitritos (NO2) y Fosfatos (PO4) durante las primeras 24 Hrs., luego en orden, los Nitratos (NO3) y Sulfatos (S04).  Dureza total Este parámetro se analizó por titulación con el EDTA (ácido edético), método basado en la cuantificación de los iones de calcio y magnesio y su posterior conversión a Dureza Total expresada como CaCO3. 27  Bacterias coliformes Se analizaron coliformes totales, coliformes fecales y Escherichia coli, utilizando el método del Número Más Probable o Tubos Múltiples modificación con LMX (15 tubos). Las pruebas se incuban a 37°C por 24 hrs. Los resultados se leen por un cambio de color, reacción Indol positiva o negativa y presencia o ausencia de fluorescencia. Se leen en una tabla de número más probable para juegos de 15 tubos. 5.4.5 Mapeo de calidad A partir de los resultados obtenidos para cada pozo georeferenciado, se generaron mapas para cada parámetro, utilizando el programa ArcGIS. En relación a los parámetros físico-químicos, los cuales se representan mediante valores ó niveles cuantificables de su concentración en el agua, se utilizó la herramienta de Interpolación IDW (Interpolación lineal) entre cada 10 puntos. En la representación de los rangos de concentración para cada parámetro en el mapa, se tomó en cuenta los “límites máximos permisibles y aceptables” para cada uno. En el caso de coliformes, la representación gráfica se realizó únicamente identificando en cada pozo muestreado, la ausencia o presencia de éstas bacterias (ESF 2006). 5.4.6 Análisis e interpretación de resultados En función de los parámetros de calidad seleccionados en la presente investigación, se determinó la aptitud para el consumo humano del agua proveniente de pozos, a partir de las valoraciones para cada parámetro, establecidas para este fin por la COGUANOR en la Norma NGO 29.001.98.(Cuadro 3) Los mapas temáticos elaborados para cada parámetro, permitieron asimismo evaluar la aptitud del agua para consumo humano en función de áreas geográficas. 28 Cuadro 3. Límites máximos aceptables y permisibles de la Norma COGUANOR para agua potable. Parámetro Físicos Temperatura (°C) Límite Máximo Aceptable 15.0 – 25.0 Límite Máximo Permisible 34.0 No se permitirá la presencia del Microbiológicos Coliformes totales, fecales grupo coliforme, en tres o más de y E. coli. las porciones de 10ml de una muestra normal. Químicos Nitratos [NO3-] (mg/Lt) --- 10 Nitritos [NO2-] (mg/Lt) --- 1 Sulfatos [S042+] (mg/L) 100.000 250.000 Fosfatos [P043+] (mg/L) --- --- Dureza Total [CaCO3] 100.000 500.000 Agua blanda 0 – 75 mg/L CaCO3 Agua semi-dura 75 – 150 mg/L CaCO3 Agua dura Agua muy dura 150 – 300 mg/L CaCO3 >300 mg/L CaCO3 Conductividad (µS/cm) --- <1500 pH (unidades) 7.0 – 7.5 6.5 – 8.5 Fuente: Elaboración propia, basado en Norma NGO 29.001.98. 2009 5.4.7 Identificación de posibles fuentes de contaminación Con los resultados obtenidos para cada uno de los parámetros de calidad evaluados y con base en la dinámica funcional de los mismos, se infirió sobre las posibles fuentes de contaminación. La lógica procedimental consistió en definir un listado de fuentes comunes de contaminación para los parámetros de interés, a partir de la cual se fueron descartando posibilidades y priorizando otras; para ello se utilizaron los recursos cartográficos (relación entre ubicación y distancias entre atributos), además de observaciones de campo y revisión documental. 29 5.5 Determinación del índice de vulnerabilidad del acuífero a la contaminación Debido a que se trata de una primera aproximación de este indicador, en la cual no se considera el tipo de contaminante ni las fuentes de contaminación, se determinó utilizar la metodología GOD, propuesta por Foster e Hirata (1988), a través de una versión actualizada por investigadores del Equipo de Asesores para la Gestión del Agua (GWMATE, por sus siglas en inglés). (GW-MATE 2002) Como se describió en el marco teórico, éste método contempla la utilización de tres parámetros: a) Grado de Confinamiento hidráulico, b) Ocurrencia del sustrato suprayacente y c) Distancia al nivel del agua subterránea ó al techo del acuífero. 5.5.1 Determinación de parámetros para el área de estudio Para cada uno se utilizaron procedimientos distintos, los cuales se ajustaron a las necesidades de información y disponibilidad de la misma. Grado de confinamiento hidráulico: Tomando en cuenta que el estudio se ha circunscrito a pozos artesanales, los cuales son perforados hasta encontrar el nivel del agua freática, se determinó que la categoría de éste acuífero es “No confinado”, sin embargo, al encontrarse asentada sobre él la ciudad de Chiquimula, éste modifica su categoría (según la metodología GOD) a “No confinado cubierto”. No obstante, al realizar recorridos por los diferentes sectores de la ciudad, se consideró que la densidad de viviendas y pavimentación era relativamente baja en algunos sectores, tal es el caso de: 1) Canaán, 2) El Maestro (El Molino), 3) Las Lomas (Zona 6), 4) CUNORI y 5) San Isidro, para los cuales se asignó la categoría de “No confinado (sin cubierta)”. Ocurrencia del sustrato suprayacente: Este parámetro se caracterizó a partir de la consulta a un experto en el tema de Geología, quien tras observar las diferentes categorizaciones descritas en la metodología, determinó que el grado de consolidación de la zona no saturada es “No consolidado (sedimentos)” y su litología se refiere a una secuencia aluvional conformada por arenas, arcillas, gravas de diversos tamaño predominando los primeros (Leytán 2009); información que se sustenta también en el análisis de los mapas de geología y textura de suelos para la ciudad de Chiquimula. 30 Distancia al nivel del agua subterránea: Ésta información se obtuvo a partir del trabajo desarrollado para determinar los niveles freáticos, pues para ello era necesario tener información de la profundidad freática. 5.5.2 Determinación del Índice de Vulnerabilidad –GODLa determinación de éste índice se realizó a través del programa ArcGIS, más específicamente, utilizando la denominada “álgebra de mapas”. Este procedimiento consistió en crear una “capa” para cada uno de los parámetros de interés (Apéndice 6), la cual se zonificó y valorizó en función de las categorizaciones definidas para cada uno y los valores que la metodología asigna para cada categoría (Figura 4). Luego, se sobrepusieron dichas capas, multiplicando los valores dentro de las mismas, lo cual dio como resultado el mapa de vulnerabilidad a la contaminación (GOD) para la ciudad de Chiquimula (Figura 5). Fuente: Protección de la calidad de agua subterránea; GW-MATE 2002. Figura. 4 Tabla de valoración de parámetros para evaluar vulnerabilidad por método GOD. 31 Fuente: Protección de la calidad de agua subterránea; GW-MATE 2002 Figura 5. Esquema de procedimiento para general el mapa de vulnerabilidad GOD. 5.5.3 Análisis e interpretación de resultados La metodología define las características de cada clase de vulnerabilidad (Cuadro 4), lo cual permite, junto al mapa respectivo, definir las condiciones de vulnerabilidad a la contaminación del acuífero sobre el cual se asienta la ciudad de Chiquimula. Cuadro 4. Definición práctica de clases de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos. Extrema Vulnerable a la mayoría de los contaminantes con impacto rápido en muchos escenarios de contaminación. Alta Vulnerable a muchos contaminantes (excepto a los que son fuertemente absorbidos o fácilmente transformados) en muchos escenarios de contaminación. Moderada Vulnerable a algunos contaminantes sólo cuando son continuamente descargados o lixiviados Baja Sólo vulnerable a contaminantes conservativos cuando son descargados o lixiviados en form aamplia y continua durante largos períodos de tiempo Despreciable Presencia de capas confinantes en las que el flujo vertical (percolación) es insignificante. Fuente: Protección de la calidad de agua subterránea; GW-MATE 2002 32 5.6 Estimación de la posible influencia de los ríos sobre el agua subterránea Para analizar la posible influencia de los ríos que atraviesan la ciudad sobre la calidad del agua subterránea y nivel freático del agua se procedió de la siguiente manera: a) Determinación de la dirección del flujo de agua subterránea: Como describe Sandoval (1989), “las iso-freáticas al estar referidas a un plano de comparación, son en realidad líneas equipotenciales, de manera que la dirección del flujo es perpendicular a las iso-freáticas pudiendo deducirse fácilmente de estos mapas (a las líneas perpendiculares a las equipotenciales se les denomina líneas del flujo de las aguas subterráneas)”. Con base en ello, se verificó si el patrón de la dirección del flujo de agua subterránea se relacionaba con la posición y flujo del agua en los ríos. b) Comparación de calidad agua subterránea-agua superficial: Se realizó un análisis comparativo de la distribución geográfica del deterioro de la calidad, entre el agua subterránea y el agua en los ríos que rodean la ciudad, con el fin de identificar similitudes y diferencias entre ambas; dicha comparación se desarrolló a partir de los mapas generados para la concentración de compuestos contaminantes en el agua subterránea y los generados por García Álvarez, JR. (2009) en investigación temporalmente paralela, para la calidad del agua de la red hidrológica de la ciudad. 33 6. 6.1 RESULTADOS OBTENIDOS Estimación del número y distribución geográfica de pozos Con base en la información recabada a través de la encuesta a viviendas en la Ciudad de Chiquimula, se determinó que aproximadamente el 10.4% de las mismas cuenta con un pozo de tipo artesanal, lo cual representa 979 pozos en toda la ciudad 3 , encontrándose el mayor número de ellos en las zonas 1, 2 y 5 (Cuadro 5); que corresponde al centro, norte y este de la ciudad, tal como se muestra en el Mapa 1. En función de los resultados, se deduce que los pozos mecánicos son principalmente de propiedad municipal, comunal4 o de la empresa privada. Cuadro 5. Número estimado de pozos en la ciudad de Chiquimula, 2009. Viviendas con pozo No. Total de Muestra No. total de viviendas (viviendas) En muestra % por zona pozos (estimado) 1 2307 94 17 18.1 417 2 1623 66 7 10.6 172 3 1052 43 1 2.3 24 4 2386 97 3 3.1 74 5 841 34 6 17.6 148 6 458 20 3 15.0 69 7 733 30 3 10.0 73 TOTAL 9400 384 40 10.4 979 Zona Fuente: Elaboración propia 2009 Como información complementaria, es importante indicar que respecto al número de viviendas que abastece, el 85% de los pozos identificados es de tipo “domiciliar”, un 10% es de tipo “colectivo” y el restante 5% de tipo comercial. Asimismo cabe destacar que únicamente el 32.5% de los pozos identificados son utilizados para el consumo humano, el resto se utiliza únicamente para fines domésticos. (Cuadro 6) 3 Basada en estimación de 9,400 viviendas, realizada en 2008 por OMP-Municipalidad de Chiquimula. Para fines de ésta investigación, se ha denominado “pozos comunales” a aquellos de naturaleza privada que abastecen a barrios o colonias completas y cuyo funcionamiento es costeado por los mismos vecinos. 4 34 Mapa 1. Pozos identificados durante muestreo a viviendas; ciudad de Chiquimula, 2009. Cuadro 6. Porcentaje de pozos según el tipo de abastecimiento y uso del agua; Chiquimula, 2009. Zona 1 2 3 4 5 6 7 Total Tipo de Abastecimiento (%) Uso del agua (%) Pozos Humano y (muestra) Domiciliar Colectivo Comercial Doméstico Doméstico 17 88.2 11.8 0.0 70.6 29.4 7 100.0 0.0 0.0 85.7 14.3 1 100.0 0.0 0.0 0.0 100.0 3 100.0 0.0 0.0 100.0 0.0 6 66.7 16.7 16.7 50.0 50.0 3 100.0 0.0 0.0 66.7 33.3 3 33.3 33.3 33.3 33.3 66.7 40 85.0 10.0 5.0 67.5 32.5 Fuente: Elaboración propia 2009. Domiciliar: Abastece a una vivienda Colectivo: Abastece a dos (2) o más viviendas, pero no a un barrio ó colonia. Comercial: Venta de agua (Por toneles ó embotellada) Los factores que han influido en la distribución geográfica son múltiples, entre estos se puede mencionar: Eficacia en el sistemas de abastecimiento municipal Pese a las limitantes del servicio municipal de agua, existen zonas y sectores en que éste ha sido relativamente más eficiente, lo cual ha evitado en cierta medida la perforación de pozos; sin embargo, en barrios y colonias establecidas recientemente, el abastecimiento municipal es deficiente, lo que genera la necesidad de perforar pozos. Profundidad freática Este es uno de los factores más determinantes, tal como lo muestran los resultados de la encuesta; en donde la distribución de los pozos coincide con las áreas de menor altitud relativa, lo que supone profundidades freáticas menores. Existencia de pozos comunales Al constituir éstos un sistema de abastecimiento de agua para los barrios o colonias, los vecinos prescinden de perforar un pozo domiciliar, tal es el caso de la colonia BANVI por ejemplo; sin embargo esto no es un denominador común, pues existen colonias en donde las familias perforan pozos en su vivienda pese a que existe uno comunal. 37 Crecimiento urbano Al desarrollarse los proyectos urbanísticos en la periferia de la ciudad, promueven la perforación de pozos en estas zonas, pues ha sido su estrategia para dar valor agregado a los bienes inmuebles que ofrecen. 6.2 Evaluación de la calidad de agua 6.2.1 Parámetros físico-químicos Los parámetros físico-químicos analizados se encuentran: Temperatura, pH, Conductividad, Dureza, Sulfatos, Fosfatos, Nitritos y Nitratos. (Apéndice 7) Temperatura Como se muestra en la Gráfica 1, en ambos muestreos la temperatura del agua en los pozos se encontró fuera de los límites aceptables (15°C - 25°C), sin embargo, en ninguno de los casos sobrepasó el Límite Máximo Permisible (34°C). La temperatura media fue de 29.43°C. Las variaciones de temperatura no necesariamente expresan variaciones en el acuífero, pues este parámetro fue influenciado por los sistemas de almacenamiento del agua, en donde ésta podría aumentar o disminuir levemente. Gráfica1. Valores de temperatura del agua en pozos bajo estudio; Chiquimula, 2009. Fuente: Elaboración propia 2009. 38 Potencial de hidrógeno (pH) Los valores de pH no sobrepasaron los límites permisibles (6.5 – 8.5) en ninguno de los pozos muestreados, sin embargo, únicamente el 41.6% se encontró dentro del rango aceptable (7 – 7.5) en ambos muestreos. El valor promedio de pH es de 7.23, lo que permite concluir que el agua proveniente de los pozos artesanales es neutra. Gráfica 2. Valores de pH del agua en pozos de la ciudad de Chiquimula, 2009. Fuente: Elaboración propia 2009. La distribución geográfica de los valores de pH es muy variada y algunos de los pozos analizados presentan valores muy localizados, por lo que resulta difícil identificar un patrón definido. Sin embargo, en el Mapa 2 puede observarse que los pozos más cercanos a al río Shusho (P12), la quebrada Sasmó (P01, P18 y P19) y al río San José (P08 y P06) presentan pH relativamente más bajos, no obstante esto no se observa para el río Tacó. 39 Mapa 2. Valores de pH del agua subterránea en la ciudad de Chiquimula, 2009. Conductividad El valor promedio de conductividad del agua en los pozos analizados fue de 549.87µS/cm. Sin embargo, las variaciones entre pozos fueron significativas, pues el valor máximo es de 876 µS/cm, mientras que el más bajo es de 375 µS/cm, variación que puede estar influenciada por las condiciones locales de cada pozo: material del subsuelo y de la construcción del pozo como tal. Gráfica 3. Conductividad del agua, en pozos de la ciudad de Chiquimula, 2009. Fuente: Elaboración propia 2009. Con relación a la distribución geográfica, varios de los pozos analizados presentan valores de conductividad muy localizados, sin embargo, los valores más altos se registraron en los pozos ubicados al lado sur del riachuelo Sasmó y al suroeste de la ciudad, los cuales coinciden asimismo con los valores más altos de dureza, como se muestra en el Mapa 3. 41 Dureza En ninguno de los muestreos, los pozos analizados presentaron valores por encima del Límite Máximo Permisible (500 mg/L CaCO3) y pese a que la concentración promedio de CaCO3en mg/L fue de 276.7, se registró un valor máximo de 443.52 mg/L CaCO3 en el pozo P03 durante el primer muestreo, valor que se encuentra cercano al L.M.P.. Con relación al Límite Máximo Aceptable, todos los pozos sobrepasaron la concentración máxima de100 mg/L CaCO3, sin embargo esto representa un problema de palatabilidad más que de riesgo salubre. Gráfica 4. Valores de dureza del agua, en pozos de la ciudad de Chiquimula, 2009. Fuente: Elaboración propia 2009. Geográficamente, el comportamiento de la dureza del agua en los pozos analizados es semejante al de la conductividad; en el Mapa 3 se observan las similitudes en pozos como el P03, P08, P09, P17 y P18, a partir de lo cual puede inferirse que existen sales disueltas en el agua. 42 Mapa 3. Valores de Conductividad y Dureza del agua subterránea en la ciudad de Chiquimula, 2009. La relación entre dureza y pH en el agua de los pozos analizados parece inconsistente, pues los pozos con aguas duras no precisamente presentaron pH altos, y viceversa. Sin embargo, como señalan Guerrero y Pujol (2006), no siempre el agua dura implica un pH alcalino y agua blanda un pH ácido; pues los organismos que viven en el agua están constantemente alterando el equilibrio entre el carbonato de calcio (CO3Ca) y el dióxido de carbono (CO2), tal como se muestra en el Cuadro 7. Cuadro 7. Relación entre dureza y pH en el agua. CO2 CaCO3 Se Forma Sales solubles pH Alcalino Agua Dura Pocas sales solubles Alcalino Blanda Pocas sales solubles + Ácido carbónico Ácido Blanda Sales solubles + Ácido carbónico Ácido Dura Las flechas indican aumento o descenso y las concentraciones relativas (cantidad de flechas) para cada sustancia. Fuente: Guerrero y Pujol 2006 Fosfatos La concentración media de fosfatos en el agua de los pozos bajo estudio es de 0.505mg/L, y aunque existen variaciones significativas entre pozos, las concentraciones más altas se encontraron al suroeste de la ciudad (Mapa 4). Aunque no existen valores definidos en las Normas COGUANOR y OMS para la concentración permisible de fosfatos en agua para consumo humano, es importante tener valores de referencia para éste parámetro en el agua de los pozos de la Ciudad de Chiquimula. Gráfica 5. Concentración de fosfatos en agua de pozos bajo estudio; Chiquimula, 2009. Fuente: Elaboración propia 2009. 43 Mapa 4. Concentración de Fosfatos (PO4) en el agua subterránea de la ciudad de Chiquimula, 2009. Sulfatos En el total de los pozos muestreados los valores de los sulfatos se encuentran por debajo de los Límites Máximos Aceptable y Permisible, esto indica que este parámetro no representa una amenaza a la potabilidad del agua subterránea. La concentración promedio fue de 34,14 mg/L para el muestreo de Agosto/2009 y 30,52 mg/L para el de Octubre/2009. Gráfica 6. Concentración de sulfatos en el agua de pozos de la ciudad de Chiquimula, 2009. Fuente: Elaboración propia 2009. Geográficamente, la mayor parte del acuífero cubierto por la ciudad de Chiquimula se encuentra entre 27.8 y 49 mg/L de S043, sin embargo el Mapa 5 pueden observarse concentraciones mayores y menores muy localizadas en distintos pozos bajo estudio. 45 Mapa 5. Concentración de Sulfatos (SO4) en el agua subterránea de la ciudad de Chiquimula, 2009. Nitritos La concentración de Nitrógeno de Nitritos [mg/L NO2-] en los pozos bajo estudio, no superó el Límite Máximo Permisible (1mg/L), los valores promedio encontrados están por debajo de este valor (0,006mg/L para el muestreo 1 y 0,08 para el muestreo 2). Como se observa en la Gráfica 7,el comportamiento de los nitritos fue muy variable entre muestreos y entre pozos, lo que también se puede observar en el Mapa 6. Gráfica 7. Concentración de nitritos en agua de pozos de la ciudad de Chiquimula, 2009. Fuente: Elaboración propia 2009. La variabilidad en la concentración de nitritos, refleja la inestabilidad de este compuesto en el agua subterránea. Según la AWWA (2002), los nitritos no se dan típicamente en las aguas naturales a niveles significativos, excepto bajo condiciones reductoras. Sin embargo, la concentración fue relativamente más alta durante el segundo muestreo. 47 Mapa 6. Concentración de Nitritos (NO2) en el agua subterránea de la ciudad de Chiquimula, 2009. Nitratos Por el contrario a los nitritos, en la mayoría de pozos bajo estudio el agua presentó niveles altos de nitratos, mismos que sobrepasan el Límite Máximo Permisible, lo cual restringe el uso de éstas aguas para consumo humano. Únicamente 12.5% de los pozos analizados se encontraron dentro del Límite Máximo Permisible para ambos muestreos. La concentración media fue de 23,92 mg/L, registrándose el valor más alto (43,78 mg/L) durante el muestreo 2 en el pozo P24 (El Molino, zona 4) y el más bajo (1,34 mg/L) durante el mismo muestreo en el pozo P21 (Los Cerezos, zona 5). Gráfica 8. Concentración de nitratos en agua de pozos en la ciudad de Chiquimula, 2009. Fuente: Elaboración propia 2009. Geográficamente, la distribución de los nitratos guarda ciertas similitudes con la distribución de la dureza y principalmente de la conductividad, lo que permite inferir sobre la presencia de minerales en las áreas en las que se registraron los valores más altos para estos parámetros, tal es el caso de los pozos P03, P07, P14 y P17 (Mapa 7). 49 6.2.2 Parámetros microbiológicos La contaminación del agua en los pozos por coliformes totales fue mayor en ambos muestreos que por coliformes fecales y Escherichia coli, esto indica que la contaminación bacteriológica de los pozos no se dio en su totalidad por contaminación fecal, o al menos no reciente al momento del muestreo (Apéndice 8). El número de colonias cuantificadas en el agua de los pozos analizados fue muy variable, registrándose valores desde <3 hasta ≥2,400 colonias, mismos que reflejan el comportamiento de crecimiento logarítmico de este tipo de bacterias. Sin embargo, al igual que con la mayoría de los otros parámetros evaluados, la contaminación microbiológica se redujo en el segundo muestreo, lo que puede ser debido a la disolución de compuestos por la infiltración de agua de lluvia. Cuadro 8. Relación porcentual de pozos contaminados por bacterias coliformes, en la ciudad de Chiquimula, 2009. Muestreo C. Totales 1 91.6% 2 83.3% C. Fecales 75.0% 41.6% E. Coli 62.5% 41.6% Fuente: Elaboración propia 2009. Aunque geográficamente no puede definirse un patrón específico en la distribución de contaminación por coliformes, como lo muestran los Mapas 7, 8 y 9, la presencia de coliformes totales fue mayor en los pozos con altas concentraciones de nitratos, a partir de lo cual se puede considerar la existencia de una fuente común de contaminación; sin embargo, es importante indicar que no puede definirse como una relación directamente proporcional entre ambos parámetros para todos los casos. 50 Mapa 7. Concentración de Nitratos y presencia de Coliformes Totales en el agua subterránea de la ciudad de Chiquimula,2009. Mapa 8. Concentración de Nitratos y presencia de Coliformes Fecales en el agua subterránea de la ciudad de Chiquimula,2009. Mapa 9. Concentración de Nitratos y presencia de Escherichia Coli en el agua subterránea de la ciudad de Chiquimula,2009. 6.2.3 Discusión de los resultados de análisis físico-químicos y microbiológicos Los resultados de la mayoría de parámetros analizados en los pozos bajo estudio le confirieron al agua la condición de “apta para el consumo humano”, sin embargo, con dos parámetros fuera de los límites permisibles su condición cambió a “no apta para el consumo humano”. Como lo muestran los resultados, el pH, dureza, conductividad, concentración de nitritos, sulfatos y fosfatos, no representan un riesgo para la salud; en todo caso, los problemas derivados de ellos están más relacionados con la palatabilidad. Sin embargo no es el caso de los nitratos y las bacterias coliformes, los cuales se encuentran concentraciones por encima de lo permitido, lo que es una señal de alerta para quienes utilizan el agua para consumo humano; así mismo, cabe destacar la significativa relación que se pudo observar entre la concentración de nitratos y la presencia de colonias de coliformes totales en el agua, que supone una fuente de contaminación común. Otro aspecto relevante, es el hecho de que en la mayoría de parámetros las concentraciones relativas fueron más bajas durante el segundo muestreo, lo que permite suponer dos cosas: 1) existe relación entre unos parámetros y otros, y 2) hubo mayor infiltración del agua de lluvia que pudo influir en las concentraciones de dichos compuestos. La relación entre parámetros también se refleja en la distribución geográfica, principalmente para la dureza, conductividad, nitratos y coliformes fecales. Aunque no se puede definir con certeza cuáles son las principales fuentes de contaminación del acuífero de la ciudad de Chiquimula, en el apartado siguiente se realiza un análisis general a este respecto. 6.2.4 Identificación de posibles fuentes de contaminación del agua Con base en los resultados, los principales problemas de contaminación se presentaron en los siguientes parámetros: nitratos y bacterias coliformes. 55 Respecto a los nitratos, resulta difícil precisar el origen de la contaminación, pues la entrada de los mismos a las aguas subterráneas puede deberse a diversas fuentes, desde procesos naturales como la precipitación, el intemperismo de los minerales y descomposición de la materia orgánica, hasta actividades humanas como la escorrentía de terrenos cultivados, efluentes de lagunas y tanques sépticos, fertilización excesiva con nitrógeno, deforestación y el cambio en la materia orgánica del suelo como resultado de la rotación de cultivos (Pacheco J.,et al. 2003). En la priorización de potenciales fuentes de contaminación por nitratos para el agua subterránea de la ciudad de Chiquimula, las de origen agrícola se han considerado menos relevantes, al igual que la contaminación por lixiviados, por constituir ésta un área urbanizada. No obstante, al comparar la concentración de nitratos con la presencia de bacterias coliformes, se observa una relación con las coliformes totales y en menor grado con las coliformes fecales, lo cual permite inferir que ambos aspectos podrían estar vinculados a la descomposición de material orgánico presente en los suelos aluvionales (formados por sedimentaciones de material) en el área, ó a una exposición fecal debida a fosas sépticas y daños en la tubería de la ciudad, aunque cabe indicar que en algunos de los pozos analizados, la existencia de una fosa séptica en la vivienda ó la cercanía a otra fuente de contaminación potencial como un corral, no influyó sobre la presencia de bacterias coliformes fecales, a excepción de los pozos P17 y P21, en donde la posible fuente de contaminación común entre ellos podría ser un corral de ganado vacuno (Apéndice 9 y 10). La presencia de microorganismos podría explicar, como se mencionó anteriormente, las variaciones de pH inversas a la concentración de carbonatos de calcio (CaC03). 6.3 Estimación del nivel freático Con base en los resultados, las alturas relativas de nivel freático se ubican desde los 350 hasta 400 msnm., sin embargo, al hacer la interpolación y analizar con ArcGIS, se obtuvieron isofreáticas desde los 445 msnm. al extremo oeste, hasta los 345 al extremo este de la ciudad, tal y como se muestra en el Mapa 10. 56 Datos de nivel freático en pozos muestreados en la ciudad de Chiquimula, Cuadro 9. 2009. Altura Profundidad (m.s.n.m.) Freática (m) Pozo Localización P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 El Molino, Zona 4 Canaán, Zona 3 Centro, Zona 1 El Calvario, Zona 1 Minerva, Zona 2 Shoropin, Zona 7 Candelaria, Zona 1 Shusho, Zona 7 Bella Vista, Zona 5 Las Lomas, Zona 6 Los Cerezos, Zona 5 CUNORI, Zona 5 468 442 429 424 418 417 399 399 389 384 381 370 Fuente: Elaboración propia, 2009. 67.31 6.45 46.26 31.71 35.86 41.58 40.26 14.4 27.55 16.47 18.3 20.1 Nivel Freático (m.s.n.m) 400.69 435.55 382.74 392.29 382.14 375.42 358.74 384.6 361.45 367.53 362.7 349.9 Fuente: Elaboración propia 2009. 490 Altura relativa (m.s.n.m.) 470 450 430 Superficie Terrestre 410 Nivel Freático 390 370 350 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 Pozo muestreado Fuente: Elaboración propia 2009. Figura. 6 Perfil freático para los pozos muestreados en la ciudad de Chiquimula, 2009. 57 Mapa 10. Mapa de isofreáticas de ciudad de Chiquimula, 2009. 6.4 Índice GOD para la vulnerabilidad del acuífero a la contaminación Con base en la metodología GOD (Foster & Hirata1988), el mayor porcentaje de la superficie ocupada por la ciudad (83.6%, correspondiente a 6,22 Km2) se encuentra dentro de la categoría de vulnerabilidad “baja”, que por definición corresponde a zonas vulnerables sólo a contaminantes conservativos cuando son descargados o lixiviados en forma amplia y continua durante largos períodos de tiempo. El 13.16%, correspondiente a aproximadamente 0,98 Km2 fue catalogado como “medianamente vulnerable”: vulnerable a algunos contaminantes sólo cuando son continuamente descargados o lixiviados. Finalmente, el 3.77% restante (0.28 Km2) fue catalogado como “altamente vulnerable”, que en general se trata de zonas vulnerables a muchos contaminantes (excepto a los que son fuertemente absorbidos o fácilmente transformados) en muchos escenarios de contaminación. Geográficamente, las áreas alta y medianamente vulnerables se encuentran en sectores específicos ubicados al este y oeste de la ciudad.(Mapa 11) Al comparar la distribución geográfica de las áreas según su grado de vulnerabilidad a la contaminación, con los patrones de distribución de los principales parámetros de calidad evaluados, se observa que no existe una correlación entre ambas; es decir, las concentraciones de los compuestos analizados no son más bajas en el área de vulnerabilidad baja, ni las más altas en donde la vulnerabilidad es alta (aunque cabe destacar que todos los parámetros se encuentran abajo de los límites permisibles, excepto para nitratos y coliformes). Ésta inconsistencia se debe principalmente a la alta ponderación que la metodología da al hecho de que el acuífero se encuentre cubierto por áreas urbanizadas, asignándole un factor de 0.6, mientras que se asigna un factor de 1.0 a aquellas no cubiertas; ésta diferencia del 40%, finalmente determina que un área se encuentre en un grado de vulnerabilidad o en otro. El hecho de que la metodología asigne tal importancia a la cobertura de la superficie (“capa impermeable”) permite concluir que el enfoque de la misma está principalmente orientado a las fuentes de contaminación externas, principalmente dada por lixiviados, sin embargo, obvia, hasta cierto punto, las contaminaciones dentro del sub-suelo. 59 Mapa 11. Vulnerabilidad a la contaminación, del acuífero en la ciudad de Chiquimula (Método GOD), 2009. 6.5 Estimación de la interrelación entre aguas subterráneas y superficiales Como describe Sandoval Illescas (1989), la dirección del flujo de agua subterránea es perpendicular a las isofreáticas, por lo cual, basado en el mapa de isofreáticas obtenido, se infiere que el agua subterránea fluye en dirección paralela al flujo de la red hidrológica superficial (hacia el Este, donde la altura relativa es menor), y no desde el subsuelo en dirección de los ríos. (Mapa 10) Por otro lado, al comparar la distribución geográfica de la concentración de contaminantes en el agua subterránea (Mapas 2 al 9), con la distribución geográfica del deterioro de la calidad del agua en los ríos 1 (Mapa 12), se observa que ambos no coinciden, pues en los ríos las concentraciones más altas de compuestos contaminantes se encuentran al este de la ciudad, cuando están saliendo de la misma; mientras que en relación al agua subterránea, las concentraciones más altas no siguen un patrón definido, el cual no fue influenciado por su nivel de cercanía con la red hidrológica, por lo que se considera que no existe una influencia relevante entre ambos, especialmente de los ríos hacia el agua subterránea. Mapa 12. 1 Calidad del agua en red hidrológica superficial de la ciudad de Chiquimula. García Álvarez, JR. 2009 61 7. CONCLUSIONES 1. En la ciudad de Chiquimula, aproximadamente un 10.4% de las viviendas cuenta con un pozo perforado, de los cuales el 100% es de tipo artesanal, lo que representaría 979 pozos distribuidos en toda la ciudad, especialmente al Centro, Norte y Este de la misma, correspondiente a las zonas 1, 2 y 5. 2. En relación a los parámetros físico-químicos analizados, los valores críticos del agua subterránea para el consumo humano se encuentran en los nitratos, pues el 87.5% de los pozos muestreados presentó concentraciones que afectan la salud de los consumidores, es decir, que sobrepasaron el Límite Máximo Permisible. 3. Desde el punto de vista microbiológico el agua subterránea no es apta para el consumo humano, debido a que el 87.5% de los pozos muestreados se encontró contaminado por bacterias coliformes totales, aunque sólo el 68.75% eran de origen fecal, lo que permite concluir que además de fosas sépticas y daños en la red de drenaje, otros materiales orgánicos en descomposición presentes en el suelo, pueden ser causa de contaminación. 4. A partir del mapa de isofreáticas, se concluye que la dirección de flujo horizontal del agua subterránea va del oeste hacia el este, con una diferencia de nivel de 100m entre uno y otro extremo de la ciudad. 5. Respecto al índice GOD de vulnerabilidad del acuífero a la contaminación, los sectores “altamente vulnerables” corresponden a Canaán (Zona 3) y Las Lomas (Zona 6), mientras que los medianamente vulnerables son: San Francisco (Zona 3), El Maestro (Zona 4), San Isidro (zona 7) y Las Rosas, Los Cerezos, G&T y CUNORI (zona 5), el resto de la ciudad puede catalogarse como de baja vulnerabilidad. 62 6. Basado en el análisis de la dirección de flujo de agua subterránea y en la evaluación comparativa de los patrones de distribución geográfica del deterioro en la calidad de aguas superficiales y subterráneas, se deduce que no existe influencia directa entre ambas. 63 8. RECOMENDACIONES 1. Profundizar en la caracterización de pozos en la ciudad: tipos de abastecimiento, usos del agua, volúmenes consumidos, caudal y otros que puedan considerarse relevantes para la toma de decisiones en relación a la gestión del recurso. 2. Las autoridades de Salud Pública deben buscar la inclusión de evaluaciones de la concentración de nitratos en su monitoreo de calidad del agua para consumo humano, sobre todo para aquellos puntos con valores críticos, además de verificar la representatividad del monitoreo microbiológico actual. Es importante así mismo, que en este monitoreo no se consideren únicamente fuentes de abastecimiento municipal, sino también otros puntos clave como pozos colectivos, comunales u otros de naturaleza privada que sean representativos, de manera que se puedan generar alertas y procesos de concientización sobre el adecuado uso del agua subterránea. 3. Debido a que el nitrato es un anión estable y altamente soluble en agua con un bajo potencial para la co-precipitación o adsorción, tratamientos convencionales de aguas como la filtración o ablandamiento no son adecuados para su eliminación, por tanto, es importante evaluar: a) la eficiencia de los sistemas de purificación comerciales en Chiquimula y b) alternativas de purificación a nivel domiciliar. 4. Realizar evaluaciones de otros parámetros de calidad de agua relevantes como: metales pesados y compuestos derivados de petróleo. 5. Continuar con el monitoreo del nivel freático, para evaluar a largo plazo si existe algún tipo de sobre-explotación del manto freático. 6. Continuar con investigaciones para validar la eficacia de la metodología GOD para la estimación del grado de vulnerabilidad a la contaminación del acuífero en la ciudad e implementar otras metodologías para éste fin. 64 7. Para el manejo sostenible del recurso hídrico en el municipio, es necesario promoverla integración de las aguas subterráneas, para lo cual es indispensable propiciar más investigación en el tema, paralela a acciones de gestión del recurso hídrico. 65 9. BIBLIOGRAFÍA Agüero Valverde, J; Pujol Mesalles, R. 2000. Análisis de vulnerabilidad a la contaminación de una sección de los acuíferos del Valle Central de Costa Rica (en línea). San José, CR. 25 p. Consultado 22 may. 2009. Disponible en http://proceedings.esri.com/library/userconf/latinproc00/costa_rica Alvarado Rivas, J. 2000. Monitoreo de aguas subterráneas: sobre-explotación, vulnerabilidad y protección de las aguas subterráneas en Cochabamba (en línea). Cochabamba, BO, Servicio Nacional de Geología y Minería. Consultado 2 may. 2009. Disponible en http://www.aguabolivia.org APHA (American Public Health Association, US); AWWA (American Water Works Association, US). 1992. 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Diseño de abastecimiento de agua potable en Chiquimula: informe de análisis de calidad de muestras de agua. Guatemala, The Louis Berger Group INC. 28 p. 68 10. APÉNDICE 69 Apéndice 1. Boleta de encuesta a viviendas para identificación de pozos Universidad San Carlos de Guatemala Centro Universitario de Oriente CUNORI-USAC Dirección General del Investigación DIGI Encuesta sobre pozos en el casco urbano del municipio de Chiquimula 1. ¿Existe en el sitio un pozo excavado de tipo manual ó mecánico? Si No Tipo 2. Tipo de abastecimiento (en relación a usuarios)1 a) Pozo domiciliar b) Pozo colectivo c) Comunal privado d) Venta de agua 3. ¿Qué profundidad tiene su pozo? Profundidad: metros: _________varas: __________ 4. Usos del agua de pozo: Doméstico_____ Consumo humano_____ Ambos_____ 5. ¿Tiene en su propiedad letrina (fosa séptica)? Si No 6. ¿Cuenta con servicio de drenaje en su propiedad? Si No 7. ¿Está el pozo “anillado” con tubos de cemento? Si No 8. Existe en un radio de aproximadamente 25m. un: Basurero_______ Corral de cerdos o vacas_________ Industria (especifique):________ Otro:__________________________________ Información GPS No._____ X ________ Y________ Altitud__________ 1 Se realizó una clasificación según el número aprox. y tipo de usuarios, en donde: P. colectivo hace referencia a pozos que abastecen a un grupo limitado de familias (10 aprox.) mientras que el comunal se refiere a aquellos que abastecen colonias ó barrios, pero que no son de naturaleza municipal. 69 Apéndice 2. Puntos de muestreo (pozos) para la evaluación de la calidad de agua y nivel freático POZO C A L I D A D D E L A G U A N I V E L F R E Á T I C O Coordenadas GTM TIPO P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 X 601268 602278 601451 601166 602719 604191 603868 603847 603620 603655 603633 602378 602274 602797 603629 604004 603305 603039 603563 602817 603202 602748 602227 602020 Y 1636884 1636379 1635672 1635477 1635719 1634503 1636767 1635645 1637577 1635726 1636382 1638512 1637372 1637223 1637845 1636068 1637148 1637438 1637409 1636920 1636492 1636102 1635179 1635862 Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 602035 601298 603283 602639 603283 603439 603312 602384 603847 603649 604098 604343 1635849 1636864 1637159 1636186 1637159 1637825 1636679 1638519 1636779 1635785 1636073 1637192 Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal Artesanal 70 Localización Sector Canaán La Democracia El Molino Las Brisas Jardínes de Concepción Ruta a Esquipulas Bella Vista Las Rosas Las Lomas Las Lomas Cementerio Shusho Linda Vista Templo a Minerva Shoropin Los Cerezos Minerva Templo a Minerva Minerva II Centro Cementerio Cementerio Las Flores El Molino Zona 3 1 4 4 4 5 5 2 6 1 7 2 2 7 5 2 2 2 1 1 1 4 4 El Molino 4 Canaán 3 Centro 1 El Calvario 1 Minerva 2 Shoropin 7 Candelaria 1 Shusho 7 Bella Vista 5 Las Lomas 6 Los Cerezos 5 CUNORI 5 Fuente: Elaboración propia 2009. Apéndice 3.Ubicación de puntos de muestreo (pozos), para la evaluación de la calidad de agua y nivel freático en la ciudad de Chiquimula, 2009. Fuente: Elaboración propia 2009. Apéndice 4. Boleta de datos para análisis de calidad del agua en pozos Información General Fecha____________ Código de pozo_________ Hora muestreo____________ Propietario_______________________Ubicación______________________ Toma de datos en campo: Parámetro pH (unidades) Temperatura °C Valor de medida Análisis de laboratorio Bacteriológico Parámetro Coliformes Totales Valor de medida (No. de porciones (10ml) de una muestra normal, con presencia de coliformes) Coliformes Fecales (No. de porciones (10ml) de una muestra normal, con presencia de coliformes) E. coli (No. de porciones (10ml) de una muestra normal, con presencia de coliformes) Fisico-químicos Nitratos [NO3-] (mg/Lt) Nitritos [NO2-] (mg/Lt) Sulfatos [S042+] (mg/L) Dureza Total [CaCO3] Apéndice 5. Boleta de datos para mediciones de nivel freático Código Pozo Coordenadas X Y Altura (m.s.n.m) Profundidad Freática (1) Profundidad Freática (2) Fuente: Elaboración propia 2009. 72 Apéndice 6. Parámetros para determinar la vulnerabilidad a la contaminación del acuífero en la ciudad de Chiquimula por el Método GOD. Fuente: Elaboración propia, basado en método GOD 2009. 73 Apéndice 7. Resultados de análisis físico-químico de agua en pozos muestreados POZO P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 Temperatura pH Conductividad M1 M2 M1 M2 M1 M2 30.1 28.6 28.3 31.5 32.8 29.9 30.4 31.2 29.4 29.6 26.4 30.0 30.1 29.5 31.3 29.3 29.7 28.6 29.4 26.8 28.8 28.8 29.6 29.0 30.1 28.6 27.8 32.3 32.6 27.4 28.6 31.2 27.8 27.8 27.5 28.6 29.1 29.0 29.1 29.0 28.2 28.6 29.4 26.8 29.7 28.0 29.6 29.0 7.32 7.91 7.40 7.69 7.24 7.20 7.52 7.46 7.51 7.55 7.95 7.44 7.61 7.37 7.56 7.67 7.62 6.79 6.92 7.42 7.07 7.46 7.07 7.40 7.15 7.84 7.19 7.49 7.00 6.79 7.04 7.06 7.27 7.52 8.35 7.08 7.27 7.59 7.25 8.19 7.69 6.95 6.92 7.07 7.45 7.33 7.06 7.22 653 424 740 513 411 390 876 638 378 493 482 584 418 771 524 499 720 469 713 456 539 427 426 657 643 420 762 503 428 390 876 616 380 476 375 622 438 764 515 480 757 475 713 478 519 473 432 658 Dureza M1 M2 348.5 242.9 443.5 232.3 200.6 211.2 390.7 211.2 200.6 190.1 390.7 158.4 285.1 306.2 253.4 348.5 232.3 290.4 253.4 306.2 221.8 221.8 348.5 348.5 264.0 369.6 211.2 211.2 242.9 337.9 221.8 253.4 211.2 337.9 232.3 359.0 316.8 200.6 359.0 295.7 327.4 253.4 264.0 232.3 232.3 359.0 Nitritos M1 M2 0.0011 0.0012 0.0008 0.0041 0.0024 0.0051 0.0025 0.0010 0.0025 0.0012 0.0018 0.0018 0.0064 0.0016 0.0013 0.0024 0.0011 0.0012 0.0015 0.0008 0.0010 0.0008 0.0008 0.0012 0.0002 0.0002 0.0003 0.0009 0.0014 0.0048 0.0025 0.0002 0.0036 0.0005 0.0014 0.0012 0.0035 0.0016 0.0001 0.0041 0.0036 0.0018 0.0015 0.0012 0.0040 0.0023 0.0011 0.0016 Nitratos M1 M2 27.1 25.7 40.0 20.5 25.9 4.3 42.8 27.5 27.2 18.0 22.8 25.6 17.6 43.8 23.8 7.0 36.1 24.2 9.0 21.3 26.0 17.5 28.4 37.4 26.2 21.3 33.3 18.5 25.4 2.5 42.4 24.3 16.2 19.5 6.1 17.9 17.6 35.6 27.9 1.3 44.0 22.6 9.0 20.2 27.1 17.5 28.4 44.1 Sulfatos M1 M2 36.0 18.2 45.3 22.8 30.9 48.2 40.9 63.2 14.5 23.6 25.7 31.2 19.0 49.9 26.0 25.3 50.5 41.7 27.4 47.1 35.4 20.5 29.2 47.5 30.8 18.9 37.7 19.7 20.2 31.3 42.2 26.1 9.5 12.8 6.6 24.3 13.0 54.2 31.6 21.9 57.5 45.1 27.4 33.5 37.5 30.2 30.3 70.3 Fosfatos M1 M2 0.2221 0.2706 0.4094 0.2984 1.0722 1.9882 0.3886 0.3609 0.576 0.3505 0.3539 0.458 0.4372 0.3262 0.4962 1.1173 0.4129 0.3505 0.4337 0.3296 0.3262 0.3262 0.9577 0.9681 0.1839 0.2498 0.3643 0.2082 1.0895 1.4781 0.2811 0.3123 0.4823 0.2533 0.3505 0.4094 0.2984 0.2464 0.4476 0.7217 0.3886 0.3123 0.4337 0.2776 0.2984 0.2741 0.8154 0.8397 Fuente: Elaboración propia 2009. Anexo 1. Mapa base de la ciudad de Chiquimula Anexo 2. Mapa geológico de la ciudad de Chiquimula; Detalle 1:50,000