Aplicación de técnicas quimiométricas para el análisis de la hidroquímica del agua subterránea en la cuenca del arroyo Langueyú, Tandil, Argentina

BARRANQUERO, ROSARIO SOLEDAD; PARDO ALMUDÍ, RAFAEL; VARNI, MARCELO; RUIZ DE GALARRETA, ALEJANDRO; VEGA, MARISOL

A Coruña

Workshop; IV Workshop de Quimiometría para Jóvenes Investigadores; 2011

Universidade da Coruña

La cuenca del arroyo Langueyú se localiza en el partido de Tandil, enmarcada por el sistema serrano denominado Tandilia (provincia de Buenos Aires, Argentina) y tiene una superficie aproximada de 600 km2 (ver figura). El agua subterránea es el único recurso disponible para los distintos usos que requiere la población de Tandil (doméstico, industrial, agropecuario, etc.). En este contexto, el conocimiento de las características hidrogeológicas e hidroquímicas es imprescindible para la gestión del agua. El acuífero en estudio es freático multiunitario con recarga por precipitación directa, principalmente localizada en el sector de serranías al Sur de la cuenca. El estudio tuvo por objetivo analizar un conjunto de datos hidroquímicos utili-zando técnicas quimio-métricas. Para el análisis regional de la hidrodinámica e hidro-química, entre diciem-bre del 2006 y mayo del 2007, se realizó una campaña preliminar, registrando la profun-didad del agua y tomando una muestra para determinación de parámetros físicoquí-micos, en 60 perfora-ciones existentes. A partir de dicha campaña, se definió una red monitora de carácter estacional de 30 perforaciones que fue registrada con una frecuencia cuatrimestral. Se determinaron los parámetros: conductividad, pH, bicarbonato, cloruro, sulfato, nitrato, calcio, magnesio, sodio y potasio. Para el trabajo estadístico se consideraron estas 10 unidades, para 26 muestras, recolectadas durante 4 campañas (junio 2010, octubre 2010, febrero 2011 y junio 2011). Dichas campañas cubrieron el invierno, con escasas precipitaciones pero con excesos en el balance hídrico, y el verano con mayores precipitaciones pero con un balance hídrico deficitario como consecuencia de valores de evapotranspiración elevados. Para explicar el comportamiento espacial y temporal de los parámetros, se analizó el conjunto de datos en sus tres dimensiones (sitios de muestreo, A, x parámetros, B, x campañas, C) aplicando el análisis de componentes principales (MA-PCA) y el análisis de componentes principales N-way (N-PCA) utilizando los modelos Tucker y PARAFAC. El modelo MA-PCA extrajo 3 componentes que explicaron el 69% de la varianza total. El primer componente, conformado por las variables relacionadas con el aumento de la salinidad en el sentido de flujo, y el segundo vinculado con la actividad humana y el intercambio iónico. Por otra parte, se probaron varios modelos PARAFAC y Tucker. Se seleccionaron PARAFAC 2 (2 factores para todas las dimensiones) y Tucker [2 2 1] (2 factores para sitios de muestreo y parámetros y 1 para campañas) porque fueron los que explicaron mayor cantidad de información. Aunque ambos modelos resultaron apropiados para interpretar la hidroquímica, se seleccionó el Tucker [2 2 1] por ser más robusto. El Factor 1 de B, formado por conductividad, bicarbonato, cloruro, sulfato y sodio, se vincula directamente con los sitios de muestreo 4, 11, 12, 14, 15, 20, 53, 54, 58, 59 y 60 (Factor 1 de A) localizados al Norte de la cuenca, sector de descarga (ver figura). Asimismo, el Factor 1 de B está representando por nitrato, calcio y magnesio con un comportamiento inverso al resto de los parámetros. Los sitios de muestreo asociados a este comportamiento son: 6, 7, 9, 16, 17, 18, 19, 27, 34, 36, 38, 39, 41, 50 y 57 (ver figura), que presentan como características comunes el haber registrado niveles de nitratos por encima de 50 mg/l en alguna instancia de su monitoreo y/ó tener valores de calcio y magnesio por encima del promedio. Por tanto, el Factor 1 estaría conteniendo información principalmente acerca del aumento de la salinidad en el sentido del flujo y la contaminación por nitratos. En tanto el Factor 2 podría estar asociado al intercambio iónico, pero no muestra un comportamiento tan claro como el primero. Con el modelo Tucker [2 2 1] se han podido diferenciar claramente las muestras con una evolución espacial en el sentido del flujo, de aquellas afectadas por contaminación con nitratos. Los resultados de los modelos MA-PCA y PARAFAC 2, fueron consistentes con aquellos obtenidos con el modelo Tucker [2 2 1]. Se concluye que las técnicas quimiométricas resultan un buen apoyo para la interpretación de este conjunto de datos hidroquímicos en función del modelo conceptual hidrodinámico. Por último, se considera necesario continuar trabajando para explicar el comportamiento de cada una de los sitios de muestreo y la variación temporal conjunta.