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Título : Identificación y caracterización de contaminantes metálicos en el acuífero costero del área industrial de Bahía Blanca
Autor(es) : Lafont, Daniela
Director(es) : Carrica, Jorge C.
Co-director(es) : Albouy, Edgardo René
Palabras clave : acuíferos; costas
Resumen : El desarrollo industrial de la zona costera de Bahía Blanca, dio lugar a la construcción rellenos artificiales y zanjas de drenaje que introdujeron fuertes cambios en el funcionamiento del sistema hidrológico del sector. El resultado es el incremento de la velocidad de flujo con la consecuente disminución del tiempo de tránsito de potenciales contaminantes hacia el punto de descarga natural que son las aguas del estuario de Bahía Blanca. El sistema ecológico del estuario ha sido declarado reserva natural protegida por la provincia de Buenos Aires y en donde se desarrollan además importantes actividades recreativas como pesca artesanal, náutica y balneario. El objetivo general de esta tesis fue determinar la influencia de las propiedades físico-químicas de los materiales que componen la zona no saturada y saturada sobre la hidrodinámica y el transporte de sustancias contaminantes. Para alcanzarlo se comenzó realizando un reconocimiento geológico del área con muestreo de sedimentos y materiales de relleno para su posterior caracterización en el laboratorio. Se instaló e instrumentó una parcela experimental para estudiar la hidrodinámica y el transporte de contaminantes en la zona no saturada y se ejecutaron nuevos pozos de observación. Las muestras de agua subterránea y superficial obtenidas fueron analizadas determinándose sus características hidroquímicas y la presencia de sustancias contaminantes. Para estudiar el transporte de sustancias en las zonas saturada y no saturada se llevaron a cabo ensayos in situ con un trazador conservativo, y análisis de laboratorio en batch. Finalmente, sobre la base del modelo conceptual de funcionamiento del sistema se construyó un modelo de flujo subterráneo y se simuló el transporte de mercurio en el sistema acuífero. La zona de estudio es una antigua llanura de mareas de unos 3-4 m de altura sobre el nivel del mar y muy baja pendiente. Son escasos los sectores donde aún se conservan los suelos y vegetación naturales. El subsuelo del área está constituido por los Sedimentos Pampeanos del Plioceno medio a superior, que subyacen a los depósitos marinos postpleistocénicos. El relleno artificial de los suelos está compuesto esencialmente por sedimentos pampeanos triturados y luego compactados y arenas provenientes del dragado del estuario. Los registros de las oscilaciones del nivel freático evidencian una importante tasa de recarga distribuida durante casi todo el año, retornando el mayor volumen de agua a la atmósfera mediante evapotranspiración. Los perfiles de potencial hidráulico total y de humedad verifican también la importante transferencia capilar de agua en este ambiente. La dinámica de las aguas del acuífero da lugar a que las mismas sean naturalmente hipersalinas y sólo aptas para uso recreativo. Presentan una complejidad hidrogeoquímica derivada de la concurrencia de factores naturales y antrópicos. Se determinó la presencia de Hg, Se, Mn, Cr, Zn, Ag, Pb, Ni e hidrocarburos totales de petróleo en concentraciones superiores a los límites permitidos, vinculándose la misma a la actividad industrial y, en algunos casos, a antiguas refinerías y depósitos de hidrocarburos hoy ya desaparecidos. Uno de los contaminantes más peligrosos es el mercurio, por lo que se lo estudió en forma particular. Mediante los ensayos en batch se demostró que la retención del Hg(II) estaría asociada al elevado porcentaje de arcillas, las condiciones fuertemente alcalinas y el bajo contenido de materia orgánica del suelo. La máxima capacidad de retención se alcanzó entre los 3500 y 6300 mg/Kg de Hg(II), es decir que mayores concentraciones de Hg(II) podrían provocar la contaminación del agua subterránea. El Hg(OH)20 es la especie predominante en este sistema y considerando la variación del espaciamiento basal observado en los diagramas de rayos X, se asume su presencia entre las capas de los minerales de arcilla interestratificados. El modelado numérico reprodujo la configuración local de la superficie freática y las direcciones de flujo predominantes en el acuífero y se utilizó como base para las simulaciones de transporte de solutos. La simulación del transporte permitió determinar la migración y distancia alcanzada por las plumas contaminantes y en este sentido todos los casos analizados demostrarían la limitada propagación del Hg dentro del sistema acuífero modelado.
The hydrologic system of Ingeniero White coastal zone (Buenos Aires Province, Argentina) has been modified due to the industrial development of the area. Soil fills and drainage ditches modified the local groundwater flow. These changes accelerate the drainage velocity of the area, causing a decrease of the arrival time of polluting substances into the estuary waters. The estuary ecological system has been declared natural reserve to protect it. Important recreational activities are developed at this place. The general objective of this thesis was to determine the influence of properties of the saturated and unsaturated zones materials on the hydrodynamic behavior and the polluting elements transport was. Several tasks were realized to reach this aim: geologic reconnaissance; sediments and soil fills sampling; installation, instrumentation and data collecting in an experimental parcel; execution of observation wells and groundwater and superficial water sampling. The collected materials were characterized in laboratory. The superficial water and groundwater samples were analyzed in different laboratories. In order to study substance transport in the unsaturated and saturated zones in situ tests and batch analysis were carried out. Finally, a groundwater flow model was defined and the polluting plumes transport was simulated. The studied zone is an old tidal plain; its altitude is of about 3-4 meters over sea level with a very low slope. Soils and vegetation have been disturbed by anthropic activities and they are only conserved in isolated sectors. The subsoil is constituted by the Sedimentos Pampeanos of medium-superior Pliocene age. These materials underlie the post Pleistocene marine deposits. Soil fills are constituted by crushed and compacted Sedimentos Pampeanos and sands from the estuary dredging. The phreatic level oscillations demonstrate an important recharge rate at the studied area; the greatest water volume returns to the atmosphere by evapotranspiration. The profiles of total water potential and the moisture profiles also verify the important capillary water transference. The groundwaters of the aquifer are hypersalines and therefore, only apt for recreational use. The groundwater hydrochemistry is controlled by the lithological and hydrodynamic characteristics of the aquifer and the anthropogenic modifications introduced into the system. Hg, Se, Mn, Cr, Zn, Ag, Pb, Ni and total petroleum hydrocarbons presence with superior concentrations to the allowed limits was determined. These substances are associated with industrial activities, old refineries and old hydrocarbon spills from eliminated tank farms. One of the most dangerous polluting substances is the mercury so it was studied particularly. The high clay content, together with strongly alkaline conditions and low organic matter content favoured the retention of Hg(II) species by the soil. A maximum sorption capacity between 3500 and 6300 mg/Kg Hg(II) was attained. An implication of these results is that higher amounts of Hg(II) could result in groundwater contamination. The Hg(OH)20 is the predominant species in the studied soil. Basal spacing changes after Hg(II) treatment of the soil clays suggest interlayer uptake of Hg(OH)20 species. The numerical model reproduced the local configuration of the phreatic surface and the predominant flow directions in the aquifer. This model was used as a base for solutes transport simulations. The transport simulation allowed determining the migration and distance reached for the polluting plumes. All the analyzed cases demonstrate the limited propagation of the Hg in the modeled aquifer.
URI : http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2037
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