Caracterización hidrogeoquímica e identificación de procesos de mezcla en un acuífero afectado por un vertedero municipal no controlado Translated title: Hydrogeochemical characterization and identification of mixing processes in an aquifer affected by solid and liquid urban inflow

Abstract

El acuífero libre Coronel Moldes, conformado por sedimentos arenosos muy finos-limosos de edad holocena y origen eólico (loess), constituye la fuente de abastecimiento para la mayor parte de la población rural. Entre los problemas ambientales y de afectación a este acuífero libre se encuentra el mal manejo de los residuos sólidos y líquidos urbanos. Los mismos son acumulados desde 1982 en una zona de médanos cercana a la localidad. Se depositan en forma descontrolada 84 t de basura por semana, la cual se vuelca directamente sobre el suelo involucrando todo tipo de desecho. En una laguna ubicada dentro del basural se vierten los efluentes procedentes de los sistemas de saneamiento in situ procedentes de la ciudad. El objetivo se centró en el estudio hidroquímico del acuífero en la zona del basural y en la aplicación de modelos geoquímicos usando NETPATH. La influencia del basural y la laguna de efluentes sobre el acuífero libre resultó en un aumento de Cl-, SO4-2, Na+, HCO3-, K+, Mg+2, NO3-, NO2-, Si, As, F-, Cu y Pb, DQO, DBO5, microorganismos aerobios y anaerobios con disminución del oxígeno disuelto en el agua subterránea inmediatamente debajo de esta fuente contaminante. Se observa una disminución de los constituyentes orgánicos e inorgánicos a una distancia de 30 m aguas abajo sin que se alcancen las características naturales encontradas aguas arriba del basural. La modelación geoquímica contribuye a estimar las proporciones de mezcla entre el lixiviado y el agua no contaminada del acuífero. Los modelos de mezcla obtenidos permiten concluir que el incremento del contenido de CE, Cl-, Na+ y SO4-2 en el acuífero inmediatamente debajo del basural y aguas abajo, derivan principalmente del aporte de los lixiviados desde la laguna de efluentes y posiblemente desde el basural, resultando en condiciones geoquímicas locales propicias para algunas reacciones (intercambio, precipitación, oxido-reducción y disolución) que controlan la movilización y concentraciones de Ca+2, As, F- y Si en el agua del acuífero. Es probable que los procesos de precipitación y adsorción sobre los metales traza controlen la concentración de Fe y otros metales en el agua del acuífero afectado por la contaminación. Los principales procesos de atenuación (retardo, reducción y transformación química y biológica de los contaminantes) ocurren en la zona no saturada, principalmente en el suelo, la porción biológicamente más activa. Las condiciones alcalinas y oxidantes del acuífero junto a procesos redox, de intercambio catiónico, de disolución/precipitación y de adsorción constituyen los procesos más importantes de atenuación a la contaminación a través de la zona no saturada y saturada.

Translated abstract

The unconfined aquifer of Coronel Moldes is constituted mainly by aeolian fine sand/silt (loess) of Holocene age, where rural activities rely for the most part on the exploitation of groundwater. Environmental problems and concerns regarding this aquifer are related to mismanagement of urban solid and liquid waste, which has accumulated in an area of sand dunes since 1982. At this site, nearly 84 tons of different types of solid waste are dumped directly on the soil every week without any waste management or control. Also, liquid wastes originating from Coronel Moldes processed at an on-site-sanitation system have formed a lagoon inside the municipal waste disposal site. This paper is focused on the study of the hydrogeochemistry and geochemical modeling (with NETPATH) of a municipal disposal site of a typical phreatic aquifer of the Chacopampean plain. The groundwater directly below the municipal waste disposal site shows an increase in concentrations of Cl-, SO4-2, Na+, HCO3-, K+, Mg+2, NO3-, NO2-, Si, As, F-, Cu, Pb, COD, BOD5, as well as aerobic and anaerobic bacteria, and a decrease in dissolved oxygen. These values decrease 30 m downgradient from the waste disposal site but do not reach the background values found upstream of the disposal site. The geochemical modeling contributes to estimate the mixing proportions between the leachate and non-contaminated groundwater. The mixing models indicate that CE, Cl-, Na+ y SO4-² in the aquifer immediately under and downstream of the municipal waste disposal site came principally from the lagoon leachates and possibly the disposal site, resulting in local geochemical conditions that favor certain reactions (exchange, precipitation, oxidation-reduction, and dissolution), which in turn control mobility and concentrations of Ca+2, As, F- and Si in the aquifer. It is probable that adsorption and precipitation processes of trace elements control the concentration of Fe and other metals in the contaminated aquifer. The principal attenuation processes (retardation, reduction, and chemical and biological transformation of contaminants) occur in the unsaturated zone, mostly in the soil, where biological activity is greater. The alkaline conditions and oxidants in the aquifer, along with redox reactions, ion exchange, precipitation/dissolution and adsorption, are the main processes that attenuate contamination through the unsaturated and saturated zone.