Caracterización geofísica y geoquímica de la franja capilar y la atenuación natural de arsénico en Matehuala, San Luis Potosí.

Abstract

En un perfil de suelo que sobreyace el acuífero somero de la ciudad de Matehuala, San Luis Potosí, se han reportado altas concentraciones de arsénico en la franja capilar, lo que sugiere un posible mecanismo de remoción del contaminante desde el agua subterránea hacia el suelo por ascenso capilar. Sin embargo, se desconoce si este fenómeno ocurre en otros puntos del sitio. Obtener evidencia adicional permitiría fortalecer la hipótesis de que el ascenso capilar contribuye a un proceso de atenuación natural del arsénico en esta zona. Por lo anterior, los objetivos de este trabajo fueron determinar: 1) las propiedades físicas y morfológicas en tres perfiles de suelo (2, 30 y 32), 2) las concentraciones de arsénico en cinco perfiles de suelo (2, 6, 24, 30 y 32), 3) la delimitación de la franja capilar a partir de la resistividad eléctrica en todos los perfiles de suelo y 4) la relación entre las concentraciones de arsénico en el suelo de la franja capilar y la resistividad eléctrica del subsuelo. Para ello, se emplearon la clasificación de suelos de la base de referencia mundial del recurso suelo (WRB), fluorescencia de difracción de rayos X (XRF), perfilaje electromagnético (PEM) y gráficos bivariados. Los resultados de las propiedades físicas y morfológicas de los perfiles 2, 30 y 32 evidenciaron la presencia de texturas finas (77-96% de limo y arcilla), con clases texturales franco arcillosas-limosas. En general, la densidad aparente (0.6-1.3 g/cm3), la saturación de agua (22-88%) y la humedad volumétrica (10-47%) del suelo aumentaron con la profundidad. El incremento de la saturación de agua y de la humedad volumétrica en los perfiles 30 y 32 se asoció a ascenso capilar del agua, desde el acuífero somero, cuyo manto freático se encontró en campo a 1.6 y 2.1 m de profundidad, respectivamente. Las concentraciones de arsénico disminuyeron con la profundidad desde 40,440.15 mg/kg hasta 32.73 mg/kg a 5 y 3.05 m de profundidad, respectivamente, evidenciando un patrón clásico de lixiviación de arsénico (desde la superficie hacia el subsuelo); excepto en los perfiles 30 y 32 donde se observó un incremento a partir de 0.85 y 1.35 m de profundidad, cuyos valores alcanzaron hasta 501.52 y 359.27 mg/kg, respectivamente. En las secciones geoeléctricas se identificaron cuerpos conductivos con resistividades menores a 20 Ω⋅m, correspondientes a la franja capilar. Este resultado permitió establecer una metodología para el mapeo del techo de la topografía de la franja capilar en la porción sureste del área de estudio. En los perfiles 30 y 32, dicho techo se encontró entre 1.4 y 1.7 m, coincidiendo con los incrementos de las concentraciones de arsénico registradas a estas profundidades. Estos hallazgos respaldan la hipótesis de que el arsénico asciende desde el acuífero somero contaminado y se acumula en la franja capilar del suelo. Además, la modelación de la franja capilar, basada en la resistividad eléctrica, estableció una relación indirecta entre esta propiedad y la presencia de arsénico en el sitio de estudio. En contraste, en los perfiles 2, 6 y 24, el techo de la franja capilar se observó a más de 3 m de profundidad. La falta de datos de concentración de arsénico a esas profundidades impidió evaluar dicha relación en estos perfiles. Los resultados de esta tesis confirman la acumulación de arsénico en la franja capilar del suelo por ascenso capilar y aportan evidencia adicional del proceso de atenuación natural del arsénico, previamente propuesto, que ocurre en esta zona de estudio. Este trabajo contribuye a la comprensión del mecanismo de atenuación natural de arsénico en el subsuelo de Matehuala.