Contaminación natural por fluor en el complejo termal surgente de la ciudad de termas de río hondo de Santiago del Estero

Por Alfredo Martín, Martín Manuel Paz, Rodolfo Palazzoy Silvia Lencina

ERSAC / Cámara de Senadores de la Provincia de SantaFe / UNSE – alfredopmartin@gmail.com

INTRODUCCIÓN

El subsuelo de la ciudad de Termas de Río Hondo, está constituido por un conjunto de acuíferos separados por miembros improductivos ubicados en una fosa tectónica en subsidencia. El piso de este sistema multicapas lo constituyen las arcillas verdes del  mioceno medio,  la cual  Frengüelli  (1920)  la denominó  formación Paraná  y sirve como el basamento hidrogeológico a las aguas termales contenidas del subsuelo. En consecuencia esta ciudad turística, se encuentra limitada lateralmente  por fracturas regionales que se reactivaron durante la fase neotectónica, cuyo rumbo principal indican una fuerte alineación norte – sur y los movimientos verticales de los grandes bloques del subsuelo, pusieron al descubierto una gran cantidad de areniscas arcilíticas y margas pardos rojizas, con bancos arenosos que Ruiz Huidobro (1960) la denominó como Formación RíoSalí.

La mineralogía predominante en las fracciones limosas incluye abundantesbasamento hidrogeológico a las aguas termales contenidas del subsuelo. En consecuencia esta ciudad turística, se encuentra limitada lateralmente  por fracturas regionales que se reactivaron durante la fase neotectónica, cuyo rumbo principal indican una fuerte alineación norte – sur y los movimientos verticales de los grandes bloques del subsuelo, pusieron al descubierto una gran cantidad de areniscas arcilíticas y margas pardos rojizas, con bancos arenosos que Ruiz Huidobro (1960) la denominó como Formación RíoSalí.

bancos de cenizas volcánicas de gran extensión lateral y constituyen el componente piroclástico más importante y éste suministra la mayor cantidad de flúor a los acuíferos del área de estudio. 

El Flúor y su incidencia en la salud de las personas.

La ingesta prolongada de elevadas concentraciones de flúor en el agua para bebida es la causante de la fluorosis dental, que es un manchado de color amarillo y ocurre cuando el contenido de flúor sobrepasa los 1,5 mg/L. (ver tabla 1). Llega a ser muy notable, cuando la concentración se sitúa entre 3 a 6 mg/L y sí supera los 6 mg/L, la dentadura adquiere una coloración marrón oscuro con tonalidades negras.

Además, las concentraciones en las aguas subterráneas de la zona de Termas de Río Hondo, son superiores a 2 mg/L y en algunos acuíferos pueden sobrepasar holgadamente los 11 mg/L, como en el barrio de Villa Balnearia, Martín et al (1997). Pero, cuando se establecieron las normas internacionales para el flúor, Maier (1971) tuvo en cuenta las condiciones climáticas, la latitud y longitud geográfica, la cantidad de agua consumida por las personas y sí a los habitantes les arriban dosis extras a través de los alimentos, por ejemplo huevos, carne y leche. Por ese motivo, propuso un límite para esa región que podría oscilar entre 0,7 y 1,0 mg/L, de acuerdo a las temperaturas media máxima del año, la cual es de 21, 9 ºC, tal como se observa en la tabla 1.

Distribución del Flúor en sentido horizontal:

Para comprender con mayor precisión el comportamiento geoquímico de las aguas subterráneas, se llevó a cabo un censo de pozos profundos paralelo a la traza de la ruta nacional Nº 9 (carretera que une la ciudad de San Miguel de Tucumán con Termas de Río Hondo), en donde las muestras censadas se ubicaron en un perfil longitudinal que se extiende de noroeste a sudeste y su ubicación se encuentra en la figura 1.

Por ese motivo, en la figura 2, se situó en el eje de las ordenadas el contenido de flúor en mg/L, y en las abscisas se encuentra la distancia existente entre los pozos que captan el 

mismo acuífero. Por la sucesión de los diferentes puntos del diagrama, se ajustó una curva exponencial (ver figura 2). Se advierte un  paulatino incremento del flúor que comienza a aumentar desde el pozo 7 en el paraje de Colonia Tinco, en donde sus aguas contienen 1,4 mg/L de flúor. El pozo 8 de la localidad de Mansupa posee 2 mg/L y se percibe en el esquema de la figura 2, a partir del pozo 9 (casa del señor Eugster), el  flúor tiene 2,3 mg/L. Siguiendo el trazado de la ruta Nº 9, en el pozo 17 del camping “El Mirador”, el agua adquiere 3,52 mg/L  y  en  el  pozo  18  de   la ciudad de Termas de Río Hondo, alcanza tenores sorprendentemente elevados de 4,7 mg/L, lo cual denota una fuerte tendencia a acumularse en la fosa tectónica de Termas de Río Hondo, debido a su estructura en artesa. En consecuencia, el flúor se concentra en el subsuelo por los siguientes procesos geológicos:

1. escaso gradiente hidráulico (pendiente) del conjunto deacuíferos.
2. grandes periodos de tiempo de contacto entre la roca y el agua de los acuíferos insertados en sedimentos delplioceno.
3. acuíferos de baja permeabilidad que restringen sostenidamente la velocidad deflujo.
4. vigoroso intercambio iónico entre las arcillas de los miembros improductivos con las aguas termales del medio, según Martín(2009).

Datación de un estrato de ceniza volcánica mediante métodos indirectos:

Los análisis efectuados a las cenizas volcánicas por el laboratorio de Saneamiento Ambiental de la provincia de Santiago del Estero, revelaron concentraciones de 3 x  10-5 mg/L de flúor por gramo de ceniza para la muestra recogida en superficie (intersección de ruta ,nacional Nº 9 y arroyo Las Tinajas) y para las muestras profundas extraídas cerca de los 78,75 metros de profundidad, el valor aumentó a 4,5 x 10-4 mg/L de flúor por gramo de ceniza, lo cual denota que a una mayor profundidad, le corresponde también una mayor concentración. En ese sentido, la perforación Termas Nº 12 (D.N.M. y G.) proporciona una serie de detalles interesantes del subsuelo y en el perfil estratigráfico se describen una sucesión  de capas sedimentarias  con sus correspondientes  periodos geológicos  y    como ejemplo, citaremos a un estrato de ceniza volcánica (efusión ácida) de 61 centímetros de espesor que se encuentra entre los 78,75 a 79,36 metros de profundidad.

Para determinar la edad de las cenizas, se confeccionó el diagrama de la figura 3, en donde: a) se ubicó en el eje de las ordenadas el tiempo (t), en millones de años (m.a) y en las abscisas, la profundidad (m) de los sedimentos atravesados en la perforación Termas  Nº 12, b) se utilizó la escala cronométrica de Grandstein & Ogg (1996), en donde el Cuaternario (Qt) tiene una duración de 1,8 m.a. y el plioceno tiene  una extensión de 3,5 m.a. y a su vez está dividido en plioceno superior y plioceno inferior y cada uno con1,75

m.a. respectivamente, c) se ubicó en el diagrama de la figura 3, la profundidad del cuaternario que figura en el perfil de la perforación Termas Nº 12, el cual es de 10 metros y su duración de 1,8 m.a., d) lo mismo ocurre

con la profundidad del Plioceno el cual es de 400 metros y su duración de 3,5 m.a. e) se trazan los segmentos de rectas que unen los diferentes puntos y queda constituido el diagrama de la figura 3, f) mediante una línea de puntos, se ubica en las abscisas la profundidad del techo de las cenizas volcánicas de 78,75 metros y se bosqueja una vertical hasta (a) y a partir de ese punto se traza una horizontal hasta cortar las ordenadas, de tal manera que el tiempo estimado es de 2,3 m.a.

También se pudo resolver la formula (1) partiendo de la ecuación de una recta: y=(x´tga)+b expresión:

t=(Prof´tga)+b (1)

Donde:

Prof. = Profundidad de la muestra en metros. tg α = 0,00763 en m.a./m. b = 1,7 m.a. (Distancia existente entre el origen y la recta). t = Tiempo en millones de años (m.a). Reemplazando en (1).

La ceniza volcánica se habría depositado hace unos 2,3 millones de años y el lugar de proveniencia sería el cerro Ichagón, según Beder (1928), los considera un cono volcánico actualmente inactivo y de unos 40 metros de altura insertado a 85 kilómetros en línea recta de la ciudad termal y los vientos procedentes del anticiclón del Atlántico Sur habrían sido los responsables de transportar y posteriormente depositar las cenizas en la depresión tectónica de Termas de Río Hondo. Además, en la periferia del volcán se encuentran un serie de bancos de ceniza, como en Villa La Punta con un espesor de unos 90 centímetros, en  arroyo Las Tinajas (extremos Este de la ciudad de Termas) con 2 metros  de espesor que los paisanos utilizan para lavar utensilios domésticos por su elevado poder abrasivo.

Relación existente entre el contenido de flúor (mg/L), la profundidad (m), y la temperatura (ºC) de los acuíferos ubicados en Termas de Río Hondo y zonas aledañas.

Los perforistas trepanen el subsuelo hasta alcanzar profundidades significativas con el objetivo de obtener temperaturas superiores a los 40 ºC, con el objeto de captar un número significativos de acuíferos y conseguir un elevado caudal de surgencianatural.

El Flúor suele ser el elemento de mayor trascendencia desde del punto de vista geoquímico y por ese motivo, se correlacionó aritméticamente la concentración de Flúor (mg/L), la profundidad (metros) y la temperatura de los acuíferos en ºC, según antecedentes que surgen de los perfiles de pozos de Obras Sanitarias de la Nación, la Corporación del  Río Dulce y la Dirección Nacional de Geología y Minería (D.N.G.y M.), los cuales se encuentran en la tabla 2. Esta importante información del subsuelo permitió trazar la recta  de la figura 4 (A), en donde se aprecia la existencia de una relación directa entre la profundidad y el contenido de flúor. En cuanto se refiere a la figura 4 (B), se relacionó la profundidad (metros) con la temperatura (ºC), la cual crece sostenidamente debido al crecimiento del grado geotérmico de la zona, ver figura 4 (A yB).

Como se anhela saber la cantidad de flúor y la temperatura de un acuífero ubicado a una profundidad de 270 metros, se procede de la siguiente manera: 1º) se busca en la figura 4 (A) los 270 metros en el eje de la profundidad, 2º) posteriormente se traza una horizontal hasta cortar la recta sólida en el punto (C), 3º) se esboza una vertical hasta encontrar el contenido de flúor de 2,7 mg/l, 4º) a partir del punto (C), se continua con una horizontal hasta interceptar al punto (D) de la figura 4 (B), 5º) se bosqueja una recta vertical hasta hallar el valor de la temperatura de 46,15ºC.

Posteriormente se vuelcan en la tabla 3, los siguiente ítems: a) el número de acuífero computado desde superficie y b) la cota del techo (m) de los acuíferos, proceden del electroperfilaje del pozo piloto, c) la concentración de Flúor en mg/L es extraída del diagrama de la figura 4 (A) y la temperatura en ºC del diagrama 4(B).

Se procede a aplicar por tanteos sucesivos la formula (2), Morcillo (1989) y se toman todos los acuíferos involucrados  (3,  5,  7,  8y 11) que figuran en la tabla 3 y se los reemplazan en la formula(2).

Por la ley de conservación de  la materia de Lavoisier; se tendrá antes de la mezcla y después de la reacción, el mismo número de átomos de cada uno de  los elementos existentes y la única diferencia radica en que los átomos anteriormente mencionados estarán unidos de otra forma, pero la masa permanecerá constante.

Como la concentración obtenida de 1,89 mg/L de Flúor, es perjudicial para la salud porque se encuentra fuera de las normas de la Organización Mundial de la Salud (1995), se deberá eliminar el acuífero número 11, el cual posee una mayor cantidad de Flúor de 5,3 mg/L. Consecuentemente, convendrá ensayar con los acuíferos 3, 5, 7, y 8, de manera que se obtenga una mezcla óptima, tal como lo indica el siguiente cálculo.

Como se puede observar, se ha obtenido un agua de 0,82 mg/L de flúor y esta concentración, responde a las normas del agua para la ingestión humana. Por ese motivo, es importante captar una mayor cantidad de acuíferos situados entre la superficie y los 220 metros de profundidad y en menor cantidad a los acuíferos profundos ubicados entre los 220 y los 400 metros, de tal manera que a la postre resulte una mixtura de aguas de diferentes calidades químicas y en óptimas condiciones depotabilidad.

DISCUSIÓN

Las características genéticas de los fluidos hidrotermales están íntimamente relacionados con una notable actividad geológica generada durante el periodo plioceno (terciario superior) y el cuaternario inferior, porque el movimiento de los grandes bloques del subsuelo y su fallas asociadas permitieron la fuga de calor infracrustal, mediante una serie de planos de debilidad insertados en las rocas del basamento, Martín (2009) y Martín et al(1998).

Además, éstos planos de fallas crearon caminos rápidos de las corrientes hidrotermales ascendentes que estuvieron conectadas con una importante actividad piroclástica y suministraron una abundante cantidad de cenizas volcánicas con elevados contenidos de cuarzo. Estas cenizas se depositaron en el subsuelo de la fosa tectónica y originaron una elevada concentración de flúor en el sistema multicapas de cuenca de Termas  de Río Hondo y zonas aledañas.

CONCLUSIONES

El flúor proviene de los bancos de cenizas con un elevado contenido en vidrio volcánico localizados en profundidad y estos contenidos fueron determinados por el laboratorio de Saneamiento Ambiental de la provincia de Santiago del Estero, los cuales indican que 1gr de ceniza posee concentraciones de 4,5 x 10-4 mg/L de flúor para una muestra extraída enprofundidad.

• Existe una tendencia del flúor a aumentar en sentido horizontal desde noroeste a sudeste de acuerdo al perfil hidrogeológico de la figura 2, ejecutado paralelo a la ruta nacional Nº 9 y revela un vigoroso incremento de flúor en la fosa tectónica de Termas de Río Hondo, en donde se obtuvieron concentraciones de 11 y 14 mg/L en Villa Balnearia, Martín (2000).
• Se desprende de la figura 4 (A y B), que los acuíferos superiores poseen bajos contenidos de flúor y disponen de escasas temperaturas, en cambio los acuíferos más profundos, por debajo de los 220 metros, tienen concentraciones superiores a 1 mg/L, lo cual indica una tendencia sostenida del flúor y la temperatura a aumentar en profundidad. Por esta razón se deben captar preferentemente a los acuíferos superiores y en menor proporción se deben habilitar a los acuíferos inferiores, para restringir las elevadas concentraciones de flúor y la mezcla, será de óptima calidad química y servirá para la ingestión humana. Por ese motivo, en las perforaciones a construirse en el futuro y antes de colocar la cañería de revestimiento, los filtros y proceder al cementado del espacio anular,  se deberá recurrir  al  diagrama  de la figura 4 (A  y  B), el  cual  predice razonablemente  el contenido de flúor y las temperaturas de los acuíferos, con el objeto de obtener agua en cantidades significativas y en excelentes condiciones de potabilidad de acuerdo a los parámetros establecidos por la Organización Mundial de la Salud (1995).

• Como últimamente se ha producido un enérgico incremento de la explotación del agua termal utilizada para balneoterapia, la mayoría de las perforaciones actualmente empleadas, son cada vez son más profundas. Por tal motivo, este fenómeno contribuyó al agravamiento de la contaminación, porque el flúor es arrastrado desde los niveles inferiores y así lo corroboran numerosos sondeos, los cuales llegaron a atravesar totalmente al plioceno de 400 metros de espesor y se llegó también a perforar el basamento hidrogeológico (arcillas verdes del mioceno medio). Por ese motivo, las grandes profundidades de penetración, permitieron comprender mediante el diagrama de la figura 4 (A y B), el porqué del vigoroso incremento de flúor y de las temperaturas determinados últimamente en el agua proveniente de los acuíferos localizados en profundidad.

REFERENCIAS

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Frengüelli, J. (1920). “Contribución al conocimiento de la Geología de Entre Ríos” – Bol. Acad. de Ciencias de Córdoba. 24: 55 – 57. Córdoba.

Grandstein, F. M. y Ogg, J. (1996). “A Phanerozoic Time Scale”. Episodes 19 (1-2): 3-5. Ottawa.

Maier, F. J. (1971). “Fluoración del Agua Potable” Publicación Científica Nº 203 – Organización Panamericana de la Salud – Organización Mundial de la Salud.

Martín, A. P., Storniolo, A .del R & Bejarano, R. M (1997) “Aguas Subterráneas con Elevados Contenidos de Flúor en la Ciudad de Termas de Río Hondo y sus Alrededores“. Primer Simposio Internacional de Hidrología Aplicada, Saneamiento e Impacto Ambiental. Boletín Geoindustrial. Año 4 – Nº 6 – 7., Página 10 – 16, U.N.S.T.A. Tucumán. – Argentina.

Martín, A. P., Fernández, R. I. & Storniolo, A. del R (1998).“Procesos Hidrotermales Convectivos y Conductivos en Acuíferos del Terciario Medio y Superior de la Provincia de Santiago del Estero”. 17º Congreso Nacional del Agua y 2º  Simposio de Recursos Hídricos  del Cono Sur. Tomo Nº 3. Pág. 25 a 33. Santa Fe -Argentina.

Martín, A. P. (2000).”Hidrogeología de la Provincia de Santiago del Estero”. Universidad Nacional de Tucumán. Ediciones del Rectorado de la Universidad Nacional de Tucumán. Pág. 7. Tucumán. Argentina.

Martín, A. P (2009). “Manual Práctico de Hidrogeología de Santiago del Estero” Universidad Nacional de Tucumán. Ediciones del Rectorado de la Universidad Nacional de Tucumán. Pág. 357. Tucumán. Argentina.

Morcillo, J (1989). “Temas Básicos de Química”, 2ª edición. Alhambra Universidad. P. 11 y12.

Organización  Mundial  de  la  Salud  (1995).  “Guías  Para  la  Calidad  del  Agua  Potable”.Segunda Edición. Volumen 1. Recomendaciones. Ginebra – Suiza.

Perfiles de Perforaciones de la Dirección Nacional de Geología y Minería del periodo comprendido entre los años 1907 y 1945.

Perfiles de Perforaciones de Obras Sanitarias de la Nación (OSN) del periodo comprendido entre los años 1930 a 1960.

Perfiles de Perforaciones de la Corporación del Río Dulce de Santiago del Estero (CRD) del periodo comprendido entre los años 1960 a 1970.

Ruiz Huidobro, O. (1960). “El Horizonte Calcáreo Dolomítico en la Provincia de Tucumán” – Acta Geológica Lilloana, Tomo III, Pág. 147.