Evaluación hidrogeoquímica de la subcuenca Hornillos Alto para determinar el origen de material contaminante para encontrar zonas aptas de uso agropecuario - Arequipa

Abstract

El presente trabajo se realizó en la subcuenca Hornillos Alto - Arequipa e integra información geológica y antrópica con el fin de obtener la calidad de aguas superficiales, y determinar el origen de fuentes contaminantes y zonas para uso agropecuario mediante el análisis estadístico geo-temporal univariante y multivariante. La parte teórica se llevó a cabo referenciándose en trabajos nacionales e internacionales relacionados con el tema tratado, además de las consideraciones conceptuales en geología y geomorfología, hidroquímica, estándares de calidad ambiental y estadística. La geología de la subcuenca se compone principalmente de rocas volcánicas de edad Cenozoica (aproximadamente 90%) y la sedimentación Jurásica y Cretácica restringida a esporádicos afloramientos (aproximadamente 10%), remarcando la importancia de afloramientos volcánicos. El análisis hidroquímico determina para la temporada de avenida tendencias de desviación menores de la concentración de elementos mayoritarios y parámetros fisicoquímicos, mientras que la temporada de estiaje presenta un comportamiento inverso, lo cual marca que la carga contaminante es más activa en la temporada de estiaje. Los valores de correlación de concentración de elementos pesados determinan que las fuentes contaminantes se originan en la parte baja de la microcuenca Apurímac 1, en menor medida en la microcuenca Apurímac 2, y no se encuentran fuentes contaminantes en la microcuenca Hornillos. Las distribuciones de los elementos mayoritarios y las concentraciones de metales pesados potencialmente contaminantes son lognormales, y tienden a aumentar para la temporada de estiaje y a disminuir en temporada de avenida, a partir de la cual se ubican hacia valores medianos. El análisis bivariado y de componentes principales determinó asociaciones de alta covarianza con respecto a factores geológicos del Grupo Tacaza y las Formaciones Labra, Ichocollo, Orcopampa y factores antrópicos de las actividades realizadas en la microcuenca Apurímac1 que determinan posibles fuentes contaminantes. Se identificaron dos zonas aptas para uso agropecuario (excelente calidad acuífera) encontrándose la primera en la microcuenca Hornillos Alto y, la segunda en la parte alta de la microcuenca Apurímac 1. La microcuenca Hornillos Alto y, Apurímac 1 no superan los estándares de Calidad (ECAs) y Hazard Quantite (HQ), además geo-espacialmente, los valores multivariables son clasificados de moderados a bajos y los factores de balance geológico no están asociados a zonas de alteración detectadas ni estructuras con alto fallamiento, minas cercanas o pasivos ambientales. Finalmente, se realizó la propuesta ingenieril para poder tomar medidas de acción en el proceso de identificación a escala de detalle de fuentes contaminantes y el posible proceso de remediación para poder detener la contaminación en la Subcuenca.

This work was carried out in the Hornillos Alto - Arequipa sub-basin and integrates geological and anthropic information in order to obtain surface water quality and determine the origin of contaminating sources and areas for agricultural and livestock use by means of univariate and multivariate geo-temporal statistical analysis. The theoretical part was carried out by referencing national and international works related to the following thesis, in addition to conceptual considerations in geology and geomorphology, hydrochemistry, environmental quality standards and statistics. The geology of the sub-basin is mainly composed of volcanic rocks of Cenozoic age (approximately 90%) and Jurassic and Cretaceous sedimentation restricted to sporadic outcrops (approximately 10%), emphasizing the importance of volcanic outcrops. The hydrochemical analysis determines for the flood season minor deviation trends in the concentration of major elements and physical-chemical parameters, while the dry season shows an inverse behavior, which indicates that the pollutant load is more active in the dry season. The correlation values of the concentration of heavy elements determine that the polluting sources originate in the lower part of the Apurimac 1 micro-watershed, to a lesser extent in the Apurimac 2 micro-watershed, and no polluting sources are found in the Hornillos micro-watershed. The distributions of the majority elements and the concentrations of potentially contaminating heavy metals are lognormal, and tend to increase during the dry season and decrease during the flood season, after which they move towards medium values. The bivariate and principal component analysis determined associations of high covariance with respect to geological factors of the Tacaza Group and the Labra, Ichocollo, Orcopampa Formations and anthropic factors of the activities carried out in the Apurimac1 micro-watershed that determine possible contaminating sources. Two zones suitable for agricultural use (excellent aquifer quality) were identified, the first in the Hornillos Alto micro-watershed and the second in the upper part of the Apurimac 1 micro-watershed. The Hornillos Alto and Apurimac 1 micro- watersheds do not exceed the quality standards (ECAs) and Hazard Quantite (HQ), in addition, geo-spatially, the multivariable values are classified as moderate to low and the geological balance factors are not associated with detected alteration zones or structures with high faulting, nearby mines or environmental liabilities. Finally, an engineering proposal was made to be able to take action measures in the process of identification at a detailed scale of contaminant sources and the possible remediation process to stop contamination in the sub-basin.