II SEMINARIO-TALLER. PROTECCIÓN DE ACUÍFEROS FRENTE A LA CONTAMINACIÓN: CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN.
Ciudad de La Habana, Cuba. Abril 2002

IMPORTANCIA DE LA ZONA NO SATURADA EN EL ESTUDIO DE LA VULNERABILIDAD DE ACUÍFEROS. EL CASO DEL ACUÍFERO CARSTICO DE IRECÊ-BAHIA-BRASIL.

Por: Heraldo Peixoto da Silva (1)
Iñaki Antigüedad Auzmendi (2)
Ignacio Morell Evangelista (3)
Antonio Puentes Torres (1)

(Brasil & España)

1.- INTRODUCCIÓN

El Platô de Irecê se encuentra en el centro del estado de Bahía-Brasil a unos 500 Km de distancia de la capital, Salvador, y tiene una superficie aproximada de 1300 km² (Anexo I). El límite septentrional coincide con el lago de Sobradinho, el meridional con las cuencas hidrográficas de los ríos Paramirim y Paraguaçu, el oriental con la cuenca del río Salitre y el occidental con la cuenca del Paramirim.

En el borde oriental y occidental del área, respectivamente, se encuentran los ríos Jacaré (o Vereda de Romao Gramacho) y el río Verde, que son afluentes del San Francisco que nace en el estado de Minas Gerais y después de atravesar de norte a sur el estado de Bahía desemboca en el océano atlántico entre las ciudades de Maceió y Aracajú, casi 300 km al norte de la ciudad de Salvador.

2.- CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL ÁREA DE ESTUDIO

2.1- CLIMA

La caracterización climática fue realizada sobre la base de los datos de la Estación Meteorológica de Irecê. De acuerdo a la clasificación de Koppen el clima predomínate en el área es Clima muy caliente y semi-árido, tipo estepa (Bsw"h’).

Los mayores índices pluviométricos se encuentran entre los meses de noviembre a marzo, siendo diciembre el mes más lluvioso con 605,5 mm y con una temperatura media para el año de 23,1 ^oC, ocurriendo las máximas en el mes de octubre.

Figura 1 Régimen hídrico

En la Figura 1, se muestra el comportamiento del régimen Hídrico de la región, ocurriendo las mayores deficiencias en los meses de septiembre a noviembre, coincidiendo con los meses de mas elevada temperatura en la zona.

2.2- GEOMORFOLOGÍA

El plato calcáreo de Irecê es una unidad geomorfológica bien caracterizada por tener un relieve suavemente ondulado, con una cota media de 700 msnm (Guerra, 1986).

2.3- GEOLOGÍA

En el área del proyecto se encuentran rocas meta sedimentaria de bajo grado de metamorfismo, moderadamente plegadas, pertenecientes a los Grupos Bambuí y Chapada Diamantina, de edad precámbrica superior. Sobre las rocas del Grupo Bambuí, de naturaleza esencialmente calcárea, se encuentran, en el sector Noroeste, algunos afloramientos calcáreos (Formación Caatinga) de edad cuaternaria. Las rocas del Grupo Chapada Diamantina son de litología muy variable: cuarcitas, conglomerados feldespáticos, arcosas, meta pelitas...).

2.4- ACTIVIDAD AGRÍCOLA

La región de Irecê se caracteriza por una actividad agrícola intensiva. Los principales cultivos de regadío son zanahoria, cebolla, y remolacha, con frecuentes rotaciones. La producción de zanahoria y cebolla es muy elevada y el mercado no tiene capacidad para absorberla, por lo que se está pensado en introducir otros cultivos, como el del café. Los únicos recursos superficiales están asociados al río Jacaré que es de régimen intermitente y tiene un reducido caudal durante la mayor parte del año. Por consiguiente, la casi totalidad de los recursos hídricos necesarios para el riego se obtienen mediante captaciones del acuífero cárstico del Grupo Bambuí, con sobreexplotación del acuífero caracterizada por una densidad de pozos por encima dos 5000 pozos y un área cultivada con zanahoria de aproximadamente 9000 ha. Algunas investigaciones realizadas en el Platô ponen de manifiesto que en ciertos sectores se aprecian descensos continuados del nivel piezométrico, que la calidad del agua está sufriendo una progresiva salinización, que las concentraciones de nitratos en el agua subterránea aumentan progresivamente y que hay riesgo de contaminación difusa por pesticidas, herbicidas y fertilizantes.

El sistema de laboreo convencional esta caracterizado por excesivas y frecuentes operaciones de laboreo mecanizadas y traficabilidad de maquinarias y vehículos, provocando impactos negativos degradando y cambiando las condiciones físico-químicas del suelo comprometiendo la dinámica de flujos del agua en las capas superficiales (perfil de labranza) y la eficiencia de la recarga y/o modificando el hidrograma de la cuenca.

Ante esta situación, el Departamento de Engenharia Agrícola (DEA) de la Universidade Federal da Bahia (UFBA), en colaboración con la Coordenaçao de Irrigaçao do Estado da Bahia (CIR), Empresa Baiana de Desenvolvimento Agrícola (EBDA), Companhia de Desenvolvimento do Vale do Sao Francisco (CODEVASF), Grupo de Apoio e de Resistência Rural e Ambiental (GARRA), Asociaciones de Productores Rurales y Prefecturas Municipales, solicitó a la Secretaría de Recursos Hídricos la financiación de un proyecto GEF (Global Environment Facility) incluido en el PNUMA (Plan de Naciones para el Medio Ambiente) y financiado por la Organización de Estados Americanos (OEA) a través del Banco Mundial, sobre El Impacto de la agricultura en los recursos hídricos de la Cuenca del Río Verde /Jacaré, Brasil (subprojecto 1.5).

Las primeras consecuencias ambientales ya han sido reconocidas (Antigüedad et al., 2002) y consisten fundamentalmente en la creciente concentración de nitratos en las aguas subterráneas así como en el descenso de niveles piezométricos en algunas áreas y riesgo de contaminación por pesticidas (Bonfim & Silva, 2002).

3.- METODOLOGÍA

El estudio de los impactos de la actividad agrícola intensiva bajo regadío sobre la cantidad y calidad de las aguas subterráneas, consistió en evaluar los cambios en las características físico-químicas del suelo de la zona superior no saturada que afectan las dinámicas de flujos de agua hacia la zona saturada y la difusión de contaminantes. Las técnicas y/o métodos adoptados buscó evaluar y definir aspectos relacionados con características físicas del suelo, geoquímicas e hidrodinámicas.

Fueron realizadas diferentes pruebas, como las de infiltración, conductividad hidráulica, determinación de la macro porosidad y de la micro porosidad. También se llevo a cabo la caracterización física y química del suelo, la conductividad eléctrica. Conjuntamente se efectuaron ensayos de difusión de pesticidas y el análisis de los datos piezométricos existentes.

3.1- RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN

La información sobre el uso del agua y de productos fitosanitarios se ha obtenido mediante entrevistas realizadas con las siguientes instituciones: Empresa Baiana de Desenvolvimento Agrícola (EDBA), Laboratório de Análises de Solo e Agua (EMAPA), Empresa Baiana da Agua e Saneamento (EMBASA), empresa GEOSERVI y Companhia de Desenvolvimento do Vale do Sao Francisco (CODEVASF). Asimismo, parte de la información se ha obtenido mediante entrevistas con propietarios agrícolas, especialmente en la Fazenda Baixa da Pedra, en el municipio de Joao Dourado.

3.1.1- RIEGO

Todo el riego se realiza con aguas subterráneas y se riega durante todo el año; aunque con menor periodicidad, también se riega en el periodo de lluvias ya que la evapotranspiración puede ser muy elevada. Los sistemas de riego más utilizados son la aspersión convencional y el pivô central. La cantidad de referencia para la aplicación del agua de riego es del orden de 3.5 a 4 mm/día, lo que representa un volumen de 40.000 l/ha.

Si se considera un ciclo de cultivo de 110 días, la dotación total de agua mediante un Pivo Central es de unos 12.000 m³ /ha. Si se consideran dos cosechas y media al año, se puede estimar que el consumo anual es de 30.000 m³/ha/año.

Si la superficie de cultivo es de 5000 has, la demanda total para riego es de 150 Hm³/año, todos ellos bombeados del acuífero.

3.1.2- UTILIZACIÓN DE FERTILIZANTES Y PLAGUICIDAS

La fertilización de fondo se realiza con 500 kg /ha de N-P-K (8-28-16) y 300 kg/ha de monofosfato amónico (10-50). El abonado de cobertera se realiza con 400 kg/ha de N-P-K (20-0-20) separados en dos aplicaciones de 200 kg/ha entre 20 y 40 días. Algunos productores utilizan sulfato amónico, pero no está muy generalizado su uso. Al principio se utilizaba urea pero el pH del suelo era muy alcalino y se utiliza sulfato. El suelo es muy deficiente en fósforo. También se utilizan algunos micro nutrientes, como el cobre y el boro. Todas estas dosis son por cosecha, de manera que deben multiplicarse por 2-3 veces al año.

En cuanto al uso de plaguicidas, los datos recogidos por la empresa mediante una encuesta a los productores de la región, se muestran en las Tablas 1, 2, 3.

TABLA 1 Utilización de herbicidas

^** Mas Utilizados

TABLA 2 Utilización de fungicidas

^** Mas Utilizados

TABLA 3 Utilización de Insecticidas

^** Mas Utilizados

4.- RESULTADOS PRELIMINARES DE LA INVESTIGACIÓN

4.1- INFLUENCIA SOBRE LA INFILTRACIÓN DEL AGUA EN EL SUELO

Comparándose las curvas de infiltración (Figura 2) de las áreas de regadios con las curvas de infiltración de las áreas de referencia no cultivados, se observo que hubo una diferencia sustancial entre los dos sistemas de uso y manejo del suelo, dando como resultado que las tasas de infiltración del agua en el suelo disminuyeron drásticamente en casi todas las áreas de regadio al ser comparadas con las áreas de referencia.

Un ejemplo concreto lo tenemos en la Hacienda de El Dorado, donde la velocidad de infiltración en las áreas irrigadas fue de 6 cm/h., y en la zona de referencia dicha velocidad fue de 31,03 cm/h., para una reducción significativa del 80 %; similar comportamiento manifestó las demás parcelas del estudio. Esto nos indica los efectos negativos del cultivo intensivo en la dinámica del movimiento del agua en el suelo.

Figura 2 Velocidad de Infiltración

4.2- IMPACTO SOBRE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO EN LA ZONA NO SATURADA

Las propiedades físicas más afectadas con el cultivo intensivo de los suelos bajo regadio fueron la Porosidad, Densidad, Conductividad Hidráulica, Tasas de Infiltración y la Capacidad de Retención del agua en el Suelo.

En las Tablas 4, 5, 6, 7 y 8 se presentan los valores medios de algunas propiedades física y físico-hídricas de los suelos (Cambissolos) sometidos a manejo intensivo con regadio durante 15 años, comparándolo con los perfiles de referencia.

Se puede observar los efectos negativos en el suelo mediante cultivo intensivo. De forma general se puede expresar que existe un deterioro en las propiedades del suelo, que seguramente tendrán sus secuelas en los rendimientos de cosechas venideras y en la aceleración de los procesos de vulnerabilidad de la cuenca a la erosion, la reducion de la reserva de recarga del acuífero y difusión de contaminantes en el ambiente.

TABLA 4 Macro porosidad (%)

TABLA 5 Micro porosidad (%)

TABLA 6 Porosidad Total (%)

TABLA 7 Densidad del suelo(%) (g/cm3)

TABLA 8 Conductividad Hidráulica (cm/h)

OBS: En cada columna, medias seguidas por la misma letra no difieren estadísticamente,
de acuerdo con el procedimiento SNK al nivel de 5% de significación.

4.3- INFLUENCIA DEL CULTIVO INTENSIVO EN LA ZONA SATURADA (parcela experimental de la finca Baixa da Pedra)

La fazenda Baixa da Pedra está situada en el município de João Dourado, en la ciudad de Irecê – Bahia - Brasil.

Se localiza en una de las áreas de mayor explotación y ha sido elegida para la ubicación de una de las parcelas experimentales debido, por una parte, a la buena disposición de su propietario para colaborar en la instalación y mantenimiento de la parcela y, por otra, a la existencia de información previa referida tanto a las prácticas agrarias como a la características hidrogeológicas del área. Asimismo, se dispone de información previa sobre las principales características del suelo (Coutinhoy Peixoto, 2001).

Las prácticas agrarias conducen a la obtención de cinco cosechas cada dos años, es decir, dos cosechas y media cada año, con un ciclo de cultivo del orden de 110 días.

La aplicación de plaguicidas y la descripción litológica general aparecen reflejadas en las Tablas 9 y 10 respectivamente.

TABLA 9 Utilización de Plaguicidas en la parcela de Baixa Pedra

TABLA 10 Difusión de pesticida en la zona no saturada del acuífero

Según las condiciones metodológicas adotadas en la investigación y el método de análisis por cromatografía de los pesticidas investigados, ha sido detectado el carbendazim en concentración creciente del orden de 0,40 µg/l y 0,92 µg/l en las profundidades de 15 cm y 35 cm respectivamente. Los resultados preliminares del ensayo permite concluir que el carbendazim proviene de la degradación molecular del Benomyl, usado en los cultivos, y que las concentraciones detectadas ponen de manifiesto el riesgo potencial de la contaminación del acuífero con todos los riesgos para la salud pública, tiendo en cuenta que la concentración limite aceptable en agua para consumo humano es de 0,1 µg/l.

TABLA 11 Descripción Litológica general del área

El pH original del suelo es de, aproximadamente 6.5, pero después de pocos años de irrigación alcanza valores superiores a 8, lo que pone de manifiesto una notable tendencia a la alcalinización.

Se dispone de información sobre las características químicas del suelo mediante el análisis del extracto saturado del mismo en diferentes épocas

La calidad del agua para riego es del tipo C₃-S₄.

4.3.1- HIDROQUÍMICA

Una de las características de las aguas subterráneas del Platô calcáreo es, sin duda, la gran variación espacial de su composición química, como consecuencia de las variaciones observadas en los factores que condicionan el quimismo de las aguas: climatológicos, litológicos, recarga y circulación de las aguas, prácticas agrícolas. Los datos químicos que se encuentran en el último estudio consultado (Consorcio MAGNA-CAMPO-EYSER, 1991-1992) se refieren a análisis efectuados en estudios previos de los años 1976 (SUDENE/OESA) y 1983 (CERB).

Con los datos disponibles se observa que en las aguas del Platô calcáreo al Norte de Irecê la relación iónica dominante es del tipo Cl > HCO₃ > < SO₄, mientras que hacia el Sur cambia al tipo HCO₃ >Cl >SO₄. La relación catiónica más generalizada es del tipo: Ca > Mg > < Na. Las aguas subterráneas asociadas a las formaciones cuarcíticas de la Chapada Diamantina, de menor mineralización que aquéllas, presentan como relaciones claramente dominantes: HCO₃ > Cl > SO₄ y Ca > Mg > Na.

Al cloruro (Cl) se le supone prácticamente un único origen en esta área, el meteórico y posterior reconcentración por evaporación a nivel del suelo. Esta explicación hay que elaborarla más habida cuenta que en algunos puntos la concentración en este elemento llega a ser muy alta, del orden de 8770 mg/l, y teniendo en cuenta también la posibilidad de mezcla de aguas en el interior del acuífero. En cualquier caso, es éste un aspecto a aclarar en el presente estudio mediante el seguimiento de la posible precipitación de sales en el suelo y su posterior disolución.

La presencia de bicarbonatos (HCO₃) y sulfatos (SO₄) en las aguas del acuífero se relaciona con la propia composición mineralógica de las rocas: carbonatos (calizas-dolomías, espacialmente variables) y ocurrencia común de sulfuros. El Total de Sólidos Disueltos (TSD)) presenta también notable variación, encontrándose los mayores valores regionales (> 2500 mg/l) al Norte y al Oeste de la ciudad de Irecê, y los menores regionales (<500 mg/l) en el valle del río Jacaré, debido probablemente a la dilución originada por la mezcla de las aguas del calcáreo con las aguas menos mineralizadas provenientes del cuarcítico de la Chapada Diamantina (Anexo III).

Los nitratos (NO₃) también presentan una gran dispersión de valores (Figura 3) , siendo su valor medio del orden de 20 mg/l, con valores máximos medidos de 132 mg/l. Según se cita en el relatorio del Consorcio (1991-1992): "com respeito a distribuição espacial no aqüífero, debe-se considerar que a densidade da rede de amostragem não possibilita uma definição exata das zonas de valores agrupados de nitratos".

En la Tabla 12 y el Anexo IV, se sintetizan los datos de los valores de nitrato distribuidos por municipios.

Figura 3 Dispersión de nitratos durante el periodo de 1960 al 2000

TABLA 12 Valores de nitratos distribuidos por municipio

Los dos municipios con mayores "indicios" de contaminación por nitratos son Central, Sao Gabriel y, en menor medida, Uibaí, en el sector noroccidental en el que, precisamente, se encuentra el menor espesor de zona no saturada, y por tanto, según define Negrao (1987), es el sector de mayor vulnerabilidad. También en estas zonas se encuentran los mayores valores de cloruros, superiores a 1000 mg/l.

Los valores más altos en nitratos (> 50 mg/l NO₃) aparecen en pozos próximos a zonas de descarga del flujo subterráneo: río Jacaré al Norte de América Dourada, arroyo Gabriel (afluente del río Verde). En cualquier caso, los valores encontrados son bajos y cabe esperar que en los últimos años estos contenidos hayan sufrido incrementos importantes en paralelo con la evolución de las prácticas agrarias y el fuerte aumento de los bombeos a partir de 1985. La recopilación de los datos más recientes, y su tratamiento, establecerán la situación actual así como la evolución de los últimos años.

5.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BRITO NEVES B.B.Recife. (1972) – Inventário Hidrogeológico Básico do Nordeste; Folha 24 Aracaju. SO. SUDENE,

CERB (1983) – Estudo hidrogeológico do Platô de Irecê, Bahia. Convênio CODEVASF/CERB. Relatorio Técnico.

CONSÓRCIO MAGNA-CAMPO-EYSER (1991-92) – Plano de Assistência Técnica e Desenvolvimento Agrícola para o aproveitamento dos recursos de água subterrânea da região do Platô de Irecê/Ba.

ENCO-TAHAL-CODEVASF (1983) – Aproveitamento dos recursos de águas subterrâneas na região do Platô de Irecê-Bahia.

GEOSORVI (1979) – Detalhamento Hidrogeológico na região do médio rio Jacaré, Salvador.

GUERRA A.M. (1986) – Processos de carstificação e hidrogeologia do Grupo Bambuí na região de Irecê-Bahia. Tese de Doutoramento, USP. São Paulo.

NEGRÃO F.I. (1987) – Caracterização hidrogeoquímica e vulnerabilidade do Sistema Hidrogeológico cárstico da região de Irecê-Bahia (mapa de vulnerabilidade à poluiçao). USP. São Paulo.

SUDENE/OESA (1976)– Estudos de Reconhecimento e Hidrogeológicos para Aproveitamento Integrado da Região Central da Bahia. Recife.

Antigüedad, I., Morell, I, Peixoto, H. (2002). Síntesis de los conocimientos sobre la hidrogeología de la cuenca del río Verde/Jacaré, Irecé, Bahía, Brasil. En este Seminario.

CONSÓRCIO MAGNA-CAMPO-EYSER (1991-92) – Plano de Assistência Técnica e Desenvolvimento Agrícola para o aproveitamento dos recursos de água subterrânea da região do Platô de Irecê/Ba.

GUERRA A.M. (1986) – Processos de carstificação e hidrogeologia do Grupo Bambuí na região de Irecê-Bahia. Tese de Doutoramento, USP. São Paulo.

ANEXO I

Localización del área de estudios (Irecê), en el Estado de Bahía

ANEXO II

Distribución de las Isópiezas (Negrao, 1987)

ANEXO III

Isolíneas de TDS (Medeiros, 1986)

ANEXO IV

Distribución areal de nitratos (CODEVASF, 1992)

ANEXO V

Metodología aplicada para el estudio de la difusión de pesticidas en la zona no saturada del acuífero.

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Lisímetro de succión		Instalación del Lisímetro		Muestreo del agua para el análisis de pesticidas

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Ultima actualización: 03 Marzo de 2003.©
Pagina actualizada y corregida por A. Pelayo Martínez