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INFORME FINAL
ESTUDIO DE EVALUACIÓN AMBIENTAL DEL CAMPO GEOTÉRMICO
CERRO PRIETO, EN MEXICALI, BAJA CALIFORNIA. FASE IV
Julio 2017
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
“ESTUDIO DE EVALUACIÓN SOCIO-AMBIENTAL DEL CAMPO
GEOTERMOELÉCTRICO CERRO PRIETO (CGCP), EN MEXICALI, BAJA
CALIFORNIA. FASE IV”
CRÉDITOS
COORDINACIÓN GENERAL
Programa Universitario de Estrategias
para la Sustentabilidad, UNAM
M. en C. Mireya Imaz Gispert
Ing. Luis Gutiérrez Padilla
Escuela de Salud Pública, Universidad
de California Berkeley
Xóchitl Castañeda
Valdemar Díaz-Hinojosa
CALIDAD DEL AIRE Y EMISIONES
Responsable Técnico:
Dr. Óscar Peralta Rosales
Centro de Ciencias de la Atmósfera,
UNAM
Colaborador Internacional:
Dr. Michael Bates
Escuela de Salud Pública, Universidad
de California Berkeley
Participantes
Centro de Ciencias de la Atmósfera,
UNAM
Dra. Telma Castro Romero
Quím. Maribel Saavedra
Dr. Harry Álvarez
Dr. Javier Miranda
Dr. Valter Barrera
M. C. Enrique Hernández
Dra. Ma. de la Luz Espinosa
Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM
Dr. Rafael Navarro González
M. en C. José de la Rosa
M. en C. Karina Navarro
Instituto de Electricidad y Energías
Limpias
Dra. Ana T. Celada
Dr. Alejandro Salcido
Dr. Gustavo Tamayo
M. en C. Marco A. Martínez
Tec. Nicasio Hernández
Tec. Víctor Jiménez
ANÁLISIS EDAFOLÓGICO
Responsable Técnico:
M. en C. Abel Ibáñez Huerta
Facultad de Ciencias, UNAM
Corresponsable Técnico:
Dr. Gustavo Álvarez Arteaga
Facultad de Ciencias, UNAM
Colaborador Internacional:
Dr. Ronald Amundson
Escuela de Salud Pública, Universidad
de California Berkeley
Participantes
Facultad de Ciencias, UNAM
Dra. Gabriela Castaño Meneses
Dra. Italia Mercado Sotelo
L.C.M.A. Andrea Contreras Contreras
M. en C. Maria Daniela Pérez Velázquez
Biol. Jesús Isaac Cruz Leal
P. en L.C.A. Leonardo Sebastián Padilla
Gustavo Alejandro Díaz Osorio
Brayan Sánchez Alvirde
Itzel Quintero Rubí
Gemma Arintzy Moreno Cabrera
ANÁLISIS HIDROGEOQUÍMICO
Responsable Técnico:
Dra. Ma. Aurora Armienta Hernández
Instituto de Geofísica, UNAM
Colaboradora Internacional:
Dr. Charlotte Smith
Escuela de Salud Pública, Universidad
de California Berkeley
Participantes:
Instituto de Geofísica, UNAM
Dr. José Iván Morales Arredondo
M. en C. Alejandra Aguayo Ríos
QFB. Olivia Cruz Ronquillo
QFB. Nora Elia Ceniceros Bombela
ANÁLISIS DE NAEGLERIA
Responsable Técnico:
Dra. Patricia Bonilla Lemus
Facultad de Estudios Superiores
Iztacala, UNAM
Colaboradora Internacional:
Dr. Charlotte Smith
Escuela de Salud Pública, Universidad
de California Berkeley
Participantes:
Facultad de Estudios Superiores
Iztacala, UNAM
Dra. María Maricela Carrasco Yépez
M. en C. Elizabeth Ramírez Flores
M. en C. Ricardo Ortiz Ortega
Biól. Diego Arturo Castillo Ramírez
Biól. María del Rocío Ibarra Montes
Biól. Sonia Campos Cerdán
Pas de Biól. Daniela Falcón Navarrete
Pas. de Biól. Miguel Ángel Ramírez
Participantes:
Escuela de Medicina, Instituto
Politécnico Nacional
Dr. Saúl Rojas Hernández
Odontólogo José Luis Osornio Rojas
SITUACIÓN DE SALUD
Responsable Técnico:
Dr. Jorge Salmerón Castro
Centro de Investigación en Políticas,
Población y Salud, UNAM
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Colaboradores Internacionales:
Dr. Michael Bates
Charlotte Smith4
Escuela de Salud Pública, Universidad
de California Berkeley
Participantes:
Centro de Investigación en Políticas,
Población y Salud. UNAM
Dr. Víctor Manuel Silva Calvo
Dr. Rubí Hernández López
Dra. Dayan Irene Ocampo Morales
Dr. Rogelio Santacruz Benítez
Dr. Edgar Sánchez Uribe
Centro de Ciencias de la Atmósfera,
UNAM
Dr. Óscar Peralta Rosales2
Centro de Investigación en Salud
Poblacional, Instituto Nacional de
Salud Pública
Dr. Horacio Riojas Rodríguez3
CONTENIDO
I. PRESENTACIÓN 7
II. OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTO 8
III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 8
IV. ESTUDIO DE CALIDAD DEL AIRE Y EMISIONES: MEDICIÓN DE GASES DE
VENTEO, PARTÍCULAS Y MICROMETEOROLOGÍA 10
RESUMEN EJECUTIVO .......................................................................................................................... 10
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 10
2. OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 11
3. ENTREGABLES FINALES .............................................................................................................. 11
4. MATERIALES Y MÉTODOS ........................................................................................................... 11
5. RESULTADOS ................................................................................................................................ 23
6. DISCUSIÓN ..................................................................................................................................... 50
7. CONCLUSIONES ............................................................................................................................ 51
8. RECOMENDACIONES.................................................................................................................... 52
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................ 52
10. ANEXOS ...................................................................................................................................... 53
V. ANÁLISIS EDAFOLÓGICO: ACTUALIZACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DEL RIESGO
DE AFECTACIÓN DEL CAMPO GEOTÉRMICO SOBRE LOS SUELOS DEL VALLE DE
MEXICALI, BAJA CALIFORNIA 54RESUMEN EJECUTIVO ...................................................................................................................... 54
1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 56
2. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 57
3. ENTREGABLES FINALES .......................................................................................................... 58
4. MATERIALES Y MÉTODOS ....................................................................................................... 58
5. RESULTADOS ............................................................................................................................ 73
6. DISCUSIÓN ................................................................................................................................. 93
7. CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 131
8. RECOMENDACIONES .............................................................................................................. 132
9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS .......................................................................................... 132
10. ANEXOS ................................................................................................................................ 139
VI. ANÁLISIS HIDROGEOQUÍMICO: EVOLUCIÓN HIDROGEOQUÍMICA Y
AMBIENTAL DE LA ZONA CIRCUNDANTE AL CAMPO GEOTÉRMICO
140 RESUMEN EJECUTIVO ............................................................................................................ 140
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 141
2. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 144
3. ENTREGABLES FINALES ................................................................................................ 145
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
4. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................. 145
5. RESULTADOS .................................................................................................................. 152
6. DISCUSIÓN ..................................................................................................................... 180
7. CONCLUSIONES........ ...................................................................................................... 189
8. RECOMENDACIONES.................... ................................................................................. 1909. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS...................................................................................191
VII. ANÁLISIS DE NAEGLERIA: ESTUDIO SOBRE LA PRESENCIA DE AMIBAS DEL
GÉNERO NAEGLERIA EN LA LAGUNA DE EVAPORACIÓN DEL CAMPO
GEOTERMOELÉCTRICO DE CERRO PRIETO (CGCP), ASÍ COMO DE DIFERENTES
CUERPOS DE AGUA ALEDAÑOS AL CGCP
196
RESUMEN EJECUTIVO ........................................................................................................ 196
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 197
2. OBJETIVOS .................................................................................................................... 199
3. ENTREGABLES FINALES ............................................................................................. 199
4. MATERIALES Y MÉTODOS ........................................................................................... 200
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................................................... 204
6. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 212
7. RECOMENDACIONES ................................................................................................... 212
8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 2149. ANEXOS ......................................................................................................................... 216
VIII. SITUACIÓN DE SALUD: ESTUDIO DE NIVELES DE EXPOSICIÓN A EMISIONES
RELACIONADAS CON EL CAMPO GEOTÉRMICO Y DETERMINACIÓN DEL ESTADO
DE SALUD DE LOS HABITANTES DE LAS COMUNIDADES CIRCUNVECINAS
216 RESUMEN EJECUTIVO................................................................................................................ 2171. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 2182. OBJETIVOS ........................................................................................................................... 2193. ENTREGABLES FINALES .................................................................................................... 2194. MÉTODOS ............................................................................................................................. 2205. RESULTADOS ...................................................................................................................... 2346. CONCLUSIONES .................................................................................................................. 2627. RECOMENDACIONES .......................................................................................................... 2638. REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS ...................................................................................... 263
9. ANEXOS ................................................................................................................................ 266
10. ANEXOS ............................................................................................................................ 195
7
I. PRESENTACIÓN
La Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), a través del Programa Universitario
de Estrategias para la Sustentabilidad (PUES), presenta a la Comisión Federal de
Electricidad (CFE) el informe final de la Fase IV del proyecto ―Estudio de evaluación socio-
ambiental del Campo Geotermoeléctrico Cerro Prieto, en Mexicali, Baja California. Fase
IV‖.
El estudio surge del interés de la CFE en realizar una evaluación, con bases científicas, de
las implicaciones que tiene la generación geotérmica de energía eléctrica en el Valle de
Mexicali para las actividades productivas y, principalmente, para la salud de la población.
Por tal motivo, en los años 2010, 2012 y 2013, el ahora Programa Universitario de
Estrategias para la Sustentabilidad (PUES), en colaboración con el Centro de Ciencias de
la Atmósfera (CCA), el Instituto de Geofísica (IG), la Facultad de Ciencias (FC) y la Facultad
de Medicina (FM) de la UNAM, diseñaron un proyecto integral para atender cuatro líneas
de investigación referentes a: calidad del aire y emisiones; análisis edafológico; análisis
hidrogeoquímico y análisis de la situación de salud.
En este sentido y con objeto de profundizar en la evaluación de dichas líneas de
investigación, complementar la información que ya se tiene, así como para darle
continuidad a dichos estudios, lo que permitirá analizar de manera comparativa los
resultados obtenidos, considerados estos el referente base, se derivó el desarrollo de la
Fase IV, que fue realizada durante el período mayo 2016 - mayo 2017. Cabe señalar, que
en esta Fase se incorporó otro estudio para determinar la presencia de amibas del género
Naegleria en la laguna de evaporación del CGCP, así como en diferentes cuerpos de agua
aledaños a este, realizado por parte de investigadores de la Facultad de Estudios Iztacala
(FES-I).
Asimismo, para el desarrollo de la Fase IV del estudio, se contó con la colaboración de
investigadores de la Universidad de California Berkeley, quienes intercambiaron
experiencias y enfoques sobre los aspectos metodológicos de cada uno de los
componentes de la investigación; analizando y discutiendo, de manera integral, los
resultados finales obtenidos.
Por otro lado, el presente informe contempla un resumen de las actividades de cada equipo
de investigación, una descripción de sus métodos de análisis, los resultados obtenidos y
las conclusiones, y recomendaciones a las que se llegaron; lo que coadyuvará a dar
certidumbre a la CFE sobre las implicaciones reales que tiene la generación geotérmica de
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
energía eléctrica en el Valle de Mexicali, en la salud humana y en la producción
agropecuaria.
II. OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTO
Realizar la evaluación del impacto socio-ambiental del Campo Geotermoeléctrico Cerro
Prieto (CGCP) de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), considerando los siguientes
aspectos:
Calidad del aire y emisiones.
Análisis edafológico.
Análisis hidrogeoquímico.
Análisis de Naegleria
Situación de salud en las poblaciones aledañas al CGCP.
III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Para cada uno de estos aspectos se establecieron los estudios y objetivos específicos, en
función de los resultados esperados:
1. Medición de gases de venteo, partículas y micrometeorología:
Caracterizar las emisiones al ambiente de gases y partículas provenientes del Campo
en distintos puntos de emisión: venteos, pozos y torres de enfriamiento.
2. Actualización del diagnóstico del riesgo de afectación del Campo Geotermoeléctrico
sobre los suelos del Valle de Mexicali:
Elaborar un diagnóstico sobre la condición actual de los suelos del CGCP y el entorno
en la zona agrícola del Valle de Mexicali, Baja California.
Describir el estado general de salud de la población, sus enfermedades prevalentes y
los factores de riesgo individuales, y ambientales presentes en la zona de estudio.
3. Evolución hidrogeoquímica y ambiental de la zona circundante al Campo
Geotermoeléctrico:
9
Determinar la evolución hidrogeoquímica y ambiental de la zona circundante al CGCP
desde el año 2012.
4. e). Estudio sobre la presencia de amibas del género Naegleria en la laguna de
evaporación del Campo Geotermoeléctrico de Cerro Prieto (CGCP), así como en
diferentes cuerpos de agua aledaños al CGCP:
Identificar amibas del género Naegleria de aislados provenientes de la laguna de
evaporación de la Planta Geotermoeléctrica de Cerro Prieto, así como de diferentes
cuerpos de agua aledaños a la planta, mediante claves taxonómicas y herramientas
moleculares.
5. Estudio de niveles de exposición a emisiones relacionadas con el Campo
Geotermoeléctrico y determinación del estado de salud de los habitantes de las
comunidades circunvecinas:
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
IV. ESTUDIO DE CALIDAD DEL AIRE Y EMISIONES: MEDICIÓN DE GASES DE
VENTEO, PARTÍCULAS Y MICROMETEOROLOGÍA
RESUMEN EJECUTIVO
El informe final de emisiones a la atmósfera describe los resultados de los estudios
realizados de agosto 2016 a febrero 2017 en el Complejo Geotermoeléctrico de Cerro
Prieto. Los parámetros meteorológicos se midieron de septiembre a diciembre 2016. La
meteorología de la región en esta temporada presentó un patrón de vientos muy
característico con dirección noroeste – sureste y velocidad de 0 – 4 m/s con algunas ráfagas
ocasionales con velocidad > 7 m/s. La radiación solar tuvo valores > 800 W/m2 máxima
diaria y una humedad relativa de 25%. Durante el estudio se registraron lluvias aisladas y
muy breves. La temperatura media fue 27 ºC y se considera habitual en comparación con
estudios previos. Los caudales de los ductos de venteo oscilaron entre 0.9 y 3.4 m3/s, las
diferencias entre unos y otros dependen básicamente de las condiciones y la carga de
operación de las unidades que conforman las diferentes casas de máquinas. La
composición de los gases de venteo contiene CO2, CH4, N2 y O2 como compuestos
predominantes, con casi 90% del total de todos los gases analizados. La concentración de
H2S se encuentra en 0.8 – 7.0% en mol, lo que se considera normal, con base en los
resultados de estudios previos realizados en el complejo. La concentración ambiental de
material particulado es alta, si se compara con la NOM-025-SSA y durante el muestreo en
siete ocasiones se rebasó la norma. Estos eventos ocurrieron en dos días y abarcaron los
cuatro puntos de medición. La composición del material particulado es característico de
suelos de la región con grandes cantidades de Ca, Si, Na y Mg.
1. INTRODUCCIÓN
Desde el año 2010, diversos grupos académicos de la Universidad Nacional Autónoma de
México (UNAM), coordinados por el Programa Universitario de Estudios sobre
Sustentabilidad, han hecho estudios en el Complejo Geotermoeléctrico de Cerro Prieto
(CGCP) con la finalidad de determinar el impacto ambiental que tiene sobre su entorno.
Los estudios de calidad del aire han comprendido campañas experimentales enfocadas en
recolectar datos e información sobre la operación de planta, así como medir parámetros
11
meteorológicos de la zona, determinar caudales de los ductos de venteo y tomar muestras
de los gases de venteo para calcular la dispersión de gases en la región. La fase 4 de este
estudio contempla los mismos estudios con fines comparativos que se han realizado en
2010.
2. OBJETIVOS
El objetivo es medir el impacto de la planta en la zona por medio de campañas de medición
de parámetros meteorológicos y análisis químicos de muestras de gases de los ductos de
venteo y partículas. Los objetivos específicos de la campaña de medición consisten en los
siguientes puntos: 1) medir de parámetros meteorológicos en el área, 2) medir el caudal de
los ductos de venteo, 3) tomar muestras y analizar la composición química de los gases de
venteo, 4) tomar muestras y analizar la composición elemental de las partículas en zonas
aledañas al CGCP.
Las campañas deben proporcionar datos útiles para estimar la dispersión de los principales
compuestos contenidos en los gases de venteo, así como del material particulado que es
arrastrado por el viento.
3. ENTREGABLES FINALES
Los entregables consisten en el reporte final y los siguientes anexos: 1) composición
química de gases de venteo, 2) velocidades de los gases no condensables en los ductos
de venteo, 3) radio-sondeos, 4) meteorología en superficie y 5) composición del material
particulado.
4. MATERIALES Y MÉTODOS
El procedimiento de muestreo, de medición y de análisis se describe en cada sección del
informe. Los datos recolectados se emplean para alimentar un modelo de dispersión de
gases.
Meteorología de la región
Para caracterizar la meteorología de la región se han instalado cinco torres (tabla 1) en la
casa de máquinas 1 (CP1), así como en los ejidos Benito Juárez, Sonora, Puebla y
Mezquital. Se han medido parámetros meteorológicos de la región de septiembre a
diciembre de 2016.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Tabla 1 Ubicación de las torres meteorológicas
Sitio Latitud
norte
Longitud
oeste
Parámetros meteorológicos que mide
Central
Geotérmica
Cerro Prieto 1
32.40143° 115.24005° Velocidad del viento
Dirección del viento
Temperatura ambiente
Humedad relativa
Radiación global
Presión atmosférica
Velocidad de fricción, longitud de Monin-
Obukhov, flujo turbulento de calor, energía
cinética turbulenta
Ejido Benito
Juárez
32.57250° 115.00360° Velocidad del viento
Dirección del viento
Velocidad de fricción, longitud de Monin-
Obukhov, flujo turbulento de calor, energía
cinética turbulenta
Ejido Puebla 32.56803° 115.37180° Velocidad del viento
Dirección del viento
Ejido Sonora 32.22480° 115.23390°
Poblado
Mezquital
32.23204° 115.04188°
La información que registra la torre en CP1 representa las condiciones meteorológicas del
área donde se generan las emisiones del CGCP a la atmósfera y cumple con los
13
requerimientos y configuración necesaria para alimentar al modelo de dispersión de gases.
Los puntos de medición meteorológica restantes se consideran sitios receptores de gases
Figura 1 Ubicación de las torres meteorológicas (triángulos verdes) e impactadores
de partículas (círculos rojos)
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Cerro Prieto Ejido Sonora Ejido Puebla
Ejido Mezquital Ejido Benito Juárez
Figura 2. Torres meteorológicas
Los sondeos meteorológicos mostraron la estructura vertical de la atmósfera sobre Cerro
Prieto. En total se lanzaron 16 sondas que registraban temperatura, humedad relativa,
presión atmosférica, dirección y velocidad del viento. El calendario de lanzamiento se
muestra a continuación:
15
Tabla 2. Calendario de lanzamiento de las sondas meteorológicas
Calendario de realización de los radiosondeos atmosféricos
No. Radiosondeo
FECHA (Octubre 2016)
HORA No. Radiosondeo FECHA (Octubre 2016)
HORA
1 11 06:08 9 13 14:03
2 11 14:35 10 13 18:00
3 11 18:00 11 14 06:00
4 12 06:00 12 14 14:21
5 12 12:00 13 14 18:11
6 12 14:04 14 15 06:00 *
7 12 18:00 15 15 08:00
8 13 06:01 16 15 14:00
Observaciones: El lanzamiento 14 no fue válido debido a la existencia de neblina durante el lanzamiento, lo que provocó fallas de comunicación en la transmisión de datos
Caudales
Las mediciones de velocidad de los gases y su caudal en los distintos ductos de venteo se
ha realizado del 12 al 16 de septiembre con un tubo de Pitot tipo ―S‖, un termopar tipo K,
un manómetro digital marca Dwyer y un indicador de temperatura. La identificación de los
ductos para muestreo se lista en la tabla siguiente:
Casa de máquinas Uno
Tabla 3. Propiedades de los ductos medidos (1)
Unidad Equipo de
extracción
Cantidad Altura
(m)
Ønominal
(in)
Øinterno
(m)
Calibre
(Cédula)
Material de
construcción
5 Bomba de vacío 1 54.71 16 0.381 40 Acero Inox. 304
Casa de máquinas Dos
Unidad Equipo de extracción Cantidad Altura Ønominal Øinterno Calibre Material de (Cédula) construcción
(Turbo Compresor) (m) (in) (mm)
6 A 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304
B 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304
7 A 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304
B 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304
Casa de máquinas Tres
Unidad Equipo de
extracción (Turbo
Compresor)
Cantidad Altura
(m)
Ønominal
(in)
Øinterno
(m)
Calibre
(Cédula)
Material de
construcción
8 A 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304
B 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304
17
9 A 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304
B 1 40.23 12 0.303 40 Acero Inox. 304
Tabla 4. Propiedades de los ductos medidos (2)
Casa de Maquinas Cuatro
Unidad Equipo de
extracción
Cantidad Altura (m) Ønominal
(in)
Øinterno
(mm)
Calibre
(Cédula)
Material de
construcción
10 Bomba de Vacío 2 Descarga por TE 40 Acero Inox. 304
11 Bomba de Vacío 2 Descarga por TE 40 Acero Inox. 304
12 Bomba de Vacío 2 Descarga por TE 40 Acero Inox. 304
13 Bomba de Vacío 2 Descarga por TE 40 Acero Inox. 304
Venteo general (10, 11, 12, 13) 1 54.56 24 0.574 40 Acero Inox. 304
Los puntos de medición de temperatura (T), presión diferencial (∆P) y presión estática
(Pestática) en cada ducto de venteo se han determinado de acuerdo con el método 1 de la
EPA ―Sample and Velocity Traverses for Stationary Sources‖. De tal forma que el número
de puntos para cada ducto es el siguiente:
Tabla 5. Puntos de medición en ductos
Unidad 5 6 7 8 9 10, 11,
12 y 13 A B A B A B A B
No de puntos
de medición 6 8 8 8 8 8 8 8 8 8
La distribución de estos puntos se hace midiendo el diámetro interno de cada ducto y
multiplicándolo por los porcentajes proporcionados en el método 1 de la EPA. En cuanto a
la presión, (la medición de ∆P y Pestática), se toman cinco lecturas instantáneas de cada
variable por punto de medición, mientras que el valor de temperatura por punto se toma al
final de las mediciones de presión. El peso molecular promedio de los gases se emplea
para obtener el caudal en los ductos de venteo.
Composición de gases
El muestreo de gases de venteo se ha realizado en dos temporadas: del 12 al 16 de
septiembre de 2016 y del 12 al 15 de febrero de 2017. Se han tomado muestras de gases
en los siguientes puntos:
Tabla 6. Muestras obtenidas en cada ducto
Fecha Unidad Cantidad de muestras
12-09-2016 6A 4
12-09-2016 7A 4
12-09-2016 8A 4
12-09-2016 9B 4
13-09-2016 5 4
13-09-2016 11 4
13-09-2016 12 4
19
Fecha Unidad Cantidad de muestras
13-09-2016 13 4
20-02-2017 5 4
20-02-2017 6B 4
20-02-2017 7B 4
21-02-2017 8B 4
21-02-2017 9A 4
21-02-2017 10 4
21-02-2017 11 4
21-02-2017 12 4
21-02-2017 13 4
Las muestras de gases se han tomado en matraces de bola Pyrex de 1000 ml con llaves
de teflón siguiendo el procedimiento ASTM E1755 95A y se han analizado por
cromatografía de gases – espectroscopia de masas. Posteriormente se han analizado
utilizando un cromatógrafo de gases Agilent Technologies modelo 7890A acoplado a un
detector de espectrometría de masa del tipo cuadropolo de Agilent Technologies modelo
7890A.
El equipo tiene instalado una columna CP-PoraBOND Q de silica fundida con fase
estacionaria de vinil-estireno de 50 m de longitud, con diámetro exterior de 0.45 mm y 0.32
mm de interior, con un grosor de película de 5 m. El gas de acarreo es helio de Ultra-Alta
pureza (99.9995%) a un flujo constante de 1.2 ml/min. El programa cromatográfico tiene las
características siguientes: isoterma a 50 C por 6 minutos, incremento de temperatura de
10 C/min hasta 240 C, y finalmente una isoterma a 240°C durante 6.0 min. La temperatura
del inyector fue de 250 C, con relación de split de 8.68:1; la temperatura en la zona
transferencia al espectrómetro de masas es 250 C. El espectrómetro de masas opera en
modo de barrido continuo de masas de 10 a 150 m/z con la técnica de impacto electrónico
a 70 eV. Los espectros obtenidos se comparan con las bibliotecas de espectros de librería
NIST (The NIST Mass Spectral Search Program for the NIST/EPA/NIH Mass Spectral
Library Version 2.0f build out Oct 22, 2009).
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Para cuantificar los gases se han realizado curvas de calibración de argón, dióxido de
carbono, metano y sulfuro de hidrógeno. El resto de los gases se cuantifica con base en la
respuesta del argón y metano, gases inorgánicos y orgánicos respectivamente tomando en
cuenta sus cortes transversales de ionización por impacto electrónico.
Material particulado
El muestreo de material particulado ha tenido lugar del 15 al 27 de septiembre de 2016
utilizando impactadores Minivol (AirMetrics, 2005) que emplean un flujo de 5 l/min. Los
equipos se han calibrado in situ. La figura 3 representa el área de cobertura de los
impactadores que centra al CGCP y cubre alrededor de 33 km2. El material se ha
recolectado en sustratos de teflón previamente pesados y después colocado en cajas de
Petri esterilizadas de plástico para refrigeración. El material se ha analizado por
fluorescencia de rayos X para determinar su composición elemental.
Figura 3. Ubicación de los puntos de muestreo
21
Se han obtenido muestras de material particulado en los siguientes puntos:
Tabla 7. Muestras recolectadas de material particulado
Inicio Fin Lugar Cantidad
de
Muestras
Latitud Longitud
15-09-2016 27-09-2016 Laguna 12 32° 24’ 55.44‖ 115° 15’
53.34‖
15-09-2016 27-09-2016 Michoacán 12 32° 27’ 51.38‖ 115° 15’
30.83‖
15-09-2016 27-09-2016 Nuevo León 12 32° 24’ 38.39‖ 115° 11’ 17.45‖
15-09-2016 27-09-2016 Delta 12 32° 21’ 44.22‖ 115° 12’ 01.97‖
Los impactadores se han instalado en sitios a una altura de más de 4 m para evitar colectar
material re-suspendido del suelo y muestrear sólo material transportado por el aire.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Laguna estabilización Ejido Nuevo León
Ejido Michoacán Ejido Delta
Figura 4. Impactadores
Dispersión de gases
La temperatura, composición, velocidad, diámetro y coordenadas de los gases de venteo,
así como la información meteorológica de la región (radiación solar, humedad relativa,
temperatura, altura de la capa límite, velocidad y dirección de viento, etcétera) se ha
ordenado y utilizado en el programa para estimar la dispersión de gases en torno al CGCP.
El programa calcula el centroide de masa del compuesto y determina su dispersión por
medio de altura de la capa límite, los vientos predominantes y el caudal del gas.
23
5. RESULTADOS
Meteorología de la región
El viento presenta un patrón muy estable durante la temporada de septiembre a diciembre
de 2016, con dirección predominante de noroeste y sureste. El intervalo de velocidad es 2
– 6 m/s, con ráfagas muy esporádicas y velocidades > 7 m/s. Dado que el patrón de vientos
es estable, se espera que las trayectorias de los gases y el material particulado sea en esas
direcciones.
Figura 5. Rosa de viento de la temporada septiembre - diciembre 2016
La radiación solar en el periodo de medición tiene una disminución propia del ciclo anual
secas – secas frías y los máximos se localizan al mediodía por arriba de los 800 W/m2, lo
que se considera normal para esas latitudes. En términos de relevancia para la planta
geotérmica, la radiación solar es un agente importante en la tasa de oxidación de ácido
sulfhídrico a dióxido de azufre; es decir, al abundar ésta promueve la conversión a la forma
oxidada, el cual es un contaminante criterio de calidad del aire.
𝐻𝐻2𝑆𝑆 + 𝑂𝑂3 → 𝐻𝐻2𝑂𝑂 + 𝑆𝑆𝑂𝑂2
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
La reacción es lenta en fase gaseosa, del orden de más de cinco horas, pero en superficie
(como en una gota o una partícula sólida presente en el aire) la reacción es muy rápida y
puede llevarse a cabo en menos de una hora.
Figura 6. Radiación solar neta en Cerro Prieto
La humedad relativa tiene algunos cambios en su comportamiento cíclico diurno-nocturno,
por lluvias aisladas en septiembre, mediados y fines de octubre y comienzos de diciembre.
Pese a que la humedad relativa promedio es relativamente baja (< 25%), probablemente
sea suficiente para acelerar parcialmente la reacción del H2S en otras especies de azufre
más oxidadas.
25
Figura 7. Humedad relativa en Cerro Prieto
La temperatura media de septiembre a diciembre 2016 en Cerro Prieto muestra una clara
disminución de la temporada seca caliente a la fría de enero. El gradiente de la temporada
calientes a la fría es ΔT > 20 °C, el cual es típico de la región.
Figura 8. Temperatura media en Cerro Prieto
Informe Final
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en Mexicali, Baja California. Fase IV
Caudales
Los caudales medidos en los ductos se corrigen con el peso molecular promedio de los
gases de venteo y se ajustan a las condiciones de presión y temperatura del punto de
muestreo. Los resultados de Pest, Tg, ΔP, H2O y los cálculos de Mh y ρ para determinar la
velocidad (Vg) y flujo (Qg) de la corriente de gases de los venteos de la CGCP se muestran
en la tabla 8.
El ducto de venteo con el caudal más bajo es el de la unidad 5 que genera 30 MW. Los
ductos de las unidades 6 a 9 tienen caudales entre 1.1 y 2.2 m3/s. Estos ductos
corresponden con las unidades de 110 MW. Las diferencias entre los ductos de las
unidades 6 a 9 se deben a las condiciones de operación de cada casa de máquinas, pues
no todas operan a la misma capacidad. El caudal más grande corresponde al ducto general
de la casa de máquinas 4 (CP4), con 3.41 m3/s. Este ducto comunica las líneas de salida
de los gases incondensables de las cuatro unidades de CP4, cada una tiene una capacidad
de 25 MW.
Pest Tg ΔP H2O Mh ρ Vg Qg
Unidad Equipo de
ɸchim
Tabla 8. Velocidad y flujo de los gases en los venteos
extracción ( mmCA) (°C) ( mmCA) (%) (kg/kmol) (Kg/m3) (m/s) (m) (m3/s)
5 BV 0.76 33.8 6.60 6.30 34.70 1.3478 8.43 0.381 0.96
6 TC-A
TC-B
19.81
2.29
203.5
180.0
49.53
16.00
12.55
26.90
34.00
31.37
0.8496
0.8236
29.07
16.78
0.303
0.303
2.10
1.21
7 TC-A
TC-B
3.81
69.34
192.3
182.5
55.63
56.39
26.30
35.00
31.25
29.69
0.7993
0.7809
31.76
32.35
0.303
0.303
2.29
2.34
8 TC-A 21.59 183.3 76.20 22.47 31.87 0.8361 36.35 0.303 2.63
9 TC-A
TC-B
3.56
2.79
179.4
175.3
13.46
27.94
28.50
31.10
30.86
30.39
0.8151
0.8101
15.47
22.36
0.303
0.303
1.12
1.62
Ducto
general BV 12.70 43.0 15.75 9.75 35.02 1.3237 13.13 0.575 3.41
(10, 11, 12 y
13)
Composición de gases
Los resultado de los análisis de composición química de los gases incondensables en los venteos se muestra en las
tablas siguientes, la composición está en mol/mol x100 (%mol). El N2, O2 y CO2 fueron los compuestos mayoritarios
en los gases de venteo y juntos suman casi 90% del total de la composición de gases. El H2S se encontró en
proporciones que oscilan entre 0.4 y 8.0%. El O2 no es un gas volcánico, sino que proviene del aire, así que se
considera un indicador de la eficiencia e intervención de los equipos/compresores para mantener condiciones de
operación/seguridad estables. Los cromatogramas correspondientes a los análisis se encuentran en el Anexo 1.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Tabla 9. Composición de gases incondensables unidad 5 (% mol)
No.
Muestra 1 2 3 4 5 6 7
Casa CP1 CP1 CP1 CP1 CP1 CP1 CP1
Unidad U5 U5 U5 U5 U5 U5 U5
Fecha 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017
Hora 15:37 15:45 15:48 15:51 15:54 15:59 ?
P (mb) 1059 898 1081 891 854 1073 1073
Pico Compuesto Fórmula
Argón 36 36Ar 0.005 0.002 0.004 0.002 0.004 0.005 0.004
Argón 38 38Ar 0.001 0 0.001 0 0 0.001 0.001
Argón 40 40Ar 1.728 0.944 1.544 0.925 1.885 1.921 1.402
1 Oxígeno O2 18.854 10.02 15.447 9.875 21.296 21.737 14.139
2 Nitrógeno N2 44.956 29.567 37.058 29.458 69.585 51.78 36.298
3 Metano CH4 0.475 0.344 2.178 0.326 0 0.13 1.353
4 Dióxido de
carbono CO2 33.274 58.699 40.557 59.03 7.23 24.334 43.882
5 Etano CH3CH3 0.028 0.017 0.098 0.015 0 0.008 0.082
6 Sulfuro de
hidrógeno H2S 0.476 0.375 2.961 0.337 0 0.056 2.696
29
No.
Muestra 1 2 3 4 5 6 7
7 Sulfuro de
carbonilo COS 0.002 0.001 0.002 0.001 0 0.001 0.001
8 Propano CH3CH2CH
3
0.013 0.007 0.045 0.006 0 0.003 0.039
9 Dióxido de
azufre SO2 0 0 0 0 0 0 0
10 Benceno C6H6 0.187 0.025 0.104 0.024 0 0.024 0.103
Tabla 10. Composición de gases incondensables, unidad 6 (% mol)
No.
Muestra 8 9 10 11 12 13
Casa CP2 CP2 CP2 CP2 CP2 CP2
Unidad U6B U6B U6B U6B U6B U6B
Fecha 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017
Hora 16:25 16:30 16:34 16:38 16:42 16:45
P (mb) 935 884 913 1059 1059 964
Pico Compuesto Fórmula
Argón 36 36Ar 0.001 0.005 0.001 0.003 0.004 0.004
Argón 38 38Ar 0 0 0 0.001 0 0.001
Argón 40 40Ar 0.621 2.004 0.717 1.242 1.376 1.713
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
No.
Muestra 8 9 10 11 12 13
1 Oxígeno O2 6.711 22.847 7.79 12.253 15.09 18.523
2 Nitrógeno N2 20.483 74.872 24.126 33.719 47.856 57.105
3 Metano CH4 0.245 0 0.248 0.956 0.124 0.076
4 Dióxido de
carbono CO2 70.74 0.272 66.085 46.076 35.138 22.423
5 Etano CH3CH3 0.008 0 0.009 0.04 0.005 0.003
6 Sulfuro de
hidrógeno H2S 1.153 0 0.994 5.615 0.392 0.136
7 Sulfuro de
carbonilo COS 0.009 0 0.001 0.002 0.001 0.001
8 Propano CH3CH2C
H3
0.002 0 0.003 0.016 0.001 0
9 Dióxido de
azufre SO2
10 Benceno C6H6 0.026 0 0.025 0.077 0.014 0.015
31
Tabla 11. Composición de gases incondensables unidad 7 (%mol)
No.
Muestra 14 15 16 17 18 19
Casa CP2 CP2 CP2 CP2 CP2 CP2
Unidad U7A U7A U7A U7A U7A U7A
Fecha 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017
Hora 17:30 17:35 17:39 17:43 17:48 17:55
P (mb) 1073 1066 1037 884 1030 1081
Pico Compuesto Fórmula
Argón 36 36Ar 0.003 0.003 0.006 0.005 0.003 0.001
Argón 38 38Ar 0.001 0.001 0.001 0 0 0.001
Argón 40 40Ar 1.287 1.265 2.102 2.013 1.137 1.257
1 Oxígeno O2 12.745 12.487 23.287 22.815 11.331 12.518
2 Nitrógeno N2 35.175 35.154 64.4 74.013 33.021 34.343
3 Metano CH4 1.405 1.298 0.048 0 0.919 1.464
4 Dióxido de
carbono CO2 43.605 44.31 10.107 1.154 49.333 44.175
5 Etano CH3CH3 0.054 0.049 0.001 0 0.036 0.06
6 Sulfuro de
hidrógeno H2S 5.593 5.315 0.043 0 4.143 6.059
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
No.
Muestra 14 15 16 17 18 19
7 Sulfuro de
carbonilo COS 0.002 0.002 0.001 0 0.001 0.002
8 Propano CH3CH2C
H3
0.023 0.021 0 0 0.015 0.026
9 Dióxido de
azufre SO2 0 0 0 0 0 0
10 Benceno C6H6 0.108 0.095 0.004 0 0.06 0.096
Tabla 12. Composición de gases incondensables unidad 9 (% mol)
No.
Muestra 20 21 22 23 24 25
Casa CP3 CP3 CP3 CP3 CP3 CP3
Unidad U9B U9B U9B U9B U9B U9B
Fecha 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017 2/20/2017
Hora 18:34 18:39 18:42 18:46 18:49 18:52
P (mb) 1066 1059 1066 1073 1081 986
Pico Compuesto Fórmula
Argón 36 36Ar 0.004 0.004 0.004 0.003 0.004 0.002
33
No.
Muestra 20 21 22 23 24 25
Argón 38 38Ar 0.001 0.001 0.001 0 0 0.001
Argón 40 40Ar 1.287 1.265 2.102 2.013 1.137 1.257
1 Oxígeno O2 12.745 12.487 23.287 22.815 11.331 12.518
2 Nitrógeno N2 35.175 35.154 64.4 74.013 33.021 34.343
3 Metano CH4 1.405 1.298 0.048 0 0.919 1.464
4 Dióxido de
carbono CO2 43.605 44.31 10.107 1.154 49.333 44.175
5 Etano CH3CH3 0.054 0.049 0.001 0 0.036 0.06
6 Sulfuro de
hidrógeno H2S 5.593 5.315 0.043 0 4.143 6.059
7 Sulfuro de
carbonilo COS 0.002 0.002 0.001 0 0.001 0.002
8 Propano CH3CH2C
H3
0.023 0.021 0 0 0.015 0.026
9 Dióxido de
azufre SO2 0 0 0 0 0 0
10 Benceno C6H6 0.108 0.095 0.004 0 0.06 0.096
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Tabla 13. Composición de gases incondensables, unidad 10 (% mol)
No. Muestra 26 27 28
Casa CP4 CP4 CP4
Unidad U10 U10 U10
Fecha 2/21/2017 2/21/2017 2/21/2017
Hora 08:58 09:05 09:10
P (mb) 942 942 986
Pico Compuesto Fórmula
Argón 36 36Ar 0.002 0.001 0.002
Argón 38 38Ar 0.001 0.001 0.001
Argón 40 40Ar 1.287 1.265 2.102
1 Oxígeno O2 12.745 12.487 23.287
2 Nitrógeno N2 35.175 35.154 64.4
3 Metano CH4 1.405 1.298 0.048
4 Dióxido de carbono CO2 43.605 44.31 10.107
5 Etano CH3CH3 0.054 0.049 0.001
6 Sulfuro de hidrógeno H2S 5.593 5.315 0.043
35
No. Muestra 26 27 28
7 Sulfuro de carbonilo COS 0.002 0.002 0.001
8 Propano CH3CH2CH3 0.023 0.021 0
9 Dióxido de azufre SO2 0 0 0
10 Benceno C6H6 0.108 0.095 0.004
Tabla 14. Composición de gases incondensables unidad 11 (% mol)
No. Muestra 29 30 31
Casa CP4 CP4 CP4
Unidad U11 U11 U11
Fecha 2/21/2017 2/21/2017 2/21/2017
Hora 09:20 09:25 09:28
P (mb) 1037 1030 1088
Pico Compuesto Fórmula
Argón 36 36Ar 0.003 0.002 0.003
Argón 38 38Ar 0 0 0
Argón 40 40Ar 1.021 0.918 1.11
1 Oxígeno O2 10.318 9.393 10.881
2 Nitrógeno N2 28.284 25.532 28.512
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
No. Muestra 29 30 31
3 Metano CH4 0.9 0.766 1.387
4 Dióxido de carbono CO2 54.866 59.341 51.41
5 Etano CH3CH3 0.041 0.034 0.068
6 Sulfuro de hidrógeno H2S 4.441 3.899 6.442
7 Sulfuro de carbonilo COS 0.001 0.001 0.002
8 Propano CH3CH2CH3 0.015 0.013 0.026
9 Dióxido de azufre SO2 0 0 0
10 Benceno C6H6 0.11 0.1 0.159
Tabla 15. Composición de gases incondensables unidad 12 (% mol)
No. Muestra 32 33 34 35
Casa CP4 CP4 CP4 CP4
Unidad U11 U11 U12 U12
Fecha 2/21/2017 2/21/2017 2/21/2017 2/21/2017
Hora 09:38 09:43 10:20 10:25
P (mb) 942 913 1073 1073
Pico Compuesto Fórmula
37
No. Muestra 32 33 34 35
Argón 36 36Ar 0.003 0 0.003 0
Argón 38 38Ar 0 0 0 0
Argón 40 40Ar 1.1 0.54 1.03 0.391
1 Oxígeno O2 10.833 5.934 10.249 4.144
2 Nitrógeno N2 27.675 18.228 27.002 11.404
3 Metano CH4 1.127 0.186 0.985 0.233
4 Dióxido de
carbono CO2 52.738 74.252 54.316 82.343
5 Etano CH3CH3 0.056 0.008 0.05 0.01
6 Sulfuro de
hidrógeno H2S 6.314 0.827 6.208 1.441
7 Sulfuro de
carbonilo COS 0.002 0 0.002 0
8 Propano CH3CH2CH3 0.025 0.002 0.023 0.004
9 Dióxido de azufre SO2 0 0 0 0
10 Benceno C6H6 0.126 0.024 0.133 0.031
Material particulado
La figura 9 muestra la concentración ambiental de material particulado en los cuatro puntos
de medición. El ejido Michoacán registró la mayor cantidad de material suspendido en el
aire, con 260 µg/m3 en 24 horas y un promedio de 80 µg/m3. La línea roja corresponde con
la norma ambiental NOM-025-SSA de la Secretaría de Salud sobre exposición a material
particulado en promedio de 24 horas. Los otros tres puntos de muestreo estuvieron por
debajo de la norma.
Figura 9. Concentración ambiental de partículas
La composición de las partículas muestra grandes cantidades de Na, Al, Mg y Si, lo que señala
un probable origen de suelos. Las partículas también tienen cantidades menores de Zn, Cu y Ni
que probablemente son característicos del suelo de esa región, aunque pueden indicar un
posible origen volcánico.
39
Figura 10. Composición elemental de las partículas
Figura 11. Porcentaje de composición de las partículas
Dispersión de gases
Los parámetros de los caudales (temperatura, composición, velocidad, diámetro,
coordenadas, etc.) y la información meteorológica de la región (radiación solar, humedad
relativa, temperatura, altura de la capa límite, velocidad y dirección de viento, etc.)
alimentan el modelo para estimar la dispersión de gases alrededor del CGCP.
Las figuras siguientes presentan los resultados del modelo de dispersión de H2S para los
meses de septiembre a diciembre del 2016. La información que se muestra proviene del
modelo AERMOD y se ha organizado con base en el comportamiento promedio horario
para las 00:00, 06:00, 12:00 y 18:00 horas. También se ha incluido las condiciones de
circulación del viento más comunes durante esos lapsos horarios.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
41
Los resultados del modelo son un inicativo de la dispersión de H2S en superficie y deben
validarse con datos de este gas medidos in situ. En general, las isolíneas de concentración
promedio muestran concordancia con los patrones de circulación de los estados de
dirección del viento que se presentaron con mayor frecuencia. Las figuras 12 a 14 muestran
los diagramas de isoconcentraciones en µg/m3 (1 ppm = 1500 µg/m3). Los patrones de
dispersión en septiembre distribuyen el H2S hacia el noroeste, sureste de las 00:00 a las
12:00 y este – oeste a las 18:00. En el mes de octubre la distribución de H2S en la zona es
noroeste – sureste de 00:00 a 18:00.
Noviembre y diciembre tienen una distribución similar de H2S hacia el noroeste y sureste
del CGCP de las 06:00 a las 18:00. A las 00:00 es unidireccional hacia el sureste.
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Septiembre (19 al 30) del 2016, a la hora
0
(12 datos)
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Septiembre (19 al 30) del 2016, a la hora
6
(12 datos)
43
Estadística de los datos de
concentración de H2S
promedio en Septiembre
del 2016, a las horas 0, 6,
12 y 18.
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Septiembre (19 al 30) del 2016, a la hora
12
(12 datos)
Estados de dirección del viento con las
cuatro frecuencias más altas durante
Septiembre (19 al 30) del 2016, a la hora
18
(12 datos)
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
En el periodo del 1 al 31 de
Octubre del 2016, las
concentraciones promedio
máximas de H2S.
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Octubre del 2016, a la hora 0
(31 datos)
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Octubre del 2016, a la hora 6
(31 datos)
45
Estadística de los datos de
concentración de H2S
promedio en octubre del
2016, a las horas 00:00,
06:00, 12:00 y 18:00.
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Octubre del 2016, a la hora 12.
(31 datos)
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Octubre del 2016, a la hora 18.
(31 datos)
Figura 12. Isolíneas de concentración de H2S septiembre – octubre
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
En el periodo del 1 al 30 de
Noviembre del 2016, las
concentraciones promedio
máximas de H2S.
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Noviembre del 2016, a la hora 0
(30 datos)
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Noviembre del 2016, a la hora 6
(30 datos)
47
Estadística de los datos de
concentración de H2S
promedio en Noviembre
del 2016, a las horas 0, 6,
12 y 18.
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Noviembre del 2016, a la hora 12.
(30 datos)
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Noviembre del 2016, a la hora 18.
(30 datos)
Figura 13. Isolíneas de concentración H2S noviembre
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
En el periodo del 1 al 31
de Diciembre del 2016, las
concentraciones promedio
máximas de H2S.
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Diciembre del 2016, a la hora 0
(31 datos)
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Diciembre del 2016, a la hora 6
(31 datos)
49
Estadística de los datos de
concentración de H2S
promedio en Diciembre del
2016, a las horas 0, 6, 12
y 18.
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Diciembre del 2016, a la hora 12.
(31 datos)
Estados de dirección del viento con las
cinco frecuencias más altas durante
Diciembre del 2016, a la hora 18.
(31 datos)
Figura 14. isolíneas de concentración de H2S diciembre
6. DISCUSIÓN
En un estudio previo (fase 2) se reportó la meteorología de la región para el periodo
noviembre 2012 a enero 2013, en ese estudio se midieron intensidades del viento de 2 – 6
m/s con dirección norte – sur. En comparación con este nuevo estudio se observaron
vientos con la misma intensidad, pero con un cambio en su dirección. Al parecer, el viento
cambia de dirección norte – sur en la temporada seca fría y vuelve a su patrón noroeste –
sureste en la temporada seca caliente. La radiación solar aumenta a mediados de año y
disminuye a principios de año. Esto implica que se puede esperar una mayor formación de
SO2 a partir de H2S en fase gas durante el verano y menor en invierno. No obstante, la
temporada de lluvias se presenta a finales de año, lo que implica presencia de pequeñas
gotas de lluvia que pueden acelerar la formación de SO2 en fase acuosa. Los gases no
condensables no contienen SO2, por lo que todo lo que se detecta en el aire es producto
de la oxidación de H2S. La variación de temperatura, radiación, humedad relativa y dirección
e intensidad del viento en la zona se presenta en forma muy cíclica, porque la región es
casi desértica, con muy poca orografía, vegetación, estructuras o cuerpos de agua capaces
de modificar el patrón de vientos.
Los caudales y la composición de los gases incondensables de los ductos de venteo no
tienen cambios significativos en comparación con estudios previos. En esta ocasión se
incluyó el argón (y sus isótopos) en las mediciones porque es un elemento netamente
volcánico y puede operar como un proxy de otros compuestos no analizados en los gases
no condensables.
La composición elemental del material particulado colectado en los alrededores de la planta
indica que son partículas con grandes cantidades de Si, Na, Mg y Ca, esta composición es
típica de suelos. No se encontró participación directa de las emisiones del CGCP a la
composición química del material particulado colectado y analizado, pero es un muestreo
que tuvo una duración de 12 días, por lo que no es concluyente. Sin embargo, un punto
relevante es que pese a la corta duración del muestreo la concentración de partículas en
aire rebasó cinco veces (días), la norma ambiental NOM-025-SSA sobre exposición de
PM10 en el ejido de Michoacán, dos en Nuevo León y dos en Delta, lo cual es una incidencia
muy alta para un periodo tan breve de medición. El punto con concentraciones más bajas
es la laguna de estabilización, el cual es un cuerpo de agua que por naturaleza funciona
como un sumidero de partículas.
51
7. CONCLUSIONES
• El patrón de vientos fue SE-NO de septiembre a diciembre de 2016.
• Hay una concentración promedio de 30 µg/m3 (21.54 ppm) de H2S en un radio de 5
km alrededor del complejo geotérmico, lo que indica que los limites permitidos por las
autoridades ambientales, no se rebasan.
• La concentración de PM10, no tiene relación con la operación del campo geotérmico,
sino a condiciones naturales del terreno debidas al área geográfica y es alta en el
Ejido Michoacán y se debe a material resuspendido, ya que no hay cuerpos de agua,
zonas arbóreas, etc. que impidan o reduzcan el arrastre de partículas.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
8. RECOMENDACIONES
• Continuar con el monitoreo permanente de los niveles de H2S que la CFE lleva acabo.
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
American Society for Testing and Material (ASTM) Designation E1675 – 95A: Standard
Practice for Sampling Two-Phase Geothermal Fluid for Purposes of Chemical Analysis,
ASTM Designation: E178-08: Standard Practice for Dealing With Outlying Observations.
Environmental Protection Agency (EPA). ―Sample and Velocity Traverses for Stationary
Sources, Electronic Code for Federal Regulations, 2016-10-03.
Peralta, O., Castro, T., Durón, M., et al. H2S emissions from Cerro Prieto geothermal
power plant, Mexico, and air pollutants measurements in the area. Geothermics, 2013.
www.lenntech.es/periodica/masa/masa-atomica.htm
http://www.periodni.com/es/ar.htm
53
10. ANEXOS
Anexo 1. Composición de gases de venteo
Anexo 2. Determinación de velocidades en ductos
Anexo 3. Radiosondeos
Anexo 4. Meteorología en superficie
Anexo 5. Partículas
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
V. ANÁLISIS EDAFOLÓGICO: ACTUALIZACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DEL RIESGO
DE AFECTACIÓN DEL CAMPO GEOTÉRMICO SOBRE LOS SUELOS DEL
VALLE DE MEXICALI, BAJA CALIFORNIA
RESUMEN EJECUTIVO
A partir de las primeras décadas del siglo XX, el Valle de Mexicali, Baja California, comenzó
a experimentar un auge económico importante vinculado a la actividad agrícola. Las
grandes obras de infraestructura hidráulica que canalizaron el agua del Río Colorado
propiciaron la creación del Distrito de Riego 014 con una extensión superior a las 200,000
hectáreas. Posteriormente, el descubrimiento de importantes yacimientos geotérmicos
propició el surgimiento de la industria geotermoeléctrica como referente económico
regional.
A través del tiempo, el desarrollo intensivo de estas actividades económicas ha propiciado
diferentes afectaciones ambientales en detrimento de la calidad de vida de las comunidades
aledañas al CGCP, siendo una de ellas la degradación del suelo por salinización. Tal
situación, ha sido motivo de preocupación y reclamo por parte de la comunidad y grupos
afectados ante autoridades y empresa (CFE), por lo que, a solicitud de las partes
involucradas, se han llevado a cabo diversos estudios para estimar el grado de afectación
ocasionado por tales actividades productivas.
En el Valle de Mexicali, el origen y desarrollo de los suelos está determinado principalmente
por los factores climáticos, geológicos y topográficos. Si bien la condición de aridez favorece
de manera natural los procesos de acumulación primaria de sales, es de percepción
generalizada entre la población local que los procesos productivos del CGCP, propician que
los campos agrícolas aledaños tiendan a salinizarse reduciendo su productividad. Para
documentar este supuesto, la presente investigación tuvo como objetivo central elaborar un
diagnóstico sobre el estado actual de los suelos del Campo Geotérmico Cerro Prieto y
terrenos agrícolas aledaños. Para ello, la investigación se planteó en diferentes etapas, que
incluyeron su planeación, una campaña de campo para la caracterización y muestreo de
suelos, diversos análisis físicos y químicos, y finalmente el procesamiento e interpretación
de los resultados, para llegar a un diagnóstico de la condición actual de los suelo.
55
La perforación y caracterización de seis perfiles de suelo distribuidos de manera estratégica
dentro de la zona de estudio, indicó la presencia de cuatro grupos de suelo de acuerdo a
WRB (2014): Vertisoles, Solonchaks, Solonetz y Fluvisoles, sujetos a procesos de
salinización y/o sodificación de manera diferenciada, de acuerdo a su condición de uso: en
los suelos de la zona industrial, así como en zonas agrícolas abandonadas (Solonchaks),
la condición degradativa dominante es la acumulación de sales solubles y sodio (suelos
salino sódicos), mientras que en la zona agrícola de riego, predomina la acumulación de
sodio (suelos sódicos), propiciada por el riego frecuente, que reduce el contenido de sales
solubles, pero mantiene concentraciones de sodio intercambiable y cloruros, que van de
moderadas a severas para el desarrollo de algunos cultivos. De manera paralela se
realizaron estudios sobre la concentración de siete metales pesados (Co, Cr, Ni, Cd, Pb,
As y Hg), obteniéndose concentraciones tanto en superficie como a profundidad que no
rebasan los límites permisibles establecidos por la NOM-147. Cabe destacar que estas
concentraciones siguen el mismo patrón de zonificación que en el caso de los indicadores
de salinidad, con ligero incremento de algunos de los elementos como el Arsénico en los
suelos del CGCP.
Para representar espacialmente la distribución de los indicadores de salinidad y metales
pesados, se diseñó cartografía temática basada en métodos de interpolación dentro de la
plataforma del Sistema de Información Geográfica Arc Gis (Ver. 10.1).
En una etapa consecutiva de este estudio, se realizaron estudios isotópicos para identificar
el flujo de agua en los suelos durante su formación y la fuente del sulfato en los suelos,
utilizando isótopos estables de S y O.
De manera general, las conclusiones a que llegó esta investigación, proponen que:
En la zona industrial predominan los procesos de salinización-y sodificación, con
altas concentraciones de cloruros, como resultado de la migración por capilaridad de
sales del interior del suelo hacia la superficie.
En la zona agrícola dominan bajas concentraciones de sales (CE dS/m) en superficie
(30 a 40 cm) como resultado de la aplicación continúa de riego que favorece el
lavado de sales, en cambio hay un proceso de acumulación de sodio entre los 60 a
90 cm sobre todo en capas de suelo con mayor contenido de arcillas.
Las concentraciones de metales pesados tanto en la zona industrial como en la zona
agrícola no rebasa los límites permisibles establecidos por la NOM-147, a excepción
del Nodo 16 ubicado en las proximidades de la Laguna de evaporación cuya
concentración superó el límite permisible para suelos agrícolas.
Los estudios isotópicos muestran que la dinámica de las sales en la zona de estudio,
es de tipo ascendente y descendente debido a la evaporación del agua, lo que
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
favorece la acumulación de las sales más solubles (cloruros y nitratos) en la
superficie del suelo y precipitación de la menos soluble (sulfatos) en los primero 90
cm de profundidad dentro del suelo. En este proceso, el agua de lluvia, aun cuando
es muy escasa, permite la movilidad y distribución de las sales en profundidad.
La distribución de la concentración de los sulfatos a partir de sus isótopos 34S y 18O,
muestran que la fuente principal de los sulfatos deriva de aguas similares al del Río
Colorado, canales y pozos poco profundos. A su vez, la dinámica de los sulfatos,
cloruros y nitratos, muestra un aumento reciente del nivel freático, atribuible al agua
de riego y a fugas de los canales de la región.
1. INTRODUCCIÓN
Desde principios del siglo XX a la actualidad, el Valle de Mexicali ha presentado grandes
cambios sociales y económicos, siendo esto un factor importante en el desarrollo de
actividades industriales, como es el caso de la generación de electricidad a partir de la
geotermia (Fernández, 1991). Dicha actividad, mantiene una percepción social negativa por
sus probables implicaciones en el ambiente y la salud de los habitantes de los poblados
aledaños al Complejo Geotermoeléctrico Cerro Prieto (CGCP) (Quintero et al. 2003;
Schorr, 2006).
El recurso suelo no es la excepción, ya que también se han atribuido efectos dañinos del
CGCP, tanto en su fertilidad como en la capacidad productiva en los cultivos. En estudios
previos (Ibáñez-Huerta & García-Calderón, 2010; Ibáñez-Huerta, 2013), se demostró que
los factores biofísicos locales y regionales definen la diversidad de los suelos. Así, los
resultados hasta ahora reportados, muestran que dentro del Valle de Mexicali, la
distribución de los suelos obedece a factores ambientales tales como el clima, que favorece
la acumulación de sales debido a las elevadas tasas de evapotranspiración imperantes en
la región; a la naturaleza del material litológico, derivado principalmente de sedimentos
producto del relleno de la Cuenca el Saltón; así como a las condiciones del relieve
relativamente plano o con escasa pendiente, con una orientación de norte a sur.
Otro factor fundamental que contribuye a la dinámica edáfica en el área, es la alta
sismicidad en la región, que permite el aporte continuo de sales a la superficie (Ibáñez-
Huerta & García-Calderón, 2010; Armienta et al., 2014; Servicio Sismológico Nacional,
57
2016). Así mismo, los estudios previos han demostrado, que en el Valle de Mexicali, el
principal factor limitante para el desarrollo de los cultivos, es la salinidad (Judkins, 2010;
Judkins & Myint 2012; Ibáñez-Huerta, 2013). Los suelos afectados por acumulación de
sales a escala local y regional forman un mosaico complejo que obedece a cambios en el
régimen hídrico de la región, al uso del suelo, a la calidad del agua de riego, así como a las
prácticas de manejo. El régimen hídrico regional tuvo un punto de ruptura cuando comenzó
la regulación de los flujos de agua en los ríos que circundan el Valle, principalmente el Río
Colorado y el Hardy, debido a la necesidad del uso del agua para riego, consumo humano
e industrial (Ramírez-Hernández et al., 2015).
Es preciso mencionar que tanto en el Valle de Mexicali como en el de Yuma, del lado
norteamericano, se ha documentado la remoción de sales fósiles que se localizan por
debajo de los 100 cm de profundidad, y que son incorporadas a través del agua de riego y
freática al interior del Valle de Mexicali (Payne et al. 1979; Straw et al. 2015). Aunque el
recurso agua puede potencializar la productividad de zonas agrícolas como las ya
mencionadas, su manejo debe hacerse con mucha responsabilidad y eficiencia (Lara,
2011), ya que la calidad del agua de riego puede constituirse como uno de los factores
limitantes para la productividad de estas zonas.
Los aportes de sales por el agua de riego varían de acuerdo a su procedencia, pues si bien
el agua superficial que es canalizada, presenta niveles elevados de sales en dilución;
también se ha indicado que la calidad del agua extraída de los pozos agrícolas es aceptable
para la mayoría de los cultivos (Armienta et al. 2014).
En este sentido, el objetivo central de la investigación focalizada al recurso suelo, es
determinar la condición y variabilidad espacial de la salinidad, así como de los metales
pesados, considerando los usos del suelo en la región y dentro de las diferentes zonas
dentro de cada tipo de uso del suelo.
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo general
Elaborar un diagnóstico sobre la condición actual de los suelos del Campo Geotérmico
Cerro Prieto y el entorno en la zona agrícola del Valle de Mexicali, Baja California.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
2.2 Objetivos específicos
Actualizar el diagnóstico de la calidad de los suelos en la zona agrícola del entorno
y terrenos del Campo Geotérmico Cerro Prieto.
Identificar las condiciones edáficas de los suelos salino-sódicos mediante
indicadores físico-químicos dentro del Campo Geotérmico Cerro Prieto y el entorno
en la zona agrícola del Valle de Mexicali.
Establecer los niveles de concentración de metales pesados (Co, Cr, Ni, Cd, Pb, As,
Hg) dentro del Campo Geotérmico de Cerro Prieto y el entorno en la zona agrícola
del Valle de Mexicali.
3. ENTREGABLES FINALES
3.1 Diagnóstico de los suelos en la zona agrícola del entorno y terrenos del Campo
Geotérmico de Cerro Prieto.
3.2 Evaluación de las concentraciones de metales pesados (Co, Cr, Ni Cd, Pb, As, Hg,)
dentro del complejo Geotérmico y el entorno.
3.3 Condiciones edáficos edáficas de los suelos que den las bases para la recuperación
ambiental y de los suelos salino-sódicos.
3.4 Análisis del origen de los sulfatos en los suelos de la zona aledaña a la Planta
Geotérmica Cerro Prieto.
4. MATERIALES Y MÉTODOS
4.1 Caracterización de la zona de estudio
La zona de estudio comprende al campo geotérmico Cerro Prieto (CGCP) y su área de
influencia, se ubica en la porción centro occidente del Valle de Mexicali y en ella predomina
un clima cálido seco, muy árido con lluvias en invierno y una precipitación media anual de
55.5 a 60.4 mm (García, 2004). La temperatura presenta mínimos hasta de -7 ºC en
invierno y máximos de 54.3 ºC en verano. Los niveles de evaporación están en relación con
las fluctuaciones de temperatura en el aire y el suelo, así como por el contenido de humedad
atmosférico, variando enormemente a lo largo del año; se reporta una evapotranspiración
promedio anual de 2000 mm (IMTA, 1996).
59
El polígono de trabajo se ubica en una zona tectónica muy activa, ya que forma parte del
contacto entre la placa del Pacífico y la Norteamericana. En la zona existe un sistema de
fallas conocido como Laguna Salada–Cucapáh con orientación noroeste – sureste
(Vázquez González, 1998).
La composición litológica del Valle está dominada por materiales de depósitos del
Pleistoceno y Holoceno de dos tipos: fluviales y aluviales. Los depósitos aluviales provienen
del arrastre de materiales detríticos de la parte serrana y están constituidos por limos y
arenas de grano fino y medio de cuarzo y feldespatos. Los depósitos fluviales proceden de
los cauces más importantes dentro de la zona, principalmente los ríos Colorado y Hardy
con acumulaciones intermitentes de arcillas, limos y arenas o ambos (INEGI, 1983). La
estratigrafía superficial dentro de la zona de estudio está compuesta por unidades
sedimentarias del Cuaternario con una profundidad de 1000 a 1500 m. Esta capa superficial
incluye depósitos de ambientes deltaicos, abanicos aluviales y depósitos eólicos (Ariel
Construcciones S.A. 1967). El relieve es casi plano, en el límite oeste cuenta con una altitud
de 21 m snm y en el este con 11 m snm. Aunque la presencia del Volcán Cerro Prieto (260
m snm) origina la mayor elevación. Las unidades geomorfológicas de acuerdo a INEGI
(1983), corresponden a planicies, mesetas, terrazas y montañas.
El CGCP y sus alrededores son parte de la región hidrológica del Río Colorado cuyo
recorrido dentro del municipio tiene una longitud de 187 km. Su caudal es utilizado para
consumo humano y riego agrícola, para lo cual se tiene asignado un volumen de 1 850 234
m3/año. El sistema de drenes agrícolas cuenta con aproximadamente 1425 km, en tanto
que los canales de conducción de agua de riego tiene una extensión de 3442 km,
recubiertos con concreto hidráulico. La hidrología subterránea, tiene una recarga media
anual de 700 millones de m3 y junto con el caudal del Río Colorado, proveen al Distrito de
Riego 014 de agua para las actividades agrícolas. Se han indicado incrementos en la
salinidad proveniente del agua del Río Colorado y se estima que actualmente alcanza las
1000 ppm, con incrementos anuales de 6.4 ppm. El agua del acuífero tiene una
concentración de 1800 ppm con incremento anual de 21.8 ppm (SFE-BC, 2009).
Los tipos de vegetación y el uso de suelo dominantes en la zona son el matorral desértico
micrófilo, vegetación halófila (Tamarix sp., Pluchea sericea Conville, Atriplex sp.) matorral
de desiertos arenosos, vegetación de galería, uso del suelo habitacional, industria y
agricultura de riego (INEGI, 2001).
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
4.2. Metodología
4.2.1. Acopio de información
Para el diseño de la estrategia de muestreo, se obtuvo información procedente de los
informes de etapas previas a este estudio (Ibáñez-Huerta, & García-Calderón, 2010;
Ibáñez-Huerta, 2013), y fuentes bibliográficas externas, que permitieron delimitar los
diferentes puntos y tipos de muestreo bajo tres condiciones: muestreos superficiales,
perfiles de suelo y barrenaciones, de acuerdo a los siguientes criterios:
Proximidad con los terrenos del Complejo Geotérmico Cerro Prieto
Diversidad de los grupos de suelo determinados en fases previas
Delimitación de Unidades de Paisaje y/o tipos de uso del suelo
Niveles previos de salinidad, registrados en estudios anteriores
Estudio de las condiciones locales que propician la acumulación de sales en el suelo
(proximidad con canales de riego y drenes, depresiones ocasionadas por
movimientos tectónicos).
Figura 4-1. Delimitación de la zona de estudio Fase IV
La Figura 4-1 ilustra la ubicación de la zona de estudio, así como los transectos y nodos
de muestreo.
De acuerdo a esta redefinición, el actual polígono de estudio comprendió una superficie de
414.26 km2 cuyas coordenadas geográficas extremas se muestran en la Tabla 4-1.
Tabla 4-1. Coordenadas extremas del polígono de estudio
Coordenadas UTM ex
X Y tremas
677068.45 3579010.95
676673.88 3599233.16
660463.23 3598970.10
660814.50 3578740.83
A partir de este polígono, considerando los criterios de ubicación de los puntos de muestreo
previamente mencionados y con el manejo del Sistema de Información Geográfica Arc Gis
(V. 10.1), se diseñó cartografía digital preliminar para caracterizar las diferentes condiciones
de los puntos prospectivos de muestreo. Finalmente, se establecieron seis transectos y 25
nodos de muestreo irradiados a partir del área del CGCP, con dirección a la zona agrícola,
hasta una distancia máxima de 15 km. De lo anterior se desprende el siguiente cuadro de
coordenadas UTM y tipo de muestreo para cada nodo (Tabla 4-2).
Tabla 4-2. Localización de los puntos de muestreo
No. de
transecto Nodo
Localidad
de
referencia
(1)
Tipo de
muestreo (2)
Coordenadas UTM
X Y
1 1 Ej.
Michoacán
de Ocampo
S,B
660506 3598496
1 2 Ej.
Michoacán
de Ocampo
S 660751 3594990
1 3 Campo
Geotérmico
S 661852 3589257
63
2 4 Ej.
Michoacán
de Ocampo
S,P
662521 3592369
2 5 Ej.
Chihuahua
S 665113 3593366
2 6 Ej.
Chihuahua
S,P 667361 3595146
2 7 Ej. Polvora/
Querétaro
S,B 672078 3599099
2 8 Ej.
Michoacán
de Ocampo
S 663501 3590417
3 9 Ej. Jalapa S,B 665650 3591527
3 10 Ej. Jalapa S 671113 3594236
3 11 Ej. SLP S,B 674574 3595338
3 12 Campo
Geotérmico
S,P 664978 3585516
4 13 Ej.N.León S 669715 3588442
4 14 Ej. Nuevo
León
S,P 671590 3589615
4 15 Ejido
Tlaxcala
S 676795 3592245
4 16 Campo
Geotérmico
S 666148 3585014
5 17 Campo
Geotérmico
S 667737 3585014
5 18 Ej. Oaxaca S,B 669923 3583101
5 19 Ej. El Chimi S,P 673532 3581003
5 20 Ej. Oaxaca S 675073 3579021
5 21 Campo
Geotérmico
S,P 663576 3582867
6 22 Campo
Geotérmico
S 665157 3581030
6 23 Campo
Geotérmico
S 665828 3580268
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
10 m10 m
4 25 Campo
Geotémico
S,B 669288 3587832
6 24 Campo
Geotérmico
S 666065 3580432
(1) Se Señala de forma indicativa el nombre del ejido donde se localizó el nodo de muestreo.
(2) Tipo de muestreo S= Superficial, P= Perfil, B= Barrenación.
4.2.1.1. Toma de muestras
Muestras superficiales
Con objeto de captar la variabilidad superficial del suelo, para cada nodo de muestreo, se
estableció un esquema de toma de muestras de los primeros 30 cm del suelo con cinco
repeticiones, tomando la primera en la parte central del sitio y las cuatro restantes a una
distancia de 10 m con respecto al punto central mediante un sistema de ejes cruzados
(Figura 4-2). Para cada punto se tomó una muestra de suelo aproximada de 1 kg en bolsas
etiquetadas.
Figura 4-2. Esquema para la toma de muestras en campo
Perfiles y barrenas de suelo
De acuerdo a criterios previamente establecidos, se efectuó el levantamiento de seis
perfiles de suelo a partir del punto central de la unidad de muestreo, la descripción de
65
campo se hizo con base a Siebe et al. (2006) y FAO (2009). Para cada horizonte se
registraron sus datos morfológicos y se colectaron muestras para su análisis en laboratorio.
Adicionalmente se perforaron y tomaron muestras de seis barrenaciones con nucleador a
profundidades de 30, 60, 90 y 120 cm.
Todas las muestras fueron rotuladas, empacadas y enviadas al laboratorio para los análisis
correspondientes.
4.2.1.2. Preparación de muestras del suelo
La preparación de las muestras se realizó en la Unidad Multidisciplinaria de Docencia e
Investigación, Facultad de Ciencias-Juriquilla, UNAM y consistió en su secado a
temperatura ambiente y a la sombra; posteriormente se molieron en un mortero de madera
y tamizaron en malla de 2 mm. El suelo tamizado se almacenó en botes de polietileno para
su mejor manejo y control en el laboratorio.
Para los análisis de laboratorio se tomaron submuestras representativas en base al método
de cuarteo. Los análisis físicos y químicos se efectuaron de acuerdo a los métodos
propuestos por el manual de procedimientos de ISRIC (Reeuwijk, 1993) y a los criterios
señalados por la Norma Oficial Mexicana 021 (SEMARNAT, 2002), que establece las
especificaciones de fertilidad, salinidad y clasificación de suelos, estudio, muestreo y
análisis; así los descritos en la NOM-147 (SEMARNAT, 2007), para los metales pesados.
4.2.2 Determinación de las propiedades químicas del suelo
4.2.2.1 Salinidad
Las sales solubles del suelo son aquellas que presentan mayor solubilidad en relación al
yeso y son evaluadas a partir de la determinación de los cationes y aniones en el extracto
de la pasta de saturación, siguiendo los procedimientos de la NOM-021 (SEMARNAT 2002).
A continuación se describe brevemente el método de extracción:
Preparación de la pasta de saturación
Se preparó mezclando 250 g (±1 g) de suelo y agua destilada, la cual se agregó hasta llevar
al suelo a punto de saturación. Posteriormente, las pastas se dejaron reposar durante 24 h
y previo a su filtrado se tomó una submuestra para determinar el contenido de humedad. El
filtrado se realizó al vacío y el extracto fue almacenado en tubos de 50 mL para los análisis
siguientes. Para efecto de control de calidad se adicionó a cada lote de muestras dos
blancos con agua destilada para determinar su pH y conductividad eléctrica en las pruebas
de referencia.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
A los extractos de saturación de cada muestra se midió el pH con un Potencíometro marca
Thermo Scientific modelo Orión Star A211 y la Conductividad Eléctrica (CE) con un
Conductímetro Marca Thermo Scientific, modelo Orión Star A212.
Porcentaje de Sodio Intercambiable (PSI) y RAS
El Porcentaje de Sodio Intercambiable (PSI) y el Rango de Adsorción de Sales (RAS), son
índices para evaluar el grado de salinidad y/o sodicidad de los diferentes órdenes de suelos
y se calcularon a partir de la concentración de los cationes solubles (Richards, 1985).
Una vez hechas las determinaciones de CE y PSI se procedió a clasificar las muestras de
suelo de acuerdo a los criterios establecidos por Aceves (1989), que se muestran en la
Tabla 4-3.
Tabla 4-3. Rangos y clases de Conductividad Eléctrica y PSI.
Clasificación Intervalos
CE(dS/m) PSI Efectos sobre las plantas
Suelos salinos
Ligeramente salinos 2-4 Altera rendimientos sensibles
Medianamente salinos 4-8 Mayoría de los cultivos reducen su
rendimiento
Fuertemente salinos 8-12 Solo cultivos tolerantes
Extremadamente
salinos
>12 No apto para cultivos convencionales
(Plantas halófilas)
Suelos sódicos
Ligeramente sódicos 7-15 Reducción de la producción de 20 a 40%
en suelos arcillosos
Medianamente sódicos 15-20 Reducción del 40 al 60%
Fuertemente sódicos 20-30 Reducción de producción del 60 al 80%
Extremadamente
sódicos
<30 Reducción a más de 80%
Fuente: (Bohn et al., 1985; Aceves, 1989; Richards, 1985).
67
4.2.2.2 Iones solubles
Los iones solubles del suelo fueron evaluados a partir de la cuantificación de los aniones y
cationes, en el extracto de la pasta de saturación, basándose en la NOM-021 (SEMARNAT,
2002). Para lo cual, cada uno de los extractos se dividió en dos fracciones:
Cationes solubles.
Corresponden a la primera fracción. Inicialmente se agregaron cristales de timol para evitar
el desarrollo microbiano; a los blancos se le agregaron los mismos reactivos (blanco
reactivo). A partir de este extracto se cuantificaron los siguientes cationes: calcio (Ca),
magnesio (Mg), potasio (K) y sodio (Na). Cabe mencionar que de acuerdo a la
concentración de cada catión, eventualmente fue necesario preparar diluciones del extracto
original. Para evitar interferencias, se utilizaron como supresantes al Lantano (La) en una
solución 0.5% y el Cs al 0.1%.
La cuantificación de Ca y Mg solubles se realizó en el Espectrómetro de Absorción Atómica
en un equipo PinAAcle 900H de Perkin Elmer. Las determinaciones de K y Na se realizaron
con un Flamómetro (Flame Photometer) Sherwood modelo 360. Los análisis se realizaron
en el Laboratorio de Edafología Ambiental, del Instituto de Geología, UNAM.
Las curvas de calibración utilizadas para los diferentes cationes fueron:
Ca: 0, 1.00, 2.00, 3.00 y 4.00 mg/L
Mg: 0, 0.100, 0.200, 0.300 y 0.400 mg/L
K: 0, 0.50, 1.00, 1.50 y 2.00 mg/L
Na: 0, 0.50, 1.00, 2.00, 3.00 y 4.00 mg/L
Aniones Solubles.
La segunda fracción del extracto de saturación, se preparó con 1 gota de hexametafosfato
de sodio al 0.1% para prevenir la precipitación de los carbonatos; así como cristales de
timol, además de los blancos reactivos por cada lote. En el análisis se incluyeron los
Fluoruros (F-), Bicarbonatos (HCO3-), Cloruros (Cl-), Bromuros (Br-), Nitratos (NO3
-1),
Sulfatos (SO4-2), y Carbonatos (CO3
-2).
La cuantificación de los F-, Cl-, Br-, NO3-1, SO4
-2, se realizó por medio de la técnica de
Cromatografía de Iones, con detección conductimétrica (mg/L). Con respecto a HCO3- y
CO3-2, se determinaron por titulación potenciométrica. Los análisis se realizaron en el
Laboratorio de Cromatografía, del Instituto de Geología, UNAM.
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en Mexicali, Baja California. Fase IV
La validación del método consistió en la preparación de las curvas con una disolución
multianiónica trazable al NIST (high-purity standards de 100 mg/L) y por cada 10 muestras
problema se analizó una muestra control que permitió evaluar la respuesta del equipo para
todos los aniones. El CV de este estándar control fue menor al 3%. La Tabla 4-4 indica los
estándares de trabajo:
Tabla 4-4. Límites de detección y análisis de regresión para aniones-
Anión
Límite de
detección
instrumental
(mg/L)
Coeficiente de
correlación (r)
Intervalo lineal
(mg/L)
F- 5 0.9998 10-100-
HCO3 25 0.9993 50-1000
Cl- 5 0.9999 10-100
Br- 5 0.9997 10-100-1
NO3 10 0.9995 15-100-2
SO4 20 0.9998 25-100
4.2.2.4 Metales pesados
Preparación de la muestra
Para la digestión de las muestras se realizó una segunda molienda, por lo que fue necesario
tomar una submuestra representativa a partir de su cuarteo, repitiendo el método hasta
conseguir un tamaño de muestra de 5 g de suelo. Este material se molió en un mortero de
ágata con el fin de homogeneizar la muestra y aumentar su área de superficie. Finalmente
el suelo se almacenó en pequeños recipientes de polietileno hasta su análisis.
Digestión de las muestras
La digestión de las muestras de suelo se realizó por lotes. Un lote de muestras comprendió
14 unidades que equivalieron al número de vasos, capacidad máxima del microondas, de
las cuales once correspondieron a muestras de suelos. El tubo doceavo del lote
correspondió a un duplicado seleccionado al azar; en la treceava posición se incluyó un
blanco del método (blanco reactivo), con el fin de descartar posibles contaminaciones
durante la preparación de las muestras. En la última posición (catorce) se colocó un material
de referencia certificado (de suelo con clave SRM 2709, NIST National Institute of Standard
69
& Technology), el cual se utilizó para dar certeza al método. Por lo tanto las tres últimas
muestras correspondieron a las muestras de control del método.
Se corrieron 17 lotes hasta digerir 183 muestras de suelo y sus correspondientes muestras
control, por lo que las digestiones se elevaron a 231 muestras. Las repeticiones sirvieron
para comparar los valores de los blancos y de los porcentajes de recuperación del estándar
de referencia certificado San Joaquin Soil 2709, NIST, con lo cual se aseguró la precisión
de las lecturas y se validó la calidad del método.
Para preparar las muestras de un lote, se tomó una cantidad de 0.3 g de muestra,
incluyendo el estándar de referencia certificado San Joaquin Soil 2709, NIST. Todo el lote
fue sometido a una pre-digestión por una hora con 5ml de ácido nítrico (HNO3) re-destilado,
y 1 ml de ácido fluorhídrico (HF), con la finalidad de hacer una degradación previa de la
materia orgánica y de la sílice y producir la salida de gases que se pudieran generar en el
proceso de digestión ácida dentro del horno de microondas, evitando con ello posibles
accidentes. Durante el tiempo de pre-digestión, las muestras se agitaron manualmente
cada 15 min.
Posteriormente, se sometieron a digestión ácida (EPA 3051) en un horno de microondas
(marca CEM modelo MarsX). Las condiciones de rampeo bajo las cuales se operó el horno
de microondas para la digestión se muestra en la Tabla 4-5.
Tabla 4-5. Condiciones del horno de microondas para la digestión
de muestras de suelo
Rampeo W Potencia
%
Tiempo
Min
Presión
PSI
Temp.
ºC
Mantenimiento
Min
1 1200 100 15:00 0120 170 00:00
2 1200 100 5:00 0120 185 05:00
3 1200 0 5:00 0120 185 01:00
4 1200 100 10:00 0120 185 00:00
5 1200 100 7:00 0120 195 15:00
Una vez terminada la digestión, se dejó enfriar la muestra hasta alcanzar una temperatura
ambiente de aproximadamente 25ºC. Posteriormente se vertieron los digestos en tubos de
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plástico de 50 ml (Corning), se les agregó 1ml de (H3BO3) saturado para neutralizar el ácido
fluorhídrico y se aforaron con agua desionizada a un volumen de 25 mL. Las muestras
líquidas se filtraron en filtros de nitrocelulosa con una porosidad de 0.22 µm.
Las muestras se cuantificaron con Espectro de Absorción Atómica, Marca Perkin Elmer
modelo Analyst 800 por el método de Flama para el Plomo (Pb), Niquel (Ni), Cromo (Cr) y
Cobalto (Co) y por el método de Horno de grafito el Cadmio (Cd). Los análisis se realizaron
en la Unidad de Análisis Ambiental, de la Facultad de Ciencias, UNAM.
Tabla 4-6. Límites de detección y porcentaje de recuperación del estándar de
referencia certificado San Joaquín Soil 2709, NIST.
Plomo Niquel Cromo Cobalto Cadmio Arsénico Mercurio
LD
mg/L 0.172 0.174 0.231 0.127 0.003 1.633 0.015
%Rec 108.4 101.8 90.8 108.80 105.0 46.77 62.14
LD = Límite de detección. % Rec= Porcentaje de recuperación
Tanto el Arsénico (As) como el Mercurio (Hg) se analizaron en un laboratorio certificado
―Laboratorios ABC, Química Investigación y Análisis‖. Para ambos, se utilizó el método
analítico de espectrometría de absorción atómica (Semarnat, 2007). En el As se requirió el
generador de hidruros de flujo continuo y se utilizó como reductor el NaBH4, en el proceso
de formación del hidruro (sección B.3.1.3) y para el Hg el vapor frío (sección B.3.1.4).
Una vez obtenidas las concentraciones, fueron evaluadas de acuerdo a las concentraciones
de referencia establecidas dentro de la NOM-147 para metales pesados en suelo
(SEMARNAT, 2007), (Tabla 4-7).
71
Tabla 4-7. Concentraciones de referencia totales para metales pesados en suelo
Contaminante
Uso agrícola
/residencial
/comercial (mg/kg)
Uso industrial
(mg/kg)
Arsénico 22 260
Bario 5400 67000
Berilio 150 1900
Cadmio 37 450
Cromo hexavalente 280 510
Mercurio 23 310
Níquel 1600 20000
Plata 390 5100
Plomo 400 800
Selenio 390 5100
Talio 5.2 67
Vanadio 78 1000
Fuente: NOM-147-SEMARNAT (2007).
4.2.2.5 Isótopos de Azufre (34S) y Oxígeno (18O)
La relación 34S/32S se determinó en los sulfatos solubles del suelo. El procedimiento de
precipitación y recuperación de los sulfatos se llevó a cabo en el Laboratorio de Química
Analítica del Instituto de Geofísica, UNAM. Con el método citado por Dold & Spangenberg
(2005) y Smuda et al. (2008).
Las muestras de suelos se saturaron con agua en equilibrio con CO2 (pH 5.5 ±0.2), en
proporción 1:20 (muestra: agua) por 18 h a 200 RPM, y separando el suelo por filtración
con Whatman® No. 4 y posteriormente con membranas de celulosa de 045µm. Los cuales
se sometieron a acidificación pH<2 (HCl ultrapuro), este último para eliminar los carbonatos,
por el método de ebullición-agitación. A continuación, se preparó una solución de BaCl2
hidratado (ultrapuro) en agua miliQ. Los sulfatos disueltos en el extracto de saturación, se
precipitaron con el BaCl2 en exceso, de tal manera que el sulfato disuelto precipitara como
BaSO4. El precipitado de sulfatos se filtra y se elimina el exceso de Cloruros, secándolos
en estufa a 75ºC. Finalmente se vertieron en viales de plásticos perfectamente sellados y
rotulados.
La determinación del 34S se llevó a cabo en la Universidad de Arizona, USA (Laboratory os
Isotope Geochemistry, Departament of Geoscience). El 34S fue medido en SO2 gas en un
espectrómetro de masas (Thermo Quest Finnigan Delta PlusXL), en relación con un flujo
continuo de gas. La combustión de las muestras fue a 1030 ºC con CO2 y V2O5 usando un
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analizador elemental Costech, acoplado al espectrómetro de masa. La normalización se
basó en los estándares de referencia internacional OGS-1 y NBS 123. La calibración fue
linear en el intervalo de -10 to +30 por mil. La precisión se estimó en ± 0.15 o mejor (1s),
con base a las normas internas repetidas.
El d18Odel sulfato fue medido en CO gas en un espectrómetro de masas (Thermo Electron
Delta V), en relación a un flujo continuo de gas. La combustión de las muestras fue a 1350
ºC con un exceso de C usando un analizador elemental Thermo Finnigan acoplado al
espectrómetro de masas. La normalización se basó en los estándares de referencia
internacional OGS-1. La calibración fue linear en el intervalo de -10 to +30 por mil. La
precisión se estimó en ± 0.3 por mil o mejor (1s), con base a las normas internas repetidas.
5.2.3 Diseño de cartografía digital
Para cartografiar la variabilidad espacial de los parámetros químicos del suelo, se empleó
la técnica de interpolación con la media ponderada por el inverso de la distancia (IDW por
sus siglas en inglés); lo anterior se realizó mediante la plataforma del Sistema de
Información Geográfica Arc Gis v. 10.1(ESRI, 2012). La técnica de interpolación IDW asume
que los objetos que están más cerca son más parecidos en características que aquellos
que se sitúan a mayor distancia, por lo que para predecir el valor de un punto que no ha
sido muestreado, se utilizan los valores de los puntos muestreados que están cercanos a
éste. A medida que la distancia se hace más grande, la influencia de un punto decrece
exponencialmente (Moreno-Jiménez, 2006). Aplicaciones similares para el estudio espacial
mediante este sistema de interpolación han sido reportadas con resultados satisfactorios
(Segura-Castruita et al., 2014). Mediante este método se generaron mapas de variabilidad
espacial para las siguientes variables del suelo: pH, C.E., PSI, Sulfatos, Cloruros, SAR,
Plomo, Níquel, Cromo, Cobalto, Cadmio, Arsénico y Mercurio.
4.2.4 Análisis estadístico
Se obtuvieron los valores promedio y de desviación estándar para cada sitio en cada uno
de los parámetros evaluados.
Para evaluar el efecto del sitio en cada uno de los parámetros del suelo, se realizó un
análisis de varianza de una vía (ANOVA), cuando se detectaron diferencias significativas,
se realizó la prueba post hoc de Tukey (p<0.05). Posteriormente se realizó un análisis de
clúster para entender el agrupamiento de los sitios de acuerdo con las variables
73
edafológicas, utilizando medias no pareadas (UPGMA) como método de agrupamiento y la
r de Pearson como distancia. Todos los análisis se realizaron mediante el programa
Statistica v. 7 (StaSoft Inc, 2005).
Dada la alta correlación entre varios parámetros, se realizó un análisis de componentes
principales (ACP) a fin de reducir la dimensionalidad y redundancia de las variables
analizadas y poder analizarlas mejor (Hotelling, 1933). Se obtuvieron los eigenvalores de
los principales factores obtenidos mediante el análisis, así como las gráficas biplot para
representar la distribución de los sitios y puntos de muestreo de acuerdo a su relación con
los factores obtenidos.
5. RESULTADOS
5.1 Génesis y diversidad geografía de los suelos del entorno del CGCP
El presente estudio tiene como antecedente inmediato los diagnósticos de suelos
realizados por este grupo de trabajo para la zona de estudio en las fases I y II. Cabe resaltar
que en ambas ocasiones se empleó el Sistema de Clasificación de Suelos de la World
Reference Base en su versión al año de 2007 (IUSS Working Group WRB, 2007).
Considerando las múltiples adecuaciones que ha presentado este sistema en los años
posteriores, para la versión actual del estudio se optó por emplear la versión 2014, (IUSS
Working Group WRB, 2014), con la cual se pretende que a partir de su la inclusión en la
leyenda de suelos, integrar el máximo posible de descriptores de los procesos que tienen
lugar en cada suelo.
Una vez culminados los trabajos y análisis de campo y laboratorio, se procedió a interpretar
la información obtenida aplicando el sistema WRB, 2014, indicando la presencia de cuatro
grupos de suelos de referencia (GSR): Vertisoles, Solonchaks, Solonetz y Fluvisoles. La
leyenda completa y ubicación dentro de la zona de estudio se muestra en la Figura 5-1 y
los diferentes calificadores primarios y secundarios se justifican dentro del apartado
respectivo para cada grupo de suelos. Adicionalmente, es posible obtener mayor
información con las descripciones de campo contenidas en el Anexo I de este documento.
Figura 5-15. Localización y clasificación de los perfiles de suelo
5.1.1 Primer grupo de suelos: Vertisoles
El grupo de suelos de los Vertisoles se ubica preferencialmente en la porción centro y sur
de la zona de estudio, limítrofe con los terrenos del CGCP. Este grupo se caracteriza
principalmente por su alto contenido de arcillas expandibles que en función del contenido
de humedad experimentan ciclos de expansión – contracción. Esta condición favorece la
formación de grietas profundas y el desplazamiento de materiales superficiales hacia las
capas internas del suelo (WRB, 2014; Deckers et al., 2001a). El uso actual de la mayoría
de estos suelos es agrícola, con rendimientos (Judkins, 2010) . Su condición arcillosa,
predispone mayor dificultad para la labranza por la dureza del suelo y por su lento desalojo
de agua interna debido a su drenaje deficiente: Dentro de este grupo solo se tiene un perfil
representativo localizado en las coordenadas UTM 11 N 0662521 O; 3592369 N,
aproximadamente a dos km noreste de la laguna de evaporación del CGCP. De acuerdo a
la clasificación WRB, 2014 (IUSS Working Group WRB, 2014), la leyenda de suelos para
el perfil descrito de este grupo es la siguiente: Calcic Sodic Vertisol (Aric).
5.1.1.1 Propiedades morfológicas
En superficie, se encuentra una capa de arado de al menos 30 cm de profundidad, lo que
le confiere el calificativo de segundo orden (Aric). Los colores en húmedo en el perfil varían
entre pardo (7.5 YR 7/2) y pardo y pardo oscuro (7.5YR 7/4), denotando contenidos medios
de materia orgánica; la textura dominante es arcillosa hasta los 95 cm, variando en
contenido de arcillo limosa y arcillo arenosa en los horizontes inferiores. La estructura en
los diferentes horizontes está dominada por bloques subangulares de tamaño medio y
desarrollo muy fuerte con consistencia muy plástica y adhesiva cuando se les humedece.
Son comunes los revestimientos y las superficies de fricción entre los 60 y 80 cm. Presenta
una reacción fuerte a carbonatos en todo el perfil y dada la escasa actividad biológica en
superficie, es poca la presencia de raíces, principalmente finas. La tabla 5-1 muestra los
datos completos de las propiedades morfológicas para este grupo.
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en Mexicali, Baja California. Fase IV
Tabla 5-8. Propiedades morfológicas del grupo de los Vertisoles
Perf
il
Hor
.
Prof.
(cm)
Colo
r
Textu
ra
a
Estruct
ura
b
Rocas
(%) Rasgos
ped. c
Raíc
es
d
Por
os
e
CO3
-2
f
Nod
o 4
Ap 0-25 7.5Y
R
7/2
R Tg 0 0 1f 2f M,F
Btk
1
25-60 7.5Y
R
7/3
R BSAmg 0 0 1f 1f
Btk
2
60-80 7.5Y
R
6/3
R BSAm,g 0 Rc,Vm 0 1f
Btk
3
80-95 7.5Y
R
5/4
R M 0 M1,2 1f 1f F
BCk 95-
120
7.5Y
R
7/3
RL BSAg 0 Mp;Rc1,2 1f 1f F
BCk
2
120-
135
7.5Y
R
8/3
RA BSAg Vp, Rc1,2 1f 1f F
CB > 135 7.5Y
R
7/3
CA BSAm,g 0 0 0 0 F
a- CA-franco arenoso, CRL-franco arcillo arenoso, CR-franco arcilloso, RA-arcillo arenosa, RL-arcillo-
limoso, R-arcilloso b- G-granular, T-terrones, BSA-bloques subangulares, BA-bloques angulares, L- Laminar, M-masiva. f-
finos; m-medios; g-gruesos c- 0-sin rasgos, R-revestimientos, V-venaciones, N-nódulos, M- Moteados. p-pocos; c-comunes; m-
muchos. 1-hierro, 2-manganeso, 3 carbonatos; 4-arcillasd- 0- sin raíces,1-pocas, 2-comunes, 3-muchas; mf-muy finas; f-finas; m-medias; g gruesase- 0- sin poros, 1-pocos, 2-comunes, 3-muchos; mf-muy finos; f-finos; m-medios; g gruesosf- N-nula, M-moderada, F-fuerte, MF-muy fuerte.
77
5.1.1.2. Iones solubles
La relación de cationes solubles es: Na+>Ca++>Mg++>K+. Los rangos de las concentraciones
de Na+ en el perfil varían entre 2886 y 5838 mg/L, considerados como altos, lo que le
confiere el calificativo de primer orden Sodic en su leyenda. Los rangos en las
concentraciones para el Ca++ varían de 338 a 902 mg/L, igualmente elevados, por lo que el
segundo calificativo de primer orden en la leyenda es Calcic. Una característica común en
la distribución de los aniones solubles radica en que su concentración máxima se sitúa en
el horizonte localizado de 60 a 80 cm, lo que se puede atribuir al elevado contenido de
arcillas expandibles, que al mezclarse en el proceso de expansión y contracción,
redistribuyen los iones en todos los horizontes del suelo (Deckers et al., 2001a ). Por lo que
respecta a los aniones la relación en cuanto a concentración es Cl-1>SO4-2>HCO3
-1 y su
comportamiento sigue un patrón irregular dentro del perfil, destacando el hecho de que las
máximas concentraciones, también se encuentran entre los 60 y 80 cm de profundidad. La
elevada concentración de cloruros, sodio y sulfatos, de acuerdo a Flynn (2015), supone una
condición de vulnerabilidad para el desarrollo de los cultivos. Mayor información de este
apartado se presenta en la Tabla 5-2.
Tabla 5-9. Iones solubles para el grupo de los Vertisoles - -1 -1 -2
Perfil Hor. Prof. Ca2+ Mg2+ K+ Na+ HCO3 Cl NO3 SO4
cm mg/L -1
Nodo 4 Ap 0-15/25 824.0 293.6 89.5 2886.0 365.4 3870.8 729.2 2377.0
Btk1 15/25-60 553.5 258.6 40.5 3646.0 84.3 3133.0 136.8 4134.9
Btk2 60-80 902.0 322.6 319.5 5294.0 112.4 6213.8 64.6 3217.5
Btk3 80-95 338.6 169.6 37.5 3086.0 84.3 2568.4 75.5 3228.3
BCk 95-120 474.0 185.1 34.5 3006.0 56.2 3013.3 71.9 3452.8
BCk2 120-135 637.0 299.6 49.5 5838.0 84.3 5060.2 72.1 2656.2
CB >135 477.0 259.6 51.5 5638.0 140.6 5703.3 45.3 1594.4
5.1.1.3. Indicadores de salinidad
El pH de estos suelos presenta valores de pH entre 7.75 y 8.2, confiriéndole un carácter de
moderadamente alcalino. Sus conductividades eléctricas indican valores mayores de 12 dS
m-1, condición restrictiva para plantas poco o moderadamente tolerantes a la salinidad, sin
embargo es un grupo con los menores valores en este parámetro (7.8 a 15.8 dS m-1). El
PSI en todas las profundidades supera ampliamente al 15 %, los valores registrados a
través de perfil se encontraron en el rango de 7.9 a 14.4), (Tabla 5-3).
Informe Final
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Tabla 5-10. Indicadores de salinidad del grupo de los Vertisoles N4
Perfil Hor. Prof.
cm
pH CE
dS m-1
RAS PSI
Nodo 4 Ap 0-15/25 8.24 13.9 122.1 64.1
Btk1 15/25-60 8.19 14.3 180.9 72.6
Btk2 60-80 8.05 21.1 213.9 75.9
Btk3 80-95 7.75 11.7 193.6 74.0
BCk 95-120 8.06 11.8 165.6 70.8
BCk2 120-135 8.00 17.8 269.8 79.9
CB >135 7.95 17.4 293.8 81.2
CE – Conductividad Eléctrica RAS – Relación de Adsorción de Sodio, PSI – Porcentaje de Adsorción de
Sodio.
5.1.1.4 Metales pesados
La concentración de metales pesados tiene el siguiente orden: Cr>Ni> Pb>Co>Cd>Hg>As.
El As únicamente fue detectado en las profundidades de 25-60 y 95-120 cm. En ningún
caso se observa un patrón definido en las concentraciones dentro del perfil y en ningún
caso se superan las concentraciones establecidas por la NOM-147 (SEMARNAT, 2007),
para los diferentes usos de suelo. La Tabla 6-4 integra las concentraciones totales para los
metales pesados en el perfil.
Tabla 5-11. Metales pesados para el grupo de los Vertisoles N4
Perfil Hor. Prof.
cm
Pb Cd Cr Co
mg kg-1
Ni As Hg
Nodo 4 Ap 0-25 22.60 0.31 58.62 10.85 42.51 ND 0.02
Btk1 25-60 28.57 0.36 70.56 12.44 54.86 2.92 0.04
Btk2 60-80 24.03 0.34 70.92 12.08 53.62 ND 0.06
Btk3 80-95 21.05 0.37 75.24 10.93 48.37
BCk 95-120 22.16 0.36 67.17 10.45 51.86 4.96 0.04
BCk2 120-135 14.07 0.21 42.71 9.65 40.41 ND 0.03
CB >135 13.60 1.19 41.60 9.89 39.38 ND 0.04
79
5.1.2. Segundo grupo de suelos: Fluvisoles
Los Fluvisoles son suelos azonales y genéticamente suelos jóvenes que se desarrollan a
partir de depósitos aluviales, lacustres y marinos. Muchos Fluvisoles bajo condiciones
naturales se inundan periódicamente. Dentro de la zona de estudio, los Fluvisoles están
distribuidos hacia la porción Noreste-Este del Valle en la proximidad con el cauce del Río
Colorado. El perfil tipo para este grupo de suelos dentro de la zona se ubica en las
coordenadas UTM 11S 671590 O; 3589615 N. aproximadamente a 2 km noreste del Ejido
Nuevo León y su clasificación completa (IUSS Working Group WRB, 2014) es: Sodic
Orthofluvic Fluvisol (Loamic, Protocalcic).
5.1.2.1. Propiedades morfológicas
El desarrollo del perfil muestra evidencia de estratificación y débil diferenciación de
horizontes, rasgo distintivo de los Fluvisoles; los colores no muestran gran variación entre
horizontes y se sitúan entre (7.5 YR 5/3) y (7.5 YR 7/3). Las texturas varían de franco
limosas a franco arenosas, lo que le confiere el calificativo de segundo orden (Loamic).
Presenta una estructura granular en superficie y de bloques subangulares en profundidad
con desarrollo moderado a débil. La reacción a carbonatos varia de fuerte a muy fuerte
(Protocalcic). Sin presencia de fragmentos rocosos y pocas raíces en el horizonte
superficial del perfil del suelo. Presencia de venaciones y nódulos de carbonatos (Tabla 5-
5).
Tabla 5-12. Propiedades morfológicas del grupo de los Fluvisoles
Perfil Ho
r.
Prof.
(cm)
Color Textu
ra
Estruc
tura
Roca
s (%)
Rasgos
ped.
Raíc
es
-Poros CO3
e 2
a b c d f
Nodo
14
Ap
1
Ap
0-20
20-50
7.5YR
5/3
7.5YR
CL
CL
Gfg
BSAm
0
0
0
0
2f
1f
1f
1f
F
MF
2
C 50-75
5/4
7.5YR CA Lg 0 Vp, Np 1m 2m MF
2B 75-110
6/4
7.5YR CL BSAg 0 Rp1, Np 0 1f F
w1
2B 110-135
7/3
7.5YR CL BSAg 0 Nc,Rc1 0 2m MF
w2 7/2
2C > 135 7.5YR
7/3
CA BSAg 0 0 0 1f N
a CA-franco arenoso, CRL-franco arcillo arenoso, CR-franco arcilloso, RA-arcillo arenosa, RL-arcillo-
limoso, R-arcilloso
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
b G-granular, T-terrones, BSA-bloques subangulares, BA-bloques angulares, L-Laminar, M-masiva. f-
finos; m-medios; g-gruesos c 0-sin rasgos, R-revestimientos, V-venaciones, N-nódulos, M-Moteados. p-pocos; c-comunes; m-
muchos. 1-hierro, 2-manganeso, 3 carbonatos; 4-arcillas d Sin raíces,1-pocas, 2-comunes, 3-muchas; mf-muy finas; f-finas; m-medias; g gruesas e Sin poros, 1-pocos, 2-comunes, 3-muchos; mf-muy finos; f-finos; m-medios; g gruesos f N-nula, M-moderada, F-fuerte, MF-muy fuerte.
5.1.2.1. Iones solubles
La secuencia en las concentraciones de los cationes solubles es: Na+>Ca++>Mg++>K+. Los
rangos de concentración de Na+ fluctúan entre 246 y 921 mg/L, con una ligera tendencia a
incrementarse a mayor profundidad. Para el Ca++ las concentraciones varían de 133 a 439
mg/L, mientras que para el Mg++ los valores extremos oscilan entre 51 y 262 mg.L-1. Para
el K+ se registran concentraciones entre 12 y 35 mg/L. Para los aniones, la secuencia de
concentración es SO4-2> Cl-1> HCO3-1 con límites mínimos para los tres en el horizonte de
20 a 50 cm. En el horizonte subsuperficial (20 a 50 cm) se advierte la concentración más
baja en la mayoría de los iones, lo que pudiera estar supeditado a su iluviación ante la
aplicación frecuente de riego (Tabla 5-6).
Tabla 5-13. Iones solubles para el grupo de los Fluvisoles
Perfil Prof
cm Ca2+ Mg2+ K+ Na+
mg/L
- HCO3 Cl-1
-1 NO3
-2 SO4
Nodo 14 0-20 318.7 122.8 34.9 681.6 196.8 702.5 127.6 949.3
20-50 133.0 51.3 12.1 246.4 140.6 141.9 40.8 558.3
50-75 439.2 188.3 14.3 681.6 28.1 330.2 ND 2265.5
75-110 415.8 244.8 13.1 741.6 84.3 339.1 ND 2506.3
110-135 428.3 262.8 13.3 921.6 112.4 424.8 ND 2751.4
>135 249.8 153.8 10.1 841.6 84.3 403.0 ND 1681.1
5.1.2.3. Indicadores de salinidad
El valor de pH para el perfil tipo de este grupo es fuertemente alcalino (8.3-8.64), la CE es
la más baja registrada para todos los suelos (<5.3 dS m-1). El PSI es mayor a 15 (26.8 –
81
46) lo que le da el calificador de primer orden Sodic en su clasificación. La vocación
eminentemente agrícola de este suelo predispone la aplicación constante de láminas de
riego que mantienen baja la CE, no obstante los elevados contenidos de sodio
intercambiable pudieran generar condiciones adversas para algunos cultivos (Tabla 5-7).
Tabla 5-14. Indicadores de salinidad para el grupo de los Fluvisoles
Perfil Prof
cm
pH CE
dS m-1
RAS PSI
Nodo 14 0-20 8.64 4.1 45.9 39.9
20-50 8.74 1.8 25.7 26.8
50-75 8.31 4.4 38.5 35.7
75-110 8.48 4.9 40.8 37.1
110-135 8.29 5.3 49.6 41.8
>135 8.43 4.2 59.2 46.3
CE – Conductividad Eléctrica; RAS – Relación de Adsorción de Sodio; PSI – Porcentaje de
Adsorción de Sodio
5.1.2.4. Metales pesados
La concentración de metales pesados tiene el siguiente orden: Cr>Ni> Pb>Co>Cd>Hg>As.
El As no fue detectado a ninguna profundidad. En ningún caso se observa un patrón
definido en las concentraciones dentro del perfil. Destaca el hecho de que la profundidad
de los 75-110 cm mantiene las concentraciones más altas de metales pesados, aunque en
ningún caso se superan las establecidas por la NOM-147 (SEMARNAT, 2007) para los
diferentes usos de suelo. La Tabla 5-8 integra las concentraciones totales para los metales
pesados en el perfil.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Tabla 5-15. Metales pesados para el grupo de los Fluvisoles
Perfil Prof
cm
Pb Cd Cr Co
mg/Kg
Ni As Hg
Nodo 14 0-20 31.74 0.38 62.00 11.29 38.27 ND 0.04
20-50 30.04 0.36 61.58 11.08 40.68
50-75 30.11 0.32 50.49 7.87 20.67 ND 0.04
75-110 39.57 0.43 64.94 10.64 42.64 ND 0.05
110-135 19.86 0.30 52.01 8.91 28.11 ND 0.04
>135 10.37 0.15 37.70 5. 25.06 ND 0.03
5.1.3. Tercer grupo de suelos: Solonchaks
El término Solonchak hace referencia al grupo de suelos cuya característica común es
poseer una elevada concentración de sales solubles, generalmente están supeditados a
zonas áridas y semiáridas donde la evapotranspiración es intensa a lo largo del año y la
cristalización de las sales tiene lugar a diferentes profundidades. Dentro del grupo se
encontraron 3 perfiles cuya leyenda y características generales son las siguientes:
Nodo 6 Calcic Sodic Gleyic Solonchak (Chloridic, Evapocrustic, Hypersalic)
Coordenadas UTM: 11S 667361 O; 3595146 N. Corresponde a un suelo anteriormente
agrícola, actualmente en abandono debido a los elevados contenidos de sales. Situado
junto al borde de un canal de riego y rodeado de campos agrícolas. En superficie presenta
una costra salina mayor a 2 cm de espesor por evaporación lo que define el calificador
secundario Evapocrustic.
Nodo 12: Sodic Solonchak (Chloridic, Evapocrustic, Hypersalic, Protocalcic,
Prototechnic, Transportic). Coordenadas UTM 11S 664978 O; 3585516 N. Perfil situado
dentro de las instalaciones del CGCP. EN la capa superior se han depositado materiales
exógenos como gravas (Prototechnic) y fragmentos grandes de concreto (Transportic)
para estabilizar el terreno. En superficie presenta una costra salina mayor a 2 cm de
espesor por evaporación lo que define el calificador secundario Evapocrustic.
83
Perfil Hor Prof Color Textu Estruct Roca Rasg Raíc Poro CO3 -2-
Nodo 21. Calcic Sodic Solonchak (Chloridic, Puffic, Hypersalic) Coordenadas UTM:
11S 663576 O; 358867 N. Perfil situado dentro de las terrenos del CGCP, en la porción sur,
cercano a los depósitos de salmuera. Sustenta escasos remanentes de matorral halófito y
en superficie presenta una costra hinchada por cristales de sales, lo que le confiere el
calificador secundario de Puffic.
5.1.3.1. Propiedades morfológicas
Los colores de estos suelos varían de ligeramente pardos a pardo oscuros denotando bajos
contenidos de materia orgánica en todo el perfil. Predominan las texturas medias y finas,
aunque en el perfil N12 se advierten rasgos de discontinuidad por su manejo debido a la
introducción de artefactos y fragmentos gruesos de concreto. Como se ha mencionado,
superficialmente, estos suelos presentan encostramientos salinos con una consistencia
moderada a fuerte, seguidos de estructuras granulares y/o laminares, en tanto que a mayor
profundidad predominan los bloques subangulares medios y gruesos.
Dada la escasa actividad biológica en superficie que registran estos suelos, no se advierte
la presencia de raíces. Es muy frecuente la presencia de nódulos y venaciones cuya
reacción al HCl es muy fuerte, (Calcic), lo que denota una intensa migración y
redepositación de carbonatos secundarios hacia capas inferiores. Mayores detalles se
encuentran en la Tabla 5-9 y en el Anexo I.
Tabla 5-16. Propiedades morfológicas del grupo de los Solonchaks
(cm) ra
a
ura
b
s (%) os
ped.
c
es
d
s
e
f
Nodo 6 A1 0-10 7.5YR RL G,T 0 0 0 1f MF
6/3
A2 10-20 7.5YR CRL BSAg 0 Nc2 0 Cf MF
5/3
Bwk 20-35 7.5YR CR BSAm 0 Vp 0 Cf MF
1 5/4
Bwk 35-55 7.5YR CRL BSAf 0 Rp1,2 0 Cf MF
2 5/3
Btk1 55-65 7.5YR
5/3
2Btk 65-100 7.5YR
R
R
BSAm
BSAm,g
0
0
Nc,Rc
4
Vm,
0
0
Cf
Cm
MF
MF
2 6/2 Rc1,2
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
CB > 100 7.5YR
7/3
CA BSAg 0 Nc,
Rp1
0 Cf F
Nodo
12
Ap1 0-5 7.5YR
3/4
RA Lf 10 Vc 0 Pf M
Ap2 5-15 7.5YR
3/2
R BSAf 8 Vc 0 Pf M
AC 15-35 7.5YR
7/4
AC BSAm 5 Rc1 0 Cf M
2Bn
a1
35-85 7.5YR
5/2
R M 10 Vc,
Mc2
0 M
2Bn
a2
85-120 7.5YR
6/1
R M 0 Nc2 0 Pf M
Nodo
21
A1 0-5 7.5YR
7/3
CL Lg 0 0 0 Cf F
A2 5-25 7.5YR
7/2
CRL Gf 0 0 0 Mf F
AB 25-35 7.5YR
5/3
CL Lg 0 Rc1 0 Cf F
Bw 35-80 7.5YR
6/2
CL BSAg 0 Mp1 0 Cf F
2Bn
a
80-120 7.5YR
4/3
CLR Lg 0 Mm3 0 Cm F
2Bw
1
120-
145
7.5YR
4/3
CA BSAg 0 M
c1
0 Cm F
2Bw
2
> 145 7.5YR
5/3
CA BSAg 0 0 0 Cm F
a CA-franco arenoso, CRL-franco arcillo arenoso, CR-franco arcilloso, RA-arcillo arenosa, RL-arcillo-
limoso, R-arcilloso b G-granular, T-terrones, BSA-bloques subangulares, BA-bloques angulares, Laminar, M-masiva. f-
finos; m-medios; g-gruesos c 0-sin rasgos, R-revestimientos, V-venaciones, N-nódulos, Moteados. p-pocos; c-comunes; m-
muchos. 1-hierro, 2-manganeso, 3 carbonatos; 4-arcillas d Sin raíces,1-pocas, 2-comunes, 3-muchas; mf-muy finas; f-finas; m-medias; g gruesas e Sin poros, 1-pocos, 2-comunes, 3-muchos; mf-muy finos; f-finos; m-medios; g gruesos f N-nula, M-moderada, F-fuerte, MF-muy fuerte.
85
Perfil Hor. Prof Ca2+ Mg2+ K+ Na+ HCO Cl-1 NO3 -1 SO4
-2
5.1.3.2. Iones solubles
Para los tres perfiles, la secuencia de concentración de cationes solubles es:
Na+>Ca++>Mg++>K+. Son de destacar los elevados contenidos de sodio soluble, sobre todo
en las capas superficiales debido a la evaporación y cristalización de las sales, destacando
el perfil 21 con 207,278 mg/L. Esta condición, define a todos los perfiles de este grupo con
el calificador primario de Sodic. En profundidad, estas concentraciones aunque menores,
siguen presentando valores elevados.
El segundo catión en importancia es el calcio cuyas concentraciones elevadas otorgan el
calificativo primario Calcic para los perfiles 6 y 21.
Para los aniones, en los tres perfiles de suelo la secuencia de concentración es Cl-1 >SO4-2
>HCO3-1. Las elevadas concentraciones de Cl-1 determina el calificativo secundario de
Chloridic. No obstante, en los perfiles 12 y 21, la concentración de sulfatos de incrementa
con la profundidad, tal comportamiento pudiera estar ligado a los movimientos capilares
dentro del suelo (Tabla 5-10).
Tabla 5-17. Iones solubles para el grupo de los Solonchacks
.
cm
mg/L -1
3
Nod A1 0-10 29129. 18299. 739.5 68125.0 281. 1832 2449. 67.49
o 6 0 6 1 90.0 4
A2 10- 15584. 15649. 679.5 19238.0 56.2 7668 1846. 1165.32
20 0 6 2.3 0
B 20- 9294.0 9349.6 38 16438.0 14 50523.6 967 1510.
wk 35 9. 0. .5 32
1 5 6
Bwk 35- 7269.0 7199.6 319.5 15638.0 28.1 4264 722.3 1204.89
2 55 3.1
Btk1 55- 2795.0 1404.6 109.5 9038.0 28.1 1752 128.3 2083.57
65 7.7
2Btk 65- 2170.0 1149.6 91.5 7438.0 84.3 1459 91.3 163.70
2 100 7.9
CB >10 2523.0 1449.6 81.5 8238.0 0.0 1657 55.7 1592.09
0 7.8
Nod Ap1 0-5 26 55 469 94397.6 56.2 1376 ND 109.5
o 12 08.9
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Ap2 5-25 18 35 499 112397. 6
0.0 1668 46.7
ND 88.8
AC
25- 35
14
21
448
5453.6
28.1
7534. 6
ND
782.5
2Bna
1
35- 80
23
63
107
12237.6
28.1
2259 6.2
461.7
2Bna
2
80- 120
23
72
115
11637.6
28.1
2039 1.5
ND
1020.2
Nod o 21
A1 0-5 26 1 28564. 2
943 08. 8
196.8 1753 27.7
1865.0 15 70. 2
A2
5-15
13
1
34687. 2
871 57. 7
140.6
2072 78.9
1475.8
22 6.5
A B
15-35
62
9
1667.1
268 54. 4
112.4
7177 8.2
646.9
13 62. 6
B w
35-85
97
1
2229.4
830 7.6
140.6
1415 0.0
185.57
19 65. 9
87
2B na
85-120 12 1 2189.2 970 8.2
281.1 1854 7.3
ND 15 64. 7
2B w1
120- 145
18
1
3394.0
157 10. 8
224.9
3084 1.4
ND
97 0.5
2B w2
>145
18
1
2965.3
149 10. 4
84.3
3073 7.0
ND
78 6.7
5.1.3.3. Indicadores de salinidad
Los perfiles de este grupo, se caracterizan por presentar una CE superior a los 30 dS m-1
con los máximos en la capa superficial y decreciendo con la profundidad. El perfil 21 registra
los valores más elevados para esta variable en superficie (264 dS m-1), con respecto al
perfil 6 y 12 (197 y 208 dS m-1 respectivamente). Los valores de pH para los tres perfiles
son ligeramente alcalinos. El PSI se sitúa en un rango de 71 a 97, lo que determina un alto
nivel de sodicidad siendo por tanto indicador de sodicidad (Sodic), un calificador de primer
orden para estos suelos. La condición de suelos salino-sodicos es manifiesta para este
grupo, denotando restricciones severas para el desarrollo de la vegetación (Tabla 5-11).
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Tabla 5-18. Indicadores de salinidad para el grupo de los Solonchaks
Perfil Prof.
cm
pH CE
dS m-1
RAS PSI
Nodo 6 A1 0-10 6.54 197.3 442.4 86.7
A2 10-20 7.24 141.0 153.9 69.3
Bwk1 20-35 7.41 101.0 170.3 71.4
Bwk2 35-55 7.28 88.8 183.9 73.0
Btk1 55-65 7.47 43.9 197.2 74.3
2Btk2 65-100 7.70 35.2 182.6 72.8
CB >100 7.59 39.7 184.8 73.1
Nodo 12
Ap1
0-5
6.87
208.8
746.8
91.7
Ap2 5-25 6.85 233.3 1079.4 94.1
AC 25-35 7.73 26.0 191.4 73.8
2Bna1 35-80 7.90 51.3 317.9 82.4
2Bna2 80-120 7.85 50.1 298.6 81.5
Nodo 21 A1 0-5 7.20 264.7 2527.1 97.4
A2 5-15 6.69 255.2 985.8 93.6
AB 15-35 7.40 158.0 446.2 86.8
Bw 35-80 7.31 42.5 351.1 83.8
2Bna 80Ca-120 7.96 51.1 368.9 84.4
2Bw1 120-145 7.90 79.1 497.8 88.0
2Bw2 >145 7.75 71.6 472.4 87.4
89
5.1.3.4. Metales pesados
La propiedades morfológicas indican diferencias texturales importantes en los perfiles de
este grupo. Lo anterior explica los cambios en los contenidos de metales pesados (MP),
independientes a la profundidad. Ya que la adsorción de los MP depende de los sitios de
intercambio en el complejo de cambio dado por el material fino del suelo.
La relación de las concentraciones para cada perfil fue la siguiente:
N6 Cr>Ni>Pb>Co>As>Cd>Hg. No existe un patrón con respecto a la profundidad para
ninguno de los metales pesados. Ninguna concentración rebasa los límites estipulados en
la NOM-147 (Semarnat, 2007).
N12 Cr>Ni>Pb>Co>Cd>As>Hg. Para este perfil las mayores concentraciones para todos
los MP se encuentran entre los 35 y 120 cm. Ninguna concentración rebasa los límites
estipulados en la NOM-147. En este perfil la concentración de Hg en superficie es
considerablemente más elevada (0.12 mg/kg), con respecto al resto del perfil sin que ello
implique que rebase lo estipulado por la norma.
N21 Cr>Ni>Pb>Co>As>Cd>Hg. No existe una tendencia con respecto a las
concentraciones con la profundidad pero la concentración de As a la profundidad de 85-
120 rebasa ligeramente (29.21 mg/kg) la concentración estipulada por la NOM 147 para el
caso de uso agrícola/residencial o comercial (22 mg/kg). No obstante es preciso comentar
que este perfil se localiza dentro de los terrenos del CGCP, sujetos a uso industrial que de
acuerdo a la norma citada permitiría una concentración máxima de 260 mg/kg Los datos
completos para los tres perfiles se encuentran en la tabla 5-12.
Tabla 5-19. Metales pesados para el grupo de los Solonchaks
Perfil Prof Pb Cd Cr Co Ni As Hg
cm 1 mg/Kg
Nodo 6 0-10 23.99 0.23 44.57 8.62 36.52 ND 0.03
10-20 11.70 0.24 37.49 10.26 44.20 ND 0.04
20-35 20.16 0.24 54.26 11.53 53.48 1.70 0.05
35-55 24.32 0.26 59.59 12.76 56.97 2.66 0.07
55-65 34.09 0.28 60.35 14.71 46.65 ND 0.06
65-100 27.33 0.31 57.84 13.05 45.37 2.89 0.03
>100 6.58 0.19 42.37 8.22 28.19 ND 0.02
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Nodo 12 0-5 24.46 0.30 59.79 9.14 36.11 1.83 0.12
5-25 46.71 0.45 50.63 9.21 36.39 ND 0.05
25-35 18.15 0.06 35.61 5.07 11.71 ND 0.04
35-80 42.64 0.34 68.47 12.62 43.81 16.13 0.06
80-120 48.53 0.41 44.75 11. 50.73 12.11 0.06
Nodo 21 0-5 27.89 0.28 53.87 11.02 38.43 ND ND
5-15 16.62 0.26 49.42 9.64 36.49 5.17 0.04
15-35 38.77 0.36 64.13 12.15 47.91 6.02 0.05
35-85 24.41 0.30 53.86 9.11 34.38 3.82 0.06
85-120 55.22 0.42 65.52 12.10 47.05 29.21 0.10
120-145 13.84 0.08 43.07 7.01 23.37 9.49 0.07
>145 19.77 0.11 54.81 10.88 41.49 20.52 0.14
Reportados según la NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004 ND- no detectado
5.1.4. Cuarto grupo de suelos: Solonetz
Los Solonetz son suelos con un horizonte subsuperficial arcilloso, estructura muy
desarrollada y con alto contenido de sodio intercambiable y fuertemente alcalinos. Estos
suelos están normalmente asociados a zonas bajas y climas cálidos. En la zona de estudio,
el perfil representativo de este grupo se ubica aproximadamente a 9 km con dirección
sureste del CGCP con coordenadas UTM: 11S 673532 O; 3581003 N.
La leyenda completa para este perfil de suelo es: Vertic Calcic Salic Solonetz (Cutanic,
Hypernátric).
5.1.4.1. Propiedades morfológicas
Este suelo, de manera característica presenta un suelo superficial negro o pardo en húmedo
(7.5YR 5/3) que sobre yace a un horizonte nátrico con elementos estructurales de bloques
subangulares fuertemente desarrollados (Tabla 5-13). A partir de los 10 cm de profundidad
son observables venaciones de carbonatos secundarios y revestimientos de arcillas lo que
le confiere el calificador secundario Cutanic a este suelo. La reacción a carbonatos es muy
fuerte en todo el perfil. Sin presencia de fragmentos rocosos y raíces comunes en los
91
primeros 60 cm de profundidad. La presencia de agrietamientos y un horizonte con arcillas
expansibles en los primeros 100 cm de profundidad le confiere el calificador primario Vertic
en su leyenda.
Tabla 5-20. Propiedades morfológicas del grupo de los Solonetz
Nodo Ap
19 1
Ap
2
Bt
k1
Bt
k2
0-10 7.5YR
5/3
10-35 7.5YR
5/2
35-65 7.5YR
6/2
65-110 7.5YR
5/2
CRL BSAm 0 0 Cf Cf MF
CRL BSAg 0 VcMc Cf Cf MF
RL BSAm 0 Rp4 Cf Pf MF
CR BSAm 0 Rc1,4 0 Pf MF
Bt 110-150 7.5YR
k3 4/2
R BSAg 0 Rc1,4,
M
0 Pf F
a CA-franco arenoso, CRL-franco arcillo arenoso, CR-franco arcilloso, RA-arcillo arenosa, RL-arcillo-
limoso, R-arcilloso b G-granular, T-terrones, BSA-bloques subangulares, BA-bloques angulares, Laminar, M-masiva. f-
finos; m-medios; g-gruesos c 0-sin rasgos, R-revestimientos, V-venaciones, N-nódulos, Moteados. p-pocos; c-comunes; m-
muchos. 1-hierro, 2-manganeso, 3 carbonatos; 4-arcillas d Sin raíces,P-pocas, C-comunes, M-muchas; mf-muy finas; f-finas; m-medias; g gruesas e Sin poros, P-pocos, C-comunes, M-muchos; mf-muy finos; f-finos; m-medios; g gruesos f N-nula, M-moderada, F-fuerte, MF-muy fuerte.
5.1.4.2. Iones solubles
La secuencia en la concentración de cationes es: Na+>Ca++>Mg++>K+. El rango de
concentración de Na+ fluctúa entre 3471 mg.L-1 para la capa superficial y disminuye
gradualmente con la profundidad hasta 2365 mg.L-1. En el caso del Ca++ las
concentraciones varían de 1271 a 570 mg.L-1, con lo cual adquiere el calificador de primer
orden Calcic. (Tabla 5-14).
Perfil Ho Prof.
r (cm)
Color Textu Estruct
ra ura a b
Ro Rasgos
cas
Vol
.
(%)
Raíce Por
s os e
CO3
2
f
-
Ped. d
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
La secuencia de aniones es Cl-1 > SO4-2> HCO3
-1
Tabla 5-21. Iones solubles para el grupo de los Solonetz
Perfil Prof
cm Ca2+ Mg2+ K+ Na+
mg/L
HCO3-
1 Cl-1
-1 NO3
-2 SO4
Nodo 19 0-10 1271.3 391.8 62.9 3741.6 84.3 5423.7 687.9 1764.2
10-35 1025.8 511.8 49.9 3382.6 168.7 6505.0 695.5 2574.3
35-65 551.8 273.8 34.9 2605.6 84.3 2143.9 133.5 3774.7
65-110 570.30 303.8 26.9 2365.6 84.3 2314.8 111.9 3090.8
5.1.4.3. Indicadores de salinidad
El pH varía de ligeramente a moderadamente alcalino (7.47 – 7.9), y la CE es de 18.5 dS m-
1 en superficie y tiende a disminuir con la profundidad hasta 10. 7 dS m-1. El PSI es > 15 en
todo el perfil, por lo que adquiere el calificativo secundario de Hypernatric (Tabla 5-15). Tales
condiciones determinan compactación y baja permeabilidad del suelo; por lo tanto
restricciones importantes para el desarrollo de los cultivos.
Tabla 5-22. Indicadores de salinidad para el grupo de los Solonetz
Perfil Prof
cm
pH CE
dS m-1
RAS PSI
Nodo 19 0-10 7.47 18.5 129.8 65.5
10-35 7.79 22.0 122.0 64.1
35-65 7.91 11.4 128.2 65.3
65-110 7.65 10.7 113.2 62.4
93
5.1.4.5. Metales pesados
La relación en la concentración de metales pesados para el perfil representativo de este
grupo de suelos es la siguiente: Cr>Ni>Pb>As>Cd>Hg. No existe un patrón de distribución
de MP con respecto a la profundidad y en ningún caso se rebasan los límites establecidos
por la NOM-147. (Tabla 5-16).
Tabla 5-23. Metales pesados para el grupo de los Solonetz
Perfil Prof
cm
Pb Cd Cr Co
mg/Kg-1
Ni As Hg
Nodo 19 0-10 36.13 0.49 70.38 11.68 49.04 ND 0.07
10-35 29.74 0.45 68.39 10.86 50.40 ND 0.04
35-65 30.69 0.44 72.04 9.15 43.30 3.07 0.05
65-110 42.90 0.41 75.43 8.44 53.34 4.10 0.11
6. DISCUSIÓN
6.1 Diagnóstico de los suelos en la zona agrícola del entorno y terrenos del CGCP
Como ha quedado establecido en apartados anteriores, la salinidad primaria en el suelo es
producto de la interacción de factores ambientales (precipitación, temperatura,
evapotranspiración geología, mineralogía), proceso que de manera natural guardan un
equilibrio con en el comportamiento hidrológico de los suelos (Department of Environment
and Resource Management, 2011). Con la intensificación de las actividades agrícolas e
industriales en el valle, este equilibrio se ha visto afectado, desencadenando procesos
secundarios de migración y acumulación de sales. Para entender la dinámica espacial de
los mecanismos que determinan la migración y acumulación de sales solubles y metales
pesados en el suelo, esta investigación planteó su estudio a partir de dos esquemas
complementarios: a) La comprensión de los procesos naturales o antrópicos de la dirección
de los flujos hídricos que determinan el transporte y retención de sales solubles y metales
pesados dentro del suelo, y b) El estudio de la variabilidad espacial de estos componentes
en la capa superficial del suelo representados cartográficamente por medio de métodos de
interpolación (Rodríguez-Garrido et al., 2017). Ambas visiones, permiten entender el
comportamiento tridimensional de las propiedades y procesos que tienen lugar en el suelo.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Partiendo de estas bases, en los apartados siguientes se pretende explicar el
comportamiento de la salinidad en el suelo en función de su historia reciente de manejo,
considerando las implicaciones que tiene su estado actual sobre las actividades productivas
que sustenta.
6.2 Condiciones edáficas de los suelos que den las bases para la recuperación
ambiental y de los suelos salinos
6.2.1 Dinámica de la salinidad en los perfiles de suelo de la zona industrial del CGC y
la zona agrícola del entorno
Durante la cuarta etapa del presente proyecto, se ha logrado obtener un panorama
actualizado de la problemática de los suelos, representada principalmente por los procesos
de salinización y sodificación, altas concentraciones de cloruros y sulfatos. El diseño de
esta investigación permitió entender los patrones de acumulación - distribución de estos
componentes a partir de dos niveles de referencia: a) en el sentido vertical, mediante el
estudio de los perfiles representativos de cada grupo de suelos hasta una profundidad
promedio de 120 cm, y b) en superficie, con la toma de muestras y su análisis en 25 nodos
distribuidos dentro de la zona de estudio. Como resultado de este esquema, y bajo la
integración de los criterios del Sistema de Clasificación de suelos WRB (2014), así como
de los establecidos por el Laboratorio de salinidad del Departamento de Agricultura de los
E. U. (Richards, 1985), se diseñó la Tabla 6-1 en la que se sintetizan los criterios de
clasificación y condiciones restrictivas.
Tabla 6-24. Diversidad de suelos , uso actual y condición de salinidad para los
suelos representativos
de la zona de estudio
Perfil Clave WRB,2014 Clave
USDA
Uso de suelo
actual
Condiciones restrictivas
N4 Calcic Sodic
Vertisol (Aric)
Salino
sódico
Agricultura de riego Moderadamente salino
Fuertemente sódico
N6 Calcic Sodic
Gleyic Solonchak
(Chloridic,
Evapocrustic,
Hypersalic)
Salino-
Sódico
Terreno agrícola
abandonado,
ensalitrado
Fuertemente salino
Fuertemente sódico
Alta concentración de
cloruros
95
N12 Sodic Solonchak
(Chloridic,
Evapocrustic,
Hypersalic,
Protocalcic,
Prototechnic,
Transportic)
Salino -
Sódico
Uso Industrial
(terrenos del
CGCP)
Fuertemente salino
Fuertemente sódico
Alta concentración de
cloruros
N14 Sodic Orthofluvic
Fluvisol (Loamic,
Protocalcic)
Sódico Agricultura de riego Moderadamente salino
Fuertemente sódico
N19 Vertic Calcic Salic
Solonet (Cutanic,
Hypernátric
Salino -
Sódico
Agricultura de riego Fuertemente salino
Fuertemente sódico
N21 Calcic Sodic
Solonchak
(Chloridic, Puffic,
Hypersalic)
Salino -
Sódico
Remanentes de
matorral halófito
(terrenos del
CGCP)
Fuertemente salino
Fuertemente sódico
Muy alta concentración de
cloruros
Como puede advertirse, predominan los suelos salinos sódicos y sódicos, cuyas
restricciones determinan la problemática actual. A continuación se indican las condiciones
generales para cada grupo de suelo por condición de salinidad y/o sodicidad.
Grupo de los suelos salino sódicos
Una porción importante de la zona de estudio está integrado por el grupo de Referencia de
Suelo (GRS) de los Solonchaks (IUSS Working Group WRB 2014), y los nodos de muestreo
son: N6, N12 y N21. Una condición común a estos suelos son los elevados valores de
Conductividad Eléctrica (CE) registrados a diferente profundidad, pero sobretodo en las
capas superficiales (Fig. 6-1).
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Figura 6-16 Valores de Conductividad Eléctrica en profundidad
para los perfiles de suelo salino-sódicos
Estos suelos registran valores superiores a los 30 dS m-1 lo que les confiere una condición
de extremadamente salinos.
De acuerdo a la Figura 6-1, los tres perfiles siguen el mismo patrón de distribución de sales
solubles en profundidad, lo cual indica el predominio de flujos de humedad y sales solubles
de las capas inferiores del suelo hacia la superficie principalmente por acción capilar, esto
se puede explicar dada la escasa profundidad de la capa freática en algunos suelos, tal y
como lo indican (Armienta et al. 2014), quienes realizaron estudios hidrológicos dentro de
la zona.
97
Figura 6-17. Perfiles de humedad para suelos salino sódicos
Como puede observarse, en la figura 6-2, el perfil de humedad indica que en las capas más
profundas los contenidos de humedad son mayores que en superficie, en el caso de los
perfiles N12 y N21, es muy probable que la principal fuente de humedad sea el agua
proveniente de la capa freática, por lo que en la medida en que varíe la profundidad a la
que se encuentra, la elevación de agua y solutos por capilaridad será regulada. Para el
perfil N6, es probable que además de la vía mencionada de transmisión de agua, el hecho
de encontrarse dentro de una zona agrícola de riego, podría estar determinando que
también existan flujos laterales, intensificando la migración y acumulación de sales en
superficie, tal y como ha sido expuesto en otros estudios (Flowers, 2004).
La distribución superficial de la CE para los suelos bajo esta condición indica la prevalencia
de niveles extremadamente altos (> 30 dS m-1) para la zona, en los terrenos del CGCP, así
como para terrenos agrícolas abandonados representados por el nodo 6, cercano a borde
de canal (Ver, Mapa de CE en Anexo II).
Una condición común en todos estos suelos es su porcentaje de Sodio Intercambiable
superior a 30, que les confiere una condición de sódicos (Figura 6-3).
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Figura 6-18. Porcentaje de Sodio Intercambiable en profundidad para los suelos
salino sódicos.
Otro aspecto común a estos suelos es la formación de costras en superficie, lo cual
contribuye a reducir la infiltración e incrementar la escorrentía.
De acuerdo a autores como Summer y Naidu (1998) y Krasilnikov et al. 2013), aquellas
capas con mayor contenido de arcillas, son más propensas a acumular sodio
intercambiable, situación que se refleja para este grupo de suelos en las capas intermedias
de granulometría más fina. La distribución espacial para esta variable se muestra en el
mapa de PSI (Ver Anexo II).
Grupo de suelos sódicos
Este grupo está representado por los perfiles representativos de los nodos 4, 14 y 19, todos
bajo manejo agrícola. Si bien en ellos, los valores de conductividad eléctrica se sitúan entre
4 y 20 dS m-1, el hecho de que sean significativamente menores que los del primer grupo,
no debe pasar desapercibido. Dado el régimen climático de la región y las prácticas de
manejo de riego, es muy factible que tengan lugar procesos de lavado de sales solubles
99
producto de la aplicación periódica de la lámina de riego, como de flujos ascendentes por
capilaridad hacia la superficie del suelo cuando la humedad superficial se reduce por
evapotranspiración, favoreciendo procesos intermitentes de recarga y descarga de
humedad (Deckers et al., 2001a).
Figura 6-19. Perfiles de Conductividad Eléctrica para el grupo de los suelos
sódicos.
Dado que existe una correlación entre contenido de humedad, clase textural y acumulación
de sales solubles, es de esperarse que aquellos suelos con texturas arcillosas en su interior,
tengan una conductividad eléctrica más elevada que en capas de texturas gruesas. En el
caso del perfil del nodo 14, las texturas medias favorecen una conductividad hidráulica
mayor y podrían predisponer un mejor lavado y desalojo de sales solubles, condición más
restrictiva para los perfiles N4 y N19 con mayor proporción de arcillas en profundidad.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Figura 6-20 Perfil de humedad para los suelos sódicos.
Sodicidad.
La condición de suelos sódicos para este grupo, está dada por los valores del Porcentaje
de Sodio Intercambiable (PSI), superiores a 30, lo que origina una condición de fuertemente
sodicidad (Figura 6-6).
101
Figura 6-21. Valores de Porcentaje de Sodio Intercambiable
para el grupo de suelos sódicos.
Informe Final
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en Mexicali, Baja California. Fase IV
De acuerdo a diversas investigaciones sobre riego y drenaje (Richards, 1985; Pla, 1997;
Villafañe, 1997), la aplicación frecuente de riego tiende a abatir los niveles de salinidad
hacia las capas subsuperficiales del suelo, en contraparte, en los periodos intercultivo, el
suelo desprovisto de cubierta vegetal (suelo desnudo), es desecado por evapotranspiración
y se crea un gradiente de succión que produce un movimiento ascendente de agua y sales
solubles por capilaridad.
Los datos de campo y laboratorio, indican que en algunos de los suelos, las condiciones de
salinidad se registran, principalmente entre los 60 y 100 cm. Lo anterior puede indicar dos
situaciones 1) abatimiento de las sales a zonas profundas como resultado del lavado, 2) o
bien que el manto freático tiende a elevar las sales a través de procesos de capilaridad
(Ramírez-Hernández & García, 2004).
En términos generales, podemos señalar que para la zona de estudio predominan los
procesos de salinización y sodificación; donde las sales y sodio se acumulan en todo en
perfil del suelo con dominio de concentración de sales en superficie y acumulación de sodio
en profundidad. El proceso de salinización se expresa mediante valores de pH mayores a
8.5 y CE de más de 4 dS m-1. Mientras que el proceso de sodificación se manifiesta por la
presencia de un horizonte nátrico, que denota acumulación de altos contenidos de sodio en
el complejo de cambio de la fracción fina del suelo y que degrada principalmente las
propiedades físicas e hidráulica del suelo. Finalmente cabe mencionar que estos procesos
de acumulación han sido analizados por otros grupos de investigadores (Multiservicios
Técnico Agrícolas, 1996; UACh, 2007),quienes han reportado que el nivel freático elevado
en ciertos periodos del año, determina la movilidad de las sales a través del perfil.
6.2.2. Factores limitantes para el desarrollo de los cultivos
A partir de los análisis de laboratorio del extracto de la pasta de saturación se determinaron
las concentraciones de aniones y cationes solubles en la capa arable del suelo, algunas de
las cuales llegan a constituirse como restrictivas para el desarrollo de los cultivos. En este
apartado se presentan las tablas correspondientes a los valores de pH, Conductividad
Eléctrica, Porcentaje de Sodio Intercambiable y Cloruros en la capa arable de los 25 nodos
muestreados. Así mismo, se establecen las condiciones restrictivas por categoría. Esta
información se acompaña de los mapas de distribución espacial por variable ubicados en
el Anexo II de este documento. Es preciso argumentar que los efectos indicados, solo
deben tomarse como referentes debido a que múltiples estudios han demostrado que los
103
datos obtenidos para una zona, no son totalmente extrapolables a otras, ya que la
deficiencia en el desarrollo de los cultivos en zonas salinas pueden tener un origen
multifactorial.
pH del suelo
La mayoría de los cultivos crecen de manera satisfactoria con un pH que va de 6.2 a 8.3
(Flynn, 2015), en muchos suelos de zonas áridas y semiáridas de México el pH está
controlado por el contenido de carbonatos en el suelo. Para la zona de estudio,
prácticamente la mayoría de los sitios de muestreo en superficie se sitúan entre 6.6 y 8.5
(Tabla 6-2), siendo probable que los sitios con valores alcalinos moderados a fuertes
pudieran estar ligeramente limitados para la movilidad y disponibilidad de los nutrimentos.
Tabla 6-25. Interpretación de los valores de pH del suelo dentro de la zona de
estudio
1 < 5 Fuertemente ácido
2 5.1 - 6.5
6.6 -
Moderadamente
ácido
Condiciones adecuadas
3 7.3
Neutro Efectos tóxicos
3,6,12,16,17,21,
22,23
1,2,4,5,7,9,10,11
para la mayoría de los
cultivos
Suelos generalmente con
CaCO3, disminuye la
4 7.4 - 8.5
5 > 8.5
Moderadamente
alcalino
Fuertemente
,13,14,18,19,20,
24,25
disponibilidad de P y B.
Deficiencia crecientes de
Co, Cu, Fe, Mn, Zn.
Clorosis férrica.
Exceso de sodio
intercambiable (PSI > 15),
Mayores problemas de
alcalino 8,15
Fuente: NOM 021 RECNAT-2000
Conductividad Eléctrica (CE)
clorosis férrica)
Clase Valor Condición
Nodos dentro
de la zona de
estudio
Efecto esperable
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Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
La CE es uno de los principales indicadores para determinar el grado de salinidad del suelo.
El crecimiento de las plantas en medios salinos se ve afectado desfavorablemente con una
intensidad que varía de una especie a otra y por lo general es posible advertir un cuadro
sintomatológico como el que a continuación se describe (Porta, 2006).
Tabla 6-26. Sintomatología de especies vegetales en suelos salinos
Sintomatología de especies vegetales en suelos salinos
Retraso o inhibición total en la germinación
Reducción del área foliar y talla
Menor producción de materia seca
Necrosis en las hojas
Disminución de rendimientos
Muerte antes de completar su desarrollo en casos extremos
Fuente: Porta, 200
En la Tabla 6-4 se establecen los intervalos de CE para los suelos de la zona de estudio.
De acuerdo a los valores obtenidos, se observa que prácticamente todos los sitios
muestreados presentan algún grado de salinidad en superficie, por los que las restricciones
para los cultivos van de moderadas a muy severas, sobre todo para aquellos sitios que se
ubican dentro y en la periferia del CGCP, como se puede observar en la carta temática de
CE que aparece en el Anexo II de este documento.
Tabla 6-27. Interpretación de los valores de Conductividad Eléctrica
Intervalo Valor
(dS/m) Condición Nodos dentro de la zona de estudio
1 <1 Sin salinidad
2 1.1 - 2.0 Muy ligeramente
salino 9
3 2.1 - 4.0 Moderadamente
salino 11,15
4 4.1 - 8.0 Salino 4,5,7,8,14, 20,24
105
5 8.1 - 16.0 Fuertemente salino 10, 18,25
6 > 16Muy fuertemente
salino 2,3,4,6,12,13,16,17,19,21,22,23,
Fuente: NOM 021 RECNAT-2000
Porcentaje de Sodio Intercambiable y Relación de Adsorción de Sodio
El exceso de sodio en el suelo tiene repercusiones puntuales sobre la las propiedades
físicas de los suelos, particularmente al favorecer la dispersión de arcillas que pueden
migrar en profundidad y colmatar los poros, disminuyendo la conductividad hidráulica del
suelo (Porta, 2006; White, 2006), Estos cambios en el comportamiento hídrico del suelo y
el incremento en los valores de sodio tiene connotaciones importantes en el desarrollo
vegetal dentro de la zona de estudio, que se expresan en la Tabla 6-5. Se puede advertir
que la mayor parte de los sitios muestreados en el estudio, registran valores elevados de
PSI, tomándose como referencia algunas especies que pudieran ser tolerantes a
determinadas concentraciones.
Tabla 6-28. Tolerancia de diferentes cultivos al PSI y RAS en la zona de estudio
Tolerancia al
sodio Nombre común Nombre científico
Respuesta al
crecimiento en
condiciones de
campo
Nodos dentro de la
zona de estudio
Extremadamente
sensible Aguacate Persea americana
Síntomas de
toxicidad por sodio
(PSI = 2-10),
RAS = 2.3 - 8.4)
Cítricos Citrus spp.
Frutas de
caducifolios
Ejote Phaseolus vulgaris
Chícharo Phaseolus vulgaris
Maíz Zea mays
Sensible Frijol Phaseolus vulgaris Bajo crecimiento
aún a pesar de
que las
condiciones del
suelo sean
buenas
(PSI = 10-29;
RAS = 8.5-18)
Garbanzo Cicer arietinum
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Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Moderadamente
tolerante Trébol Trifolium spp.
Bajo crecimiento
debido a factores
nutricionales y
condiciones
adversas del suelo
1,8,9,10,11,14,15
(PSI = 20-40; ras
18-46)
Avena Avena sativa
Zanahoria Daucus carota
Festuca Festuca spp.
Lechuga Lactuca sativa
Cebolla Hordeum vulgare
Rábano Raphanus sativus
Ryegrass Lolium sp.
Sorgo Sorghum vulgare
Espinaca Spinacia oleracea
Tolerante Alfalfa Medicago sativa
Bajo crecimiento
debido a
condiciones
físicas del suelo
5,7,18,19,20,24,25
(PSI = 40-60;
SAR 46-100)
Cebada Hordeum vulgare
Remolacha Beta vulgaris
Algodón Gossipium hirsutum
Trigo Triticum sp.
Tomate
Solanum
lycopersicum
Muy tolerante Agropyron cristatum Bajo o nulo
crecimiento
debido a
condiciones
físicas del suelo
2,4 (PSI= > 60;
RAS= > 100)
3,6,12,13,16,17,21,22,23
Fuente: (Pearson ,1960; Flynn, 2015).
107
Tabla 6-29.Tolerancia relativa de algunos cultivos a las concentraciones de
cloruros, determinadas a partir del extracto de la pasta de saturación
Tolerancia
relativa
Cloruros Cultivo Nodos dentro
de la zona de
estudio
(ppm) a Nombre
común Nombre científico
Muy sensible 355
Frijol Phaseolus vulgaris L.
1
zanahoria Daucus carota L.
Lechuga Lactuca spp.
Cebolla Allium cepa L.
Fresa Fragaria spp.
Nabo Brassica rapa L.
Sensible 532
Repollo Brassica oleracea L.
5,8,11, 15 Maíz Zea mays L.
Pasto
Orchard Dactylis glomerata L.
Moderadame
nte sensible
709
886
Pepino Cucumis sativus L.
14, 20, 24 Tomate Solanum lycopersicum L.
Brócoli Brassica oleracea L. var. botrytis L.
1064 Calabaza Cucurbita pepo L.
Pasto Sudán Sorghum bicolor (L.) Moench
Moderadame
nte tolerante
1241 Trigo con
cresta Agropyron cristatum (L.) Gaertn
1418 Festuca alta
Schedonorus arundinaceus
Roem. & Schult. 10
Remolacha
roja Beta vulgaris L.
1595 Calabacín
Cucurbita pepo L var. melopepo
(L.) Harz 9
1773 Sin dato Sin dato 7
1950
Ryegrass
perenne Lolium perenne L. 25
Tolerante
2127
Cebada
forrajera Hordeum vulgare L.
Trigo Triticum aestivum L.
2482
Sorgo Sorghum bicolor (L.) Moench
Pasto
Bermuda Cynodon dactylon (L.) Pers.
2659 Algodón Gossypium hirsutum L.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
2836
Cebada para
grano Hordeum vulgare L. 18
Uva Vitis spp.
más de
3000
2, 3, 4, 6, 12,
13, 16, 17, 19,
21,22,23
Cloruros
Si bien los cloruros son un nutriente esencial para las plantas, un gran número de especies
pueden ser sensibles a determinadas concentraciones, aunque ha sido documentado que
su respuesta puede fluctuar dentro de la misma especie y región, por lo que los datos
presentados solo deben tomarse como referencia. En la Tabla 6-6 se muestra un listado
de especies y sus probables rangos de tolerancia propuestos por Maas et al. (1986),
recopilados por Flynn (2015).
6.3. Evaluación de las concentraciones de metales pesados dentro del CGCP y su
entorno
6.3.1. Distribución vertical y espacial de los metales pesados en la zona de estudio
Los metales pesados (MP) en los suelos pueden ser de origen geológico o antrópico; en el
primer caso, éstos provienen de la roca madre tras ser liberados por meteorización y su
disponibilidad depende de la estructura y estabilidad termodinámica de los minerales de la
roca, siendo las estructuras altamente polimerizadas más estables y resistentes a la
destrucción.
Cuando los MP tienen un origen antrópico, su presencia está asociada a aquellas
actividades humanas que favorecen su acumulación, como es el caso de las emisiones
industriales. Este tipo de acumulación ha alcanzado mayor atención en los últimos años por
su alto impacto socio-ambiental (Adriano, 2001).
El suelo es un receptor de todo tipo de sustancias, y el estudio de sus componentes,
proporciona indicios de lo que ocurre en su entorno (Kannan et al., 2003).
Para evaluar las acumulaciones de los MP es necesario conocer su distribución espacial y
su dinámica (movilidad) a través del perfil de suelo. Al conocer su distribución superficial,
109
podemos asociar los usos del suelo o del territorio con las actividades humanas; así, la
presencia de altas concentraciones de MP en el horizonte superior del suelo con una
disminución drástica en profundidad se puede atribuir a procesos de acumulación de origen
antrópico (Carbonell-Barrachina et al., 1995), mientras que una mayor concentración en las
capas profundas, puede asociarse a procesos de intemperismo natural de los minerales del
entorno (Kabatas-Pendias, 1991).
En México, la NOM-147 SEMARNAT, ha establecido los criterios para determinar las
concentraciones límite de doce elementos: arsénico, bario, berilio, cadmio, cromo,
mercurio, níquel, plata, plomo, selenio, talio y vanadio, que permitan tener las bases para
potenciales acciones de rehabilitación de aquellos suelos contaminados por actividades
agrícolas e industriales.
6.3.2. Análisis de los datos de investigación por perfiles
Este segmento de la investigación se diseñó para describir y conocer el patrón de
distribución de los metales pesados en superficie y en profundidad considerando seis
metales pesados totales: Cr, Ni, Pb, Co, Cd, As y Hg.
Así, para evaluar la distribución en profundidad (vertical) de los metales pesados se
realizaron seis perfiles en la zona de estudio que representan áreas con diferentes usos de
suelo: zona natural con vegetación nativa (ZN), zona industrial (ZI) y zona agrícola (ZA).
(Ver Tablas en la sección de Resultados y Mapas en Anexo II).
En la zona de estudio se observa que el patrón de acumulación de los MP, tanto en
superficie como en profundidad está relacionado con la textura de los horizontes del suelo,
siendo más elevada su concentración en texturas medias y finas (Franco limosa, Franco
Arcillosa y Arcillosa), mientas que en horizontes con textura gruesa (Franco arenosa) su
contenido disminuye de forma abrupta (Figura 6-7). Esta relación es válida,
independientemente de su uso actual (industrial, agrícola o natural).
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Zona natural: Solonchack Zona industial: Solonchack Zona agrícola: Vertisol
111
Figura 6-7. Movilidad de los metales pesados totales a través de los perfiles en suelo
con diferente uso y manejo
Esta relación, está soportada por los estudios de Kabata-Pendias (2000) y Alloway (1990),
quienes han señalado que la adsorción de los MP depende principalmente del pH, la
salinidad, la materia orgánica del suelo y la granulometría.
En los suelos de la zona de estudio, la tendencia general de las concentraciones en
superficie y a través del perfil corresponde al siguiente patrón: Cr > Ni > Pb y > Co > Cd>
As (Tabla 6-7). Para el caso particular del As, en prácticamente más del 50 % de los
horizontes no se detectó este elemento (ND) y sólo en el perfil 12 se registró un valor
relativamente bajo (1.6 mg/Kg), en tanto que su concentración en profundidad obedece a
un patrón errático.
Zona agrícola: Fluvisol Zona agrícola: Solonetz
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Tabla 6-7. Tendencia de las concentraciones de los MP en superficie y profundidad
Zona GRS Nodo Tendencia de concentración
ZN Solonchacks N21 Cr> Ni> Pb> Co > Cd > Hg > As
ZI Solonchacks N12 Cr > Ni > Pb > Co >As > Cd > Hg
ZA Vertisol N4 Cr > Ni >Pb > Co > Cd > Hg > As
ZA Fluvisol N14 Cr > Ni >Pb > Co > Cd > Hg >As
ZA Solonchacks N6 Cr > Ni > Pb > Co > Cd > Hg > As
ZA Solonetz N19 Cr> Ni > Pb > Co > Cd > Hg > As
Tabla 6-8. Valores de F para el análisis de varianza de una vía de las variables del
suelo en 25 sitios del Valle de Mexicali, *p<0.005, ** p<0.0005
Parámetro F gl (fuente, error)
pH 87.6* 24,100
CE 45.0* 24,100
HCO3-1 10.6* 24,100
Cl-1 137.9* 24,100
NO3-1 22.1* 20,84
SO4-2 7.3** 24,100
Ca+2 35.8* 24,100
Mg+2 114.8* 24,100
Na+ 82.7* 24,100
K+ 78.3* 24,100
RAS 60.8* 24,100
PSI 90.46* 24,100
Pb 18.7* 24,100
Ni 2.2* 24,100
Cr 34.3* 24,100
Co 23.0* 24,100
Cd 17.4* 24,100
As 35.7* 24,100
Hg 7.0** 24,100
El análisis mostró que en todas las variables hay un efecto altamente significativo del sitio,
pues los valores de p en todos los casos son menores de 0.005.
113
Posteriormente, se realizó la prueba post hoc de Tukey, para determinar la diferencia
significativas entre los sitios de muestreo para cada una de las 20 variables analizadas
(Anexo IV).
De manera general, en este segundo análisis estadístico se observa que los nodos o sitios
de muestreo se agrupan en función de su condición de uso de suelo; así, los nodos dentro
de la zona agrícola difieren estadísticamente de aquellos ubicados dentro de la zona
industrial (Anexo IV).
Puesto que para esta investigación es de interés confirmar las relaciones espaciales de las
variables, se realizó un análisis de clúster para conocer el agrupamiento de los sitios de
acuerdo con las variables edáficas, utilizando medias no pareadas (UPGMA) como método
de agrupamiento y la r de Pearson como medida de distancia.
En la Figura 6-8 muestra el dendrograma obtenido con el análisis de clúster, considerando
tanto las variables de salinidad, como los metales pesados.
N1 N7 N10 N2 N25 N24 N4 N5 N8 N14 N20 N9 N18 N15 N11 N3 N6 N13 N12 N23 N22 N16 N17 N21 N19
0.0 0.1 0.2 0.3 0.
Distancia r Pearson
Figura 6-8. Clúster de los nodos de Todos los análisis se realizaron mediante el
programa Statistica v. 7 (Statsoft, 2002)
Aquí puede notarse la formación de dos grandes bloques, uno de ellos con los sitios N3,
N6, N13, N12, N23, N22, N16, N17, N21 y N19 que pertenecen principalmente a la zona
de industrial y zona natural, en donde el proceso dominante es de acumulación de sales
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
dado que no se hacen aportes regulares de agua. El otro grupo está conformado por nodos
localizados principalmente en la zona agrícola: N1, N7, N10, N2, N25, N24, N4, N8, N14,
N20, N9, N18 y N15. Cabe mencionar que el nodo 25, hasta hace 4 años era una zona de
cultivo y actualmente es parte del CGCP. Es de notar que el nodo 11 queda separado del
resto de los nodos y se localiza a 13.5 km al NE de CCGP. El suelo de este nodo pertenece
a un Fluvisol.
Finalmente, se realizó un análisis de componentes principales (ACP) para encontrar
variables correlacionadas entre sí que formen grupos (factores) que nos aporten
información para explicar la variabilidad del suelo como sistema y como objeto de estudio.
De acuerdo con el ACP, los cuatro primero factores explican el 81.4% de la varianza total.
De ellos, el primer factor (eigenvalue = 10.32), explica aproximadamente el 51.6%, mientras
que el segundo factor (eigenvalue = 2.93), explica el 14.68%, el tercer factor (1.76), explica
el 8.78% y el cuarto (1.27), el 6.35%. (Tabla 6-9).
Tabla 6-9. Valores propios de los primeros cuatro factores que explican la varianza
Eigenvalues of correlation matrix and related statistics.
Active variable only.
Value
number
Eigenvalue % total de
variance
Cumulative
Eigenvalue
Cumulative
%
1 10.32265 51.61336 10.32266 51.6133
2 2.93627 14.68135 13.25892 66.2646
3 1.75651 8.78254 15.01543 75.07771
4 1.27026 6.35145 16.28572 81.4286
En la Tabla 6-10 se señala las variables componentes de los cuatro factores que explica el
81.4 % de la varianza total acumulada.
115
Tabla 6-10. Se muestran las variables correlacionadas con cada factor
Variable
Factor coordinates of the variables, based on correlations
(Cluster.sta)
Factor1 Factor2 Factor3 Factor4
Altura 0.236947 0.669480 0.140082 0.172496
pH 0.958164 0.226205 -0.002589 -0.096596
CE -0.826669 -0.113032 -0.258489 -0.064765
HCO3-1 0.622374 0.540104 0.338297 0.111381
Cl-1 -0.988386 -0.076524 -0.031012 -0.011477
NO3-1 -0.613219 -0.115567 -0.083201 0.688514
SO4-2 0.526516 -0.066758 -0.333263 -0.165329
Ca+2 -0.908236 -0.261640 0.138537 0.485527
Mg+2 -0.719956 -0.267265 0.320974 -0.082415
Na+1 -0.969443 -0.004449 -0.183906 -0.299354
K+1 -0.660046 0.078073 -0.184706 -0.213283
RAS -0.877479 0.092980 -0.364758 -0.021749
PSI -0.902032 -0.283333 -0.227823 0.082058
Pb 0.497059 -0.645565 0.106183 -0.093791
Ni 0.551472 -0.420353 0.074228 -0.092037
Cr 0.610293 -0.645465 -0.267158 -0.095946
Co 0.721060 -0.582949 -0.256314 0.277412
Cd 0.652244 -0.596444 0.115516 -0.385155
As -0.448363 -0.275778 0.660212 -0.276211
Hg -0.524564 -0.303501 0.677114
El primer factor está altamente correlacionado de manera negativa con los Cl-1 (cloruros) y
el Na +1 (sodio), esto indica que las altas concentraciones de estos iones afectan las
propiedades suelo (calidad del suelo) mientras que el pH, altamente correlacionado de
manera positiva, indica que mientras más alcalino es el suelo se favorece la precipitación
de aniones y cationes, incluyendo a los metales pesados.
Por su parte el factor dos, está altamente correlacionado de manera positiva con la altura
(m snm) indicando que en una posición baja en el relieve, se puede favorecer la
concentración metales pesados y sales.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
De hecho el proceso de acumulación de sales, está asociado a un elevación del nivel
freático alto en las partes bajas del terreno debido a que se favorece la movilidad de los
iones solubles por acción de la capilaridad (Straw et al., 2015).
En este mismo factor 2, el Pb y Cr son las otras dos variables, con mayor correlación
negativa, lo que indica que su alta concentración se favorece en condiciones de pH alto y
baja altitud.
En el caso del Pb las más altas concentraciones significativas se localizan en los nodos 13
y 25; ambos nodos con influencia de actividad antrópica ya que se localizan a unos 200 m
de la carretera que va del Ejido de Nuevo León al Ejido de Michoacán. El Pb puede estar
contenido en pinturas y gasolinas (Pierzynsky et al., 2000), en tanto que el Cr es muy
resistente a la oxidación, por lo que es utilizado ampliamente en aleaciones con el acero y
el cromado de superficies metálicas (Alloway, 1990).
El factor tres tiene mayor correlación con Hg y As (positivo) aunque son los menos
abundantes y su origen puede atribuirse a fuentes naturales ya que el As registró de manera
irregular, sólo en los nodos 16, 12 y 21, localizados dentro del CGCP.
Finalmente para el factor cuatro, los nitratos (NO3-) están relacionados de forma positiva lo
que indica que las concentraciones pueden estar relacionadas con los valores de pH altos
en zonas bajas del relieve y por tanto responde a la dinámica de movilidad del conjunto de
aniones relacionados con la salinidad.
7.3.4. Los metales pesados y la Normatividad en México
En la Tabla 6-10, podemos observar que para todos los casos, las concentraciones
registradas en la zona de estudio, están por abajo de los límites permisibles referenciados
para las actividades agrícolas e industriales de la NOM-147 SEMARNAT. Esto coincide
con la investigación de Ibáñez-Huerta & García-Calderón (2010), quienes identificaron
bajas concentraciones en metales pesados (As, Hg, Co, Cr, Ni, Pb y Cd) conforme a lo
estipulado en esta norma oficial
117
Tabla 6-10. Análisis químicos de metales pesados totales del CGCP y la zona
agrícola del Valle de Mexicali B.C.
Parámetr
o
Mínim
o
Máxim
o
Promedi
o
NOM-147
Uso/límite
Agrícola-
Industrial
Niveles
naturales(
1)
Rango
suelos(4,
5)
Rango
crítico
suelos(4,
5)
ppm
As* ND 26.35 4.97 22 260 1 a 40 0.1 a 40 20 a 50
Hg ND 0.18 0.04 23 310 0.01 - 0.5 0.3 - 5
Co 2.56 15.45 10.91 (3) (3) 1 a 408 (2) 0.5 - 6.5 25 -50
Cr 19.88 69.30 48.48 280 510 1 a 2000 5 - 1500 75 - 100
Ni 13.30 83.60 42.05 160
0
20,00
0
2 - 750 100
Pb 8.45 49.65 26.82 400 700 2 - 300 100-400
Cd 0.11 0.49 0.33 37 450 0.01 - 2.0 3 - 8
ppm: partes por millón. ND-No detectado, NOM- NOM-147/SEMARNAT/ SSA1-2004;
(1)-Departamento de Salud y Servicios Humanos de Estados Unidos, (2)- Promedio en el mundo,
(Fuente, Alloway, 1990) (3) No normado, (4) -Alloway (1990), (5) Kabatas-Pendias 2001.
Solo en tres muestras superficiales localizadas dentro del CGCP en el Nodo 16, cercano a
la Laguna de evaporación, el Arsénico (As) rebasó el límite permisible para uso agrícola
con (26.25 mg/kg). La distribución del As en la zona de estudio es muy errática, de hecho,
en más del 50% del total de muestras no se detectó este elemento (ND) (ver Mapa As en
el Anexo III).
En los perfiles 12 y 21 la concentración del As incrementa con la profundidad en el sentido
vertical través del perfil del Nodo 21 entre 85-120 cm y >145 (Tabla 6-12) y esto se ha
relacionado a un incremento de arcillas en tales horizontes donde las texturas son finas
(Tabla 6-9).
Doménech & Peral (2006), han señalado que los MP a pH alcalino presentan poca
movilidad ya que precipitan en forme carbonatos y sulfatos; aunque hay excepciones ya
que se ha reportado que el As y Cr, son más móviles a pH alcalino. En la zona de estudio
estos dos elementos se encuentra en el polo opuesto uno del otro de acuerdo: Cr> Ni>Pb
> Co > Cd > Hg > As.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Donde el As tiene una distribución derivado de los procesos geoquímicos en la zona natural
e industrial mientras que Cd está relacionado con la zona agrícola y se le relaciona como
fuente de los fertilizantes químicos que lo contienen como componente secundario residual.
6.4. Análisis del origen de los sulfatos en los suelos de la zona aledaña a la Planta
Geotérmica Cerro Prieto (1)
6.4.1. Introducción
En el paisaje que rodea la planta geotérmica Cerro Prieto, Baja CA, México, se desarrollan
suelos que reflejan la edad y los factores geográficos dominantes de la región. En general,
el área posee suelos relativamente recientes (Holoceno) que se han formado en respuesta
a los procesos fluviales de escurrimiento local, así como a las inundaciones y sedimentación
del sistema del Río Colorado (Portugal et al., 2005).
Los suelos que se han formado en estos depósitos, que van desde suelos ricos en arcilla,
formados por depósitos de grano fino dentro de la cuenca hasta suelos más arenosos
formados por procesos fluviales de alta energía que contienen cantidades significativas de
NO3- <SO4
-2 <Cl-
6.4.2. Suelos de Cerro Prieto
La investigación en curso y los informes de Ibáñez-Huerta y Álvarez-Arteaga (2017)
proporcionan una visión de la diversidad de suelos alrededor de Cerro Prieto (Figura 6-9,
Tabla 6-11).
Debido a la vecindad del Río Colorado y al nivel del mar, también debe considerarse que
el nivel freático es relativamente poco profundo. En esta investigación, se usan relaciones
isotópicas S y O estables derivados del sulfato para ayudar a delimitar la fuente original del
SO4-2, y comprender los procesos que lo confinaron dentro de los suelos de esta región.
_
(1) Agradecemos a la Dra. Aurora Armienta del Instituto de Geofísica-UNAM por apoyo su en la
determinación de los isótopos de S y O.
119
Figura 6-9. A. Ubicación de los suelos de estudio y del estanque de evaporación
Cerro Prieto. B. Mapa del área de estudio y la salinidad de los suelos en los EUA.
Justo al norte de la frontera internacional y C. Mapa del suelo de los suelos de los
EUA justo al norte de la frontera internacional y el área adyacente
en Baja CA, México
Debido a que en la zona de estudio no se ha realizado un mapa regional, es importante
señalar que los suelos identificados cerca de Cerro Prieto tienen un patrón muy similar a
los suelos cartografiados a través de la frontera internacional en los Estados Unidos (Figura
6-9 B y C). Por ejemplo, los suelos al norte de la frontera son mapeados en gran parte
como Torrifluvents Vertic, con cantidades menores de Torrifluvents. Estos dos tipos de
suelo son equivalentes a los Vertisoles y Fluvisoles identificados en este estudio alrededor
de Cerro Prieto.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Tabla 6-11. Localización de los perfiles de suelos
Nodo UTM
X
UTM
Y
Elevacion (m) Clasificación
N4 662521 3592369 7 Vertisol
N6 667361 3595146 9 Solonchack
N12 664978 3585516 6 Solonchack
N14 671590 3589615 8 Fluvisol
N19 673532 3581003 9 Vertisol
N21 663576 3582867 9 Solonchack
Además, los suelos al norte de la frontera tienen un alto contenido de sal total y muchos de
ellos tienen conductividades de 5.0 dS.m-1 en los primeros 100 cm de profundidad. Así, los
suelos cercanos a Cerro Prieto forman parte de un patrón regional de suelos, típico de este
entorno ambiental fluvio-deltaico.
La investigación ha demostrado que el paisaje regional tiene una capa freática superficial
(Portugal et al., 2005; Armienta et al., 2014), donde el agua freática está presente y puede
suministrar agua subterránea para las plantas y la evaporación, así como solutos que en
última instancia precipitan en sal en cuanto el agua se evapora.
Esta fuente constante y ascendente de agua y sal es contrarrestada por el movimiento del
agua hacia abajo. La lluvia en la región es sólo de 55 mm y-1, por lo que el impacto del agua
de lluvia en las propiedades del suelo se podrá observar mejor donde el agua subterránea
tenga un impacto mínimo en los procesos del suelo.
Los Solonchack son suelos ricos en sales (palabra rusa para "marisma de sal") que
característicamente tienen una superficie rica en sal. En la taxonomía del suelo del USDA,
estos suelos se clasifican comúnmente como Salids (aridisoles ricos en sal).
Recientemente, los investigadores han reconocido el papel único de la migración
121
ascendente del agua y la sal, en la formación de algunos de estos suelos y han
proporcionado sugerencias para una mejor clasificación diagnóstica del suelo (Finstad et
al., 2015) y una visión de su formación y geoquímica (Finstad et al., 2016). En este estudio,
exploramos con mayor detalle los perfiles químicos e isotópicos de los perfiles de suelo
cercanos a Cerro Prieto, que fueron descritos y analizados para este estudio.
Los objetivos son: (1) identificar la historia y dirección (es) del flujo de agua en los suelos
durante su formación y (2) identificar la fuente del sulfato en los suelos, utilizando isótopos
estables de S y O.
6.4.3. Métodos de isótopos y antecedentes
El azufre (S) tiene dos isótopos estables principales: 32S = 94,99% de S, y 34S = 4,24% de
S. El Oxigeno (O) tiene dos isótopos estables principales: 16O = 99.76%, O18 = 0.2%. La
abundancia de isótopos raros con respecto a isótopos estables se reporta como una
proporción (de raro a lo más abundante), y se normaliza con un estándar internacional. Para
S,
34S = (Rs/Rstd -1)1000
Y
18O = (Rs/Rstd -1)1000
Donde Rs = 34S / 32S o 18O / 16O y Rstd = tasas respecto a las normas internacionales. Para
S, el estándar es el Canyon Diablo Troilite (V-CDT) y para O es el Standar Mean Ocean
Water (V-SMOW) (Sharp, 2006).
Las tasas del S y O estables derivados del sulfato presente en el suelo se ven afectadas
por (1) el origen geológico del sulfato y (2) los procesos biogeofísicos que afectan al sulfato
durante el transporte y los procesos del suelo (e.g. Rech et al., 2003; Ewing et al., 2008;
Amundson et al., 2012).
Se examinó con detalle la geoquímica de cinco perfiles de suelo (Figura 6-9A, Tabla 6-11).
En resumen, estos abarcan los ambientes geográficos clave: Vertisoles (representan
ambientes con depositación de grano fino), Fluvisoles (representan ambientes de depósitos
arenosos debido a flujos del agua con mayor fuerza) y suelos que han acumulado
cantidades significativas de sales en superficie (Solonchacks). La topografía se inclina
suavemente de O al SO.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Todos los suelos contienen altas concentraciones de aniones solubles, la concentración de
un determinado anión aumenta de acuerdo a su solubilidad (los Cl y NO3 son más solubles
que el SO4). En general, el NO3 no se encuentra comúnmente en concentraciones tan altas
como en esta zona, y el origen de estos nitratos puede ser un seguimiento interesante en
un proyecto de investigación.
Los suelos del lado norte de la frontera internacional, a unos 40 km del N, también tienen
concentraciones de NO3 que aumentan significativamente hacia la superficie del suelo
(suelos del Valle Imperial, datos de caracterización del suelo del Departamento de
Agricultura de los Estados Unidos (USDA). Las adiciones agrícolas de fertilizantes
nitrogenados son una posible fuente para los niveles elevados de nitrato en ambos lados
de la frontera, pero es importante hacer notar que exploraciones geoquímicas de
reconocimiento, mucho antes de que la agricultura de riego comenzara, encontraron
acumulaciones económicamente viables de sales de nitrato en el margen oriental de lo que
ahora es el Mar de Salton (Mansfield y Boardman, 1932). Por lo tanto, puede haber fuentes
geológicas de nitrato que están contribuyendo a los niveles observados de NO3. Esta sería
una pregunta interesante para futuras investigaciones.
Ahora se sabe muy bien, que el movimiento lento y la precipitación de sulfato como mineral
CaSO4 (anhidrita) en los suelos de las regiones hiperáridas da como resultado una
modificación vertical de los isótopos estables, debido a fraccionamientos pequeños que se
producen entre el SO4 disuelto y el CaSO4 sólido. En general, los minerales sólidos se
enriquecen aproximadamente 1.65 ‰ en 36S con respecto al SO4 disuelto y
aproximadamente 1.15 ‰ en 18O con respecto al SO4 disuelto (Ewing et al., 2008; Finstad
et al., 2016). Por lo tanto, para determinar con precisión el valor isotópico de la reserva
original de sulfato que contiene el suelo, se debe calcular la media ponderada de los
isótopos S y O del sulfato (basado en el espesor y la concentración de sulfato en cada
horizonte).
6.4.5. Resultados e Interpretaciones
6.4.5.1. Perfiles salinos
(Distribución de las sales a través del perfil del suelo)
Una clave para entender los orígenes y los procesos pedogénicos que han distribuido la sal
en los suelos es examinar los perfiles de Cl y SO4. En general, para un flujo unidireccional
simple, a medida que el agua fluye y se pierde por evapotranspiración, el SO4 es el primero
123
que tiende a precipitarse en la disolución del suelo como el mineral Anhidrita (CaSO4) y el
Cloruro (y Nitrato) son los últimos en precipitar, cuando el agua se evapora. En el simple
movimiento descendente del agua, el Cl tiende a concentrarse a profundidades por debajo
de SO4 (Ewing et al, 2008), mientras que para aguas ascendentes, Cl se concentra por
encima del SO4 (Finstad et al., 2016). Sin embargo, es importante reconocer,
especialmente en paisajes impactados por la actividad humana y el riego, que los suelos
también pueden reflejar los cambios recientes en la profundidad de la capa freática y la
acumulación de sal. Esto parece ser posible para los suelos de Cerro Prieto. Los perfiles
N6, N12, N19, N21 y posiblemente N14 todos muestran claramente concentración próximas
a la superficie de la tierra de Cl (y NO3), que decrece con la profundidad, indicativas de las
aguas ricas en Cl (y NO3) que migran hacia arriba. Este es un resultado muy típico de la
evaporación de aguas subterráneas poco profundas (por ejemplo Finstad et al., 2016).
Los extractos del suelo de la zona de estudio también tienen concentraciones significativas
de SO4. Las concentraciones tienden a alcanzar un máximo entre aproximadamente 50 y
100 cm de profundidad. Debido a que el sulfato es menos soluble en agua con respecto al
Cl y NO3, es probable que los extractos de agua (los extractos de la pasta de saturación)
no eliminen todo el sulfato sólido en los suelos. Por ejemplo, muchas de las concentraciones
de sulfato registradas (en esta investigación) se aproximan a los valores para que el CaSO4
llegue al equilibrio con el agua (~ 1500 mg SO4 / L).
Por lo tanto, la concentración de sulfato obtenida a partir del extracto de la pasta de
saturación del suelo, refleja las concentraciones típicas del agua en suelo pero no
proporciona el sulfato total del suelo. Sin embargo, se espera que la presencia de sulfato
en este ambiente se base en la química del agua del Río Colorado y la composición local
del canal y del agua subterránea (Armienta et al., 2014). Además, la química de los pozos
de producción de Cerro Prieto está dominada por Cl-1, y tiende a ser baja en SO4-2
(Lippmann et al., 1991; Truesdell et al, 1981). A continuación se utilizan isótopos para
delimitar aún más el origen y evolución del sulfato en los suelos.
6.4.5.2. Perfiles de isótopos S y O del sulfato
La Tabla 6-12 proporciona un resumen de todos los datos disponibles sobre la composición
isotópica S (y O) del sulfato en y alrededor del Campo Geotérmico de Cerro Prieto.
Brevemente, el sulfato de agua de mar forma un dato extremo de 34 S de 21 ‰.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Tabla 6-12. Datos de sulfatos (en ‰)
Pozos
produc
ción
Pozos
somero
s
Pozos
agríco
las
Canal
es
Río
Colora
do
Río
Colora
do
Isótopo
s de O
Sulfato
(S) de
agua de
mar
Sulfato
(O) de
agua de
mar
14.5 15.3 2.6 0 -9.6 -0.6 21 9.5
15.1 13.2 7.5 -0.2 -10.2 -1.4
18.6 -0.3 14.6 0.33 -9.9 -1
18.2 5.5 2.6 0.98
17.8 -0.24 1.9 -0.96
20.4 -0.13 31.3 -0.72
13.3 2.42 -0.24
18.8 2.78 -0.2
16 5.21
19.6 8.82
20.13 -1.55
17.54 1.97
15.98
Medi
a 17.38 5.555 6.68 -0.126 -9.9 -1
DS 2.24 7.12 8.82 0.599 0.3 0.4
Los pozos de producción de Cerro Prieto están ligeramente empobrecidos en 34S con
respecto al agua de mar. En última instancia, el sulfato marino es probablemente una de
las fuentes claves de sulfato para los pozos de producción, ya sea a través del ciclo
subterráneo y el calentamiento del agua marina, o de sedimentos marinos.
El ligero desplazamiento se debe probablemente a las contribuciones de S a partir de la
roca calentada, que se reporta es de alrededor de 5 ‰ (Rech et al., 2003), así como el agua
del Río Colorado que ha percolado profundamente a través de los sedimentos y contribuido
al embalse térmico (Lippman et al., 1991). Así, en primera instancia, los pozos de
producción parecen ser en gran medida una mezcla de sulfato marino y derivado de roca,
y forman un producto local final que es la fuente de sulfato en los suelos. En el extremo
más negativo, la composición de isótopos S (y O) de sulfato en el Río Colorado (cerca de
125
su frontera con el estado de Colorado en los Estados Unidos) es de aproximadamente -9,9
‰ para S y -1 ‰ para O. En última instancia el origen es el intemperismo de la roca
sedimentaria en la cuenca del río Colorado.
Los canales que suministran agua a los campos agrícolas bajo riego que rodean el CGCP
(Cerro Prieto) parecen derivarse del desvío de agua del Río Colorado cerca de la frontera
internacional. En general, el agua del canal está relativamente agotada en 34S, y se puede
suponer que refleja la composición del río Colorado en el momento en que llega a la frontera
con México. Los pozos superficiales y agrícolas (reportados por Armienta et al., 2014)
tienen valores de isótopos de S intermedios respecto a los canales y los pozos de
producción, aunque los valores medios del isótopo de S, se parecen más a los del canal.
Un número reducido de muestras en los pozos agrícolas (y) poco profundos son similares
a las de los pozos de producción.
La media ponderada de los isótopos S del SO4 total (basado en las concentraciones
disueltas de SO4) en los cinco suelos oscila entre -5,2 y 3,6 ‰. En general, estos datos son
más consistentes con el valor isotópico del agua del canal (actualmente extraída del Río
Colorado) y la fuente a largo plazo de agua y sales de las inundaciones del Río Colorado,
la migración y los impactos del agua subterránea.
La concentración final de sulfatos (así como cloruros y nitratos) en los suelos,
probablemente se produjo al menos inicialmente (y en algunos casos aún hoy en día) a
través de la migración ascendente del agua subterránea poco profunda, su evaporación y
subsecuente concentración de sales por evaporación. Sin embargo, los perfiles del suelo
también están expuestos a la atmósfera y reciben agua de lluvia (aunque muy modesta en
la región de Mexicali) que a su vez provoca el movimiento descendente de agua y sales
que la lluvia disuelve. Por lo tanto, es probable que los perfiles de sales e isótopos de los
suelos de esta región reflejen la importancia relativa del movimiento ascendente del agua
y la sal (facilitándose cuando las capas freáticas están cerca de la superficie) contra el
movimiento descendente de agua y sal donde las capas freáticas han retrocedido a través
del tiempo geológico y ahora el agua de lluvia ejerce un papel significativo en los perfiles
isotópicos de las sales.
Por ejemplo, el perfil N14 (un Calcic Fluvisol) es un suelo con concentraciones bajas de Cl
(sugiriendo una acumulación mínima de agua subterránea) en el cual se observa un
impacto migratorio del Cl hacia abajo en perfil (presencia de horizontes Bw y
concentraciones de sulfato que aumentan de manera importante con la profundidad.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
La mayoría de los suelos examinados parecen tener al menos patrones consistentes con
un importante movimiento descendente de lluvia y sulfato. Por el contrario, el perfil N21
(Solanchak Hypersalic) es un paisaje árido, compuesto de una costra gruesa de NaCl en la
superficie que indica un pronunciado movimiento ascendente de agua y sales (ver Finstad
et al., 2016). Estas hipótesis son comprobables con los datos de los isótopos S y O. Hay
dos pruebas que deben cumplirse para confirmar la interpretación de que los perfiles de
sulfato reflejan el movimiento lento y progresivo del sulfato hacia arriba o hacia abajo.
En primer lugar, sabemos que los datos promedio de los isótopos de S y O de los perfiles
son relativamente similares a los de los canales y de los ríos. Sin embargo, en cualquiera
de los perfiles, los horizontes individuales pueden tener variaciones muy significativas de
isótopos de horizonte a horizonte. Cuando el sulfato precipita como minerales sólidos, y se
redisuelve (y este proceso se repite), el sulfato empobrecido de isótopos se mueve
preferentemente en la fase disuelta a lo largo de la trayectoria del movimiento del agua. Por
lo tanto, los sulfatos y el agua que se mueve hacia abajo tendrán valores más negativos en
sus isótopos 34S y 18O al incrementarse la profundidad del suelo (y viceversa para el agua
que se mueve hacia arriba). Si esta variación es causada por procesos físicos (en oposición
a las diferencias aleatorias en las fuentes de sulfato), una gráfica de isótopos O vs S debe
dar una pendiente de ~ 0,7 a ~ 1,2 (lo que señala una proporción de los fraccionamientos
isotópicos de O vs S durante la precipitación y disolución del CaSO4) (Ewing et al., 2008).
Observamos que algunos horizontes del suelo han sido arados durante la agricultura
(horizontes Ap). La mezcla y la adición de sal del agua del canal pueden afectar la química
del isótopo de estos horizontes, así que para nuestra primera prueba de la hipótesis,
utilizamos solamente horizontes sin barbecho agrícola (no se incluyen los horizontes Ap).
Los resultados se muestran en la Figura 6-10. Como lo demuestran los datos, existe una
fuerte relación lineal, con una pendiente de 0.72, que apoya la hipótesis de que el
movimiento físico y las reacciones del sulfato han causado la amplia variación de los
isótopos de S y O en los suelos.
127
Figura 6-10. Gráfica de la composición isotópica O vs S considerando el sulfato
total de los suelos y sin tomar en cuenta los horizontes Ap.
También observamos que los factores de fraccionamiento de los isótopos de O (e incluso
el del S) entre el SO4-2 disuelto y el CaSO4 sólido permanecen perfectamente restringidos,
conduciendo así a cierta incertidumbre en cuanto al valor exacto que la pendiente debe
alcanzar durante un proceso similar a Rayleigh (ver abajo). Sin embargo, el simple patrón
lineal positivo de los isótopos S y O apoya la hipótesis del movimiento impulsado por el
agua. No obstante, una prueba más desafiante es la interpretación de la dirección primaria
o el flujo más reciente del soluto en los suelos (dado que la sal pudo haberse acumulado
originalmente por varios mecanismos y se ha reorganizado pedogénicamente).
Ewing et al. (2008) desarrolló un modelo de Rayleigh relativamente sencillo para replicar el
movimiento del agua del suelo, el cual es útil en esta investigación. El modelo se basa en
la idea de que el valor del isótopo a una profundidad determinada debe reflejar la fracción
de sulfato precipitado a esa profundidad, en relación con el registrado abajo (movimiento
descendente) o superior (movimiento ascendente):
𝛿𝛿𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑧𝑧) = (𝛿𝛿𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑠𝑠𝑒𝑒𝑠𝑠(𝑧𝑧) + 𝑓𝑓𝛼𝛼𝑤𝑤−𝑠𝑠−1 − 1000
Donde 𝛿𝛿𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑧𝑧)= el 𝛿𝛿 valor para el sólido a la profundidad z,
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
𝛿𝛿𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑠𝑠𝑒𝑒𝑠𝑠(𝑧𝑧)= el valor de los disuelto a la profundidad z, y
f es el inventario en el horizonte del suelo a la profundidad z, como una fracción del
inventario total por debajo de la profundidad z.
α = el factor de fraccionamiento isotópico entre las fases disuelta (w) y sólida (s).
Cualquier entrada de sulfatos disueltos desde arriba (o debajo) a cualquier profundidad
dada se considera el depósito al comienzo del proceso de precipitación/disolución.
El CaSO4 precipitado a una profundidad determinada se considera como la fracción residual
de esos insumos después de la eliminación incremental de una fase disuelta enriquecida
isotópicamente mediante transporte descendente (o ascendente).
La fase disuelta se puede determinar por el balance de masa:
𝛿𝛿𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠
[𝛿𝛿𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑠𝑠𝑒𝑒𝑠𝑠(𝑧𝑧)𝐶𝐶𝐶𝐶𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑠𝑠𝑒𝑒𝑠𝑠(𝑧𝑧) − 𝛿𝛿𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑧𝑧)𝐶𝐶𝐶𝐶𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑧𝑧)] (𝑧𝑧) =
𝐶𝐶𝐶𝐶𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑧𝑧)
Donde δdis (z) es el valor para la fase disuelta a una profundidad z.
El valor a la entrada (ya sea la superficie o la base del suelo) se supone que corresponde
al valor medio ponderado del suelo. El valor de la ecuación anterior se convierte entonces
en el valor de entrada del horizonte subyacente (superpuesto). Por lo tanto, utilizando las
concentraciones de sulfato medido vs profundidad, y los isótopos S y O medidos vs
profundidad, se puede probar si el modelo puede recrear los perfiles de isótopos S y O.
La dirección del flujo hipotético que causó la mayor parte de la acumulación de sulfato es
uno de alto a bajo contenido de 34S y 18O.
Si el modelo de Rayleigh puede replicar estos patrones, es un indicador muy fuerte del
proceso de cómo se acumulan los sulfatos, que luego se puede comparar con los perfiles
de sales más solubles. En este informe, hacemos notar que las concentraciones de SO4,
obtenidos de extracto de la pasta de saturación, probablemente no representan las
concentraciones totales de CaSO4 en el suelo, ya que algunos sulfatos en fase sólida
pueden no haberse disuelto en los extractos. Sin embargo, las concentraciones de la
129
solución pueden ser proporcionales al contenido de la fase sólida total, lo que puede
permitirnos utilizar los modelos anteriores. Para ilustrarlo, se muestran los resultados de los
modelos para dos suelos: N21 con decrementos importantes en los valores de 34S y 18O al
disminuir la profundidad y N14 con valores decrecientes al aumentar la profundidad. Los
modelados resultantes se ilustran en la Figura 6-11. Aunque permanecen algunas
incertidumbres en los valores exactos.
Figura 7-11. Comparación de la composición de sulfato para un Solonchack (N21) y
un Fluvisol (N14). A y D: concentraciones de SO4 a partir de la extracción de la
pasta de saturación, a través del perfil, B y E: valores de 34S medido y modelado del
sulfato, y C y F: valores de 18O medido y modelado.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Si bien permanecen algunas incertidumbres en los valores exactos de los factores de
fraccionamiento de sulfato (y el inventario de sulfato total), los resultados son notablemente
consistentes con nuestras hipótesis.
En general, todos los suelos, excepto el N21, muestran evidencia del efecto de las aguas
migratorias hacia abajo sobre la composición del isótopo de sulfato, probablemente por la
lluvia, y en el caso de los suelos agrícolas, por algunos efectos del agua de riego. Sin
embargo, la fuente de los sulfatos está estrechamente relacionada con la del canal y el
agua del Río Colorado.
6.4.6. Interpretaciones
Las concentraciones de Cloruros y Nitratos en los perfiles de los suelos localizados en los
Nodos N6, N12, N19 y N21 y posiblemente el Nodo14 muestran evidencia de movimiento
ascendente y de evaporación con procesos de depositación de sales muy solubles en
superficie. Esto obedece a un proceso actual y permanente donde la lluvia (aunque sea
modesta) puede disolver y redistribuir las sales hacia abajo, sobre todo en zonas de uso
industrial (N12, N19 y N21) o de tierras abandonadas (N6) en zonas agrícolas, donde el
suelo no tiene aplicaciones de riego. La distribución de la concentración de los SO4,
determinado por sus isótopos S y O, muestran que su fuente principal son aguas similares
al Río Colorado, canales y pozos poco profundos.
Los perfiles del SO4, iluminados por sus isótopos S y O, revelan que su principal fuente son
aguas similares al Río Colorado, canales y pozos poco profundos.
Las fuentes principales de los sulfatos medido a través de sus isótopos de S y O revelan
que su fuente principal son aguas al Río Colorado, canales y pocos poco profundos.
El mecanismo que concentra el SO4 en los suelos se puede atribuir al enriquecimiento
evaporativo de las aguas subterráneas.
Sin embargo, la mayoría de los perfiles de suelo (excepto N21) tienen evidencia isotópica
que apoya un proceso de movimiento descendente y fraccionamiento isotópico causado
por el agua de lluvia (con base al SO4 del extracto de la pasta de saturación).
Puesto que el SO4 es mucho menos soluble que las otras sales presentes en estos suelos,
puede ser que las diferentes historias (escenarios, condiciones ambientales) de SO4 frente
131
a Cl, NO3 puedan reflejar un aumento reciente del nivel freático debido al riego y fuga del
agua de los canales en la región. La dinámica de los sulfatos, Cl y NO3 muestra un aumento
reciente del nivel freático, atribuible al agua de riego y a fugas de los canales de la región.
7. CONCLUSIONES
• En la zona de estudio, el principal factor limitante para el desarrollo de lavegetación natural y cultivos es la acumulación de sales y sodio, en el Valle deMexicali, la migración de sales por capilaridad y su precipitación en la superficiedel suelo es un proceso generalizado debido al régimen climático que favorecela evapotranspiración.
• En la zona agrícola la redistribución de sales está influenciada por la aplicaciónde riego y acumulación de sodio entre los 30 y 60 cm de profundidad.
• Las concentraciones de metales pesados no rebasan los límites de la NOM-147/SEMARNAT/SSA1-2004, para fines agrícolas o industriales.
• La distribución espacial de salinidad pH, CE y PSI y metales pesados muestranuna zonificación estrechamente relacionada con el uso y manejo del suelo.
• El estudio de los isótopos estables 34S y 18O, ha demostrado que la fuenteprincipal de los sulfatos proviene de las aguas del Río Colorado, canales ypozos poco profundos, por todo lo anterior, se concluye que la operación delcampo geotérmico, no es la causa de las condiciones de los suelos en la zonade estudio.
• Lo anterior indica que la operación del campo no determina el deterioro en lacondición del suelo.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
8. RECOMENDACIONES
Considerando que la acumulación de sales en los suelos del Valle de Mexicali es unfenómeno generalizado que implica tanto a suelos agrícolas como de uso industrial,su atención requiere de la participación y colaboración de los diferentes sectoresinvolucrados.
Dado su capacidad organizacional y en función de su capacidad económica, sepropone que la Comisión Federal de Electricidad coordine un proyecto participativoentre los sectores agrícola, industrial, gubernamental y académicos.
Así mismo, se debe considerar seriamente el cambio de cultivos a especies comopalmas datileras y salicornia, que son más tolerantes a suelos salinos o la creación decooperativas dedicadas a la crianza de ovejas.
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139
10. ANEXOS
I. Descripción de los perfiles de suelo
II. Mapas digitales de la zona de estudio
III. Mapas digitales de parámetros químicos
IV. Análisis estadístico
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
VI. ANÁLISIS HIDROGEOQUÍMICO: EVOLUCIÓN HIDROGEOQUÍMICA
Y AMBIENTAL DE LA ZONA CIRCUNDANTE AL CAMPO
GEOTÉRMICO
RESUMEN EJECUTIVO
El estudio que se presenta se llevó a cabo para determinar la evolución hidrogeoquímica y
ambiental de la zona circundante al CGCP de la CFE en Cerro Prieto, Baja California, desde
el año 2012. Se colectaron muestras de pozos de producción, la laguna de evaporación y
de piezómetros dentro del campo geotérmico, así como de canales, pozos que se utilizan
para riego agrícola, norias y un pozo de agua potable ubicados en el área circundante. Se
analizaron las concentraciones de iones mayores, sílice y especies menores (As, Pb, Cd,
Crtot, Cr(VI), Hg, Cu, Zn, Fe, Li, F-, B). Se determinaron también los contenidos isotópicos
de de δ18O y δ2H del agua, así como de δ34S y δ18O en los sulfatos disueltos. Los
resultados se plasmaron en mapas con la distribución de iso-concentraciones. Se
compararon las concentraciones medidas con los límites permisibles para agua de riego y
potable. Los rangos y distribución de las concentraciones en la zona agrícola (ZA) y en el
CGCP no mostraron evidencias de contaminación proveniente del campo geotérmico hacia
el acuífero de la ZA. El agua es de tipo clorurada sódica en los pozos geotérmicos mientras
que en los agrícolas las proporciones de los iones son variables y la mayoría son de tipo
mixto. La relación Na/K obtenida de los pozos de la zona aledaña al CGCP va de 31.5 a
135.1, los valores obtenidos de la relación Na/K de las muestras de canal de 34.8 a 43.1, y
la relación Na/K obtenida en pozos del CGCP es de 4.3 a 8.3, cabe señalar que un menor
valor indica mayor influencia de agua geotérmica. Los contenidos de elementos tóxicos que
pudieran impactar a los cultivos son inferiores a las normas para riego. Sin embargo, las
concentraciones de cloruro hacen al agua inadecuada para este fin para todas las muestras
(excepto un pozo de riego agrícola ligeramente inferior) ya que superan los límites de 142
mg/L y 147.5 mg/L establecidos por la FAO y los criterios ecológicos mexicanos,
respectivamente. Los pozos en la zona agrícola presentan alto riesgo de salinización y bajo
riesgo de alcalinización, el agua tiene una calidad regular a mala según el diagrama de
aptitud agrícola y tiene una calidad de admisible a buena según el diagrama de Wilcox. Las
concentraciones de elementos potencialmente tóxicos (As, Hg, Pb, Cd, Crt, Cr(VI), F-) se
mantienen en los rangos de concentración medidos en el muestreo realizado a fines de
2010 y principios de 2011, sin observarse tendencias a aumentar. El pozo que suministra
agua potable en el ejido Vicente Guerrero cumple con los límites establecidos para agua de
141
consumo humano por la NOM-127 (2000) para todos los parámetros medidos. Sin embargo,
es conveniente seguir verificando su composición para una mejor protección de la salud de
la población.
1. INTRODUCCIÓN
1.1. Antecedentes. Los fluidos geotérmicos pueden contener concentraciones elevadas de
elementos potencialmente tóxicos que si no son manejadas adecuadamente, constituyen
fuentes potenciales de contaminación de las aguas superficiales y subterráneas de su
entorno. Con objeto de evaluar si esta situación se presentaba en relación a la operación
del Complejo Geotermoeléctrico de Cerro Prieto (CGCP), se llevó a cabo un estudio de
aguas superficiales y subterráneas dirigido por el antes Programa Universitario del Medio
Ambiente entre los años 2010 y 2012. Los resultados del estudio que integraron las
características hidrogeoquímicas e hidrogeológicas de la zona geotérmica y del entorno
agrícola, no mostraron una afectación significativa del complejo geotermoeléctrico en las
aguas subterráneas y superficiales. Sin embargo, debido a las características
hidrogeológicas de la zona con pozos en constante explotación, interacción entre el agua
de los canales y de riego de la zona agrícola con el agua subterránea, además de la
presencia de fallas y fracturas, llevó a la recomendación de observar la evolución de la
calidad del agua por medio de muestreos al menos una vez al año. Cabe señalar que el
análisis químico del agua de la zona es imprescindible, para detectar a tiempo posibles
cambios que pudieran afectar al ambiente y/o a la salud de los habitantes de la zona.
Dichos cambios pueden implicar modificaciones en las características geoquímicas
generales del agua (iones mayores, parámetros físico-químicos), así como en las
concentraciones de elementos potencialmente tóxicos que pudieran sobrepasar las normas
de agua de riego y/o potable en su caso, y afectar los suelos, cultivos e incluso la salud de
los habitantes de la zona agrícola aledaña. Una detección temprana hará posible evitar la
exposición de la población y el daño ambiental.
Con base a lo anterior, para determinar la evolución hidrogeoquímica y ambiental de la zona
circundante al CGCP de CFE en Cerro Prieto, Baja California desde 2012 se inició el
proyecto: ―Evolución hidrogeoquímica y ambiental de la zona circundante al Campo
Geotermoeléctrico de Cerro Prieto, en Mexicali, Baja California. Fase IV‖ bajo la
responsabilidad directa de la Dra. María Aurora Armienta Hernández investigadora del
Instituto de Geofísica de la UNAM y la dirección general del Programa Universitario de
Estrategias para la Sustentabilidad.
1.2. Localización. El Campo Geotérmico de Cerro Prieto (CGCP) está ubicado en el Valle
de Mexicali al sureste de la ciudad de Mexicali Baja California y al Oeste del Ejido Nuevo
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
León (Figura 1) el CGCP forma parte de la cuenca del Mar Salton (Lippmann et al., 1991;
Arellano et al., 2011). El clima es árido con temperaturas mayores a 40°C en julio y un
mínimo de 4°C en invierno, en la zona hay una precipitación promedio de 55 mm/año y una
evaporación promedio de 2200 mm/año (Portugal et al., 2006).
Figura 1.- Zona de estudio donde se observan los pozos muestreados
1.3. Geología, tectónica e hidrogeología. El basamento de Cerro Prieto está compuesto
de rocas metamórficas (esquistos y gneiss) del Pérmico, tonalitas del Jurásico-Cretácico y
granitos del Cretácico las cuales se localizan a 4000 m de profundidad. Lutitas grises y
143
areniscas intercalan con lutitas marrón del Terciario, esta estructura litológica tiene un
espesor de 2500 a 3000 m. Lodolitas y sedimentos de origen de diferente granulometría,
sin consolidar, que cubren extensas zonas, tienen una profundad de 500 a 800 m (Figura
2). Los centros volcánicos y las rocas volcánicas asociadas son generalmente andesitas.
Riolitas y dacitas del Mioceno-Plioceno presentes solamente en la Sierra Pinta y rocas del
pleistoceno-holoceno son las rocas que constituyen el volcán de Cerro Prieto (Arellano et
al., 2011). El material sedimentario que rellena el valle empezó a depositarse
aproximadamente hace 6Ma, la fuente más importante de este material ha sido el río
Colorado (Barajas et al., 2001; Winker y Kindwel, 1996), conforme fue acumulándose el
material en el frente del delta debido a un hundimiento al sur del sitio de estudio (1 mm/año)
(Johnson et al., 1983) la cuenca se dividió en dos, al norte está ubicada la cuenca lacustre
de la depresión del Salton y al sur la cuenca fluvio deltáica de la que forma parte el valle de
Mexicali (Winker y Kidwell, 1996). En la zona dominan tres tipos de ambientes
sedimentarios, el más superficial tiene una profundidad de 120 a 200 m, es producto de un
ambiente fluviodeltáico que ha sido inundado por mareas, este ambiente tiene una
extensión desde el río hasta la parte media del valle, el siguiente ambiente sedimentario es
del tipo lagunar o de estuario, está localizado en la parte media del valle de Mexicali y llega
hasta la zona de la laguna de evaporación del CGCP, el tercer ambiente son abanicos
aluviales y depósitos eólicos que se encuentran entre las Sierras Cucapá y Mayor y parte
oeste de Cerro Prieto.
Tectónicamente la región presenta un sistema de fallas complejo como las fallas Michoacán,
Cerro Prieto y la Imperial con una orientación NW-SE y las fallas Hidalgo y Volcano que son
perpendiculares a las primeras (Lira, 2005). Estas fallas cruzan el basamento y llegan a la
corteza y son las que permiten el ascenso de flujo geotérmico (Vonder Haar and Howard,
1981). En toda la zona, la falla de San Andrés generó una deformación compleja y un
alargamiento al noroeste de la cuenca Salton y de Cerro Prieto (Moro, 2006).
Hidrogeológicamente la zona presenta dos acuíferos principales, uno freático de poca
profundidad (nivel freático entre 4 y 8 m de profundidad) y el otro de gran profundidad que
es el que presenta características geotérmicas (Portugal et al., 2005). El CGCP explota el
acuífero profundo y la zona agrícola utiliza el agua del somero (Armienta et al., 2014). El
sistema acuífero se recarga por la infiltración del río Colorado, fugas de canales y el agua
de riego (Armienta and Rodríguez, 2010). El flujo preferencial del acuífero profundo es SW
y S y en el acuífero superficial es NE-SW (Lippmann et al., 1991, Vázquez 1999).
Informe Final
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en Mexicali, Baja California. Fase IV
Figura 2.- Geología de los alrededores del CGCP
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
Determinar la evolución hidrogeoquímica y ambiental de la zona circundante al CGCP de
la CFE en Cerro Prieto, Baja California, desde el año 2012.
145
2.2. Objetivos específicos.
1. Determinar las características químicas e isotópicas de aguas subterráneas y
superficiales del campo geotérmico y de la zona agrícola aledaña al complejo.
2. Evaluar si se han producido cambios en la composición química
3. Determinar si dichos cambios (en caso de que se observen) pueden atribuirse a la
operación del CGCP.
4. Evaluar si los parámetros y especies determinadas cumplen con los límites
establecidos para su uso específico.
5. Determinar su potencial para afectar al ambiente.
6. Elaborar un reporte final que integre los resultados y cumpla con el objetivo general
del proyecto.
3. ENTREGABLES FINALES
3.1. Tablas con resultados de análisis químicos e isotópicos
3.2. Mapas con iso-concentraciones.
3.3. Informe final con los hallazgos globales del estudio y recomendaciones para la
protección de la población y el medio ambiente.
4. MATERIALES Y MÉTODOS
4.1. Muestreo y determinaciones en campo. Se recolectaron muestras de agua de
pozos geotérmicos productivos dentro del CGCP previamente seleccionados en el mapa
procurando una distribución que cubriera todo el campo. Sin embargo, debido a que
varios de los pozos ya no operaban o no era posible tomar la muestra directamente se
modificó dicha selección tratando de ajustarse a lo previsto. Se colectaron también
muestras de piezómetros y de la laguna de evaporación. En la zona agrícola se tomaron
muestras de los canales de irrigación, norias, un pozo de abastecimiento que había sido
muestreado en el estudio previo de 2010-2012, y pozos de irrigación. Se efectuó el
primer muestreo de aguas en las zonas geotérmica y agrícola en la semana del 30 de
mayo al 3 de junio y el segundo muestreo del 10 al 13 de octubre de 2016. El
procedimiento de muestreo se realizó de acuerdo a los protocolos establecidos por la
APHA-AWWA (2005), para evaluar la calidad del agua.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Figura 3.- Mapa de la ubicación de los pozos del Campo Geotérmico de Cerro
Prieto, la zona agrícola y el canal ubicados alrededor del CGCP que fueron
muestreados en mayo, junio y octubre de 2016.
En campo se determinaron los valores de pH, temperatura, y conductividad utilizando un
conductímetro Conductronic PC18 y un medidor multiparamétrico YSI.
Para medir el pH se calibró el potenciómetro con soluciones tampón de pH=7 y pH=4 o pH=
9 (dependiendo de la lectura preliminar de la muestra), previamente equilibradas a la
temperatura del agua del pozo.
147
La medición de la conductividad se efectuó después de calibrar el equipo con una solución
estándar de cloruro de potasio 0.01 M (1413 S/cm a 25oC). Esta calibración se realizó
cada 5 muestras.
Las determinaciones de pH y conductancia, aunque varían con la temperatura y el tiempo
de traslado, se repitieron en el laboratorio a fin de descartar posibles errores en los equipos
de campo.
El control del funcionamiento del medidor de ORP se efectuó a través de la medición de la
solución Zobell con una frecuencia en su mayoría cada 2 y 3 sitios.
Las muestras se colectaron en recipientes de polietileno de boca angosta con tapa y
contratapa previamente lavados con solución de HNO3 y agua desionizada, en el
laboratorio. En cada sitio se enjuagaron varias veces con el agua a colectar. En cada botella
se colocó una etiqueta con la clave del sitio, ubicación, fecha y hora. En las tapas se marcó
la clave de la muestra con plumón indeleble. Las botellas de 1 litro destinadas al análisis
de aniones se llenaron hasta el tope para evitar la formación de burbujas, se cerraron con
la contratapa y la tapa de rosca. Las botellas de medio litro y de 250 ml (para el análisis de
Hg) se llenaron hasta las ¾ partes, se les adicionaron aproximadamente 50 y 25 gotas
respectivamente de HNO3 hasta lograr un pH de 2.
Los valores de las determinaciones efectuadas en campo y los datos de la muestra para
cada sitio se registraron en la cadena de custodia que se presenta a continuación:
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
4.2. Análisis Químicos. Los métodos utilizados para la determinación de los parámetros
físico-químicos de las muestras de agua se listan en la Tabla 1.
149
Tabla 1. Métodos analíticos utilizados para la determinación de parámetros físico-
químicos en las muestras de agua.
Parámetro
determinado
Técnica de análisis
pH, Eh Potenciometría
Conductividad Conductimetría
T Termistor
2-HCO3-, CO3 Volumetría, titulación con HCl
Ca2+, Mg2+ Volumetría
Titulación con EDTA
Cl-, F- Potenciometría con electrodos
selectivos
Na+ y K+ , Li+ Espectrofotometría de emisión
2- SO4 Turbidimetría
Cromo total, Fe, Zn,
Crtot, Cu
Espectrofotometría de absorción
atómica con flama
Cr(VI) Espectrofotometría uv-visible
(Método de la difenilcarbazida)
B Espectrofotometría uv-visible
(Método del ácido carmínico)
As Espectrofotometría de absorción
atómica con generación de hidruros
SiO2 Espectrofotometría de absorción
atómica con flama y uv-visible (método
del ácido molibdosilícico)
Pb, Cd Espectrofotometría de absorción
atómica con flama y horno de grafito
Alcalinidad (HCO3-, CO3
2-, OH-).- El análisis de alcalinidad se efectuó mediante titulación
con solución de ácido clorhídrico (valorado con estándar primario de Na2CO3), utilizando
como indicadores fenolftaleína (para alcalinidad a la fenolftaleína) y una mezcla verde de
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
bromocresol y rojo de metilo (alcalinidad total) con calentamiento final para desprender el
CO2. En todo el procedimiento se utilizó agua libre de CO2.
Calcio y magnesio (Ca2+ y Mg2+).- Las concentraciones de Ca2+ más Mg2+ (dureza total), se
determinaron mediante titulación con EDTA a un pH de 10 amortiguado y usando como
indicador negro de Eriocromo T. La concentración de Ca2+ se cuantificó mediante titulación
con EDTA a un pH de 12 y con murexida como indicador. La concentración de magnesio se
obtuvo por diferencia.
Cloruro y fluoruro (Cl-, F-).- Los contenidos de cloruro y fluoruro se cuantificaron mediante
potenciometría con electrodos selectivos. Se utilizó un equipo Thermo Scientific Orion 5
Star y solución ajustadora de fuerza iónica; para el fluoruro se añadió también una solución
para evitar la formación de complejos.
Sodio y Potasio (Na+, K+).- Las concentraciones de sodio y de potasio se determinaron
mediante emisión con el mismo equipo utilizado para los análisis por absorción atómica. Se
añadió una solución de LiNO3 para evitar la ionización. Se utilizó un espectrofotómetro de
Absorción atómica AAnalyst 100.
Litio (Li+).- Las concentraciones de litio se determinaron por espectroscopía de emisión con
flama acetileno-óxido nitroso.
Sulfato (SO42-).- Las concentraciones de sulfatos se midieron por turbidimetría por reacción
con cloruro de bario en un espectrofotómetro HP 8452A con arreglo de diodos.
Cromo total (Crtot).- El análisis de cromo total se efectuó por espectrofotometría de
absorción atómica con flama. Se tomaron alícuotas de la muestra dentro del rango lineal
del método y se les añadió 2% de cloruro de amonio para evitar la posible interferencia de
hierro. Las determinaciones se efectuaron con un equipo Perkin Elmer AAnalyst 100.
Hierro, cadmio, cobre (Fe, Cd, Cu).-Las concentraciones de hierro, cadmio y cobre se
determinaron por espectrofotometría de absorción atómica con flama en un equipo Perkin
Elmer AAnalyst 200 con sus respectivas lámparas de cátodo hueco y ajustando la longitud
de onda y el ancho de rejilla a los valores indicados para cada elemento. Para la
151
cuantificación de Fe se agregó 0.2% de CaCl2 para eliminar la interferencia de silicio.
Debido a que parte de los resultados fueron inferiores al límite de detección de Cd con
flama, el análisis se repitió con horno de grafito.
Sílice (SiO2).- Los contenidos de silicio se analizaron mediante espectrofotometría de
absorción atómica con flama óxido nitroso-acetileno con un equipo Perkin Elmer AAnalyst
100 y mediante espectroscopía uv-visible (método del ácido molibdosilícico) para las
muestras con menores concentraciones (hasta 10 mg/L de Si). La concentración de sílice
se calculó por relación estequiométrica con el silicio.
Cromo hexavalente (Cr(VI)).- El Cr hexavalente se analizó por colorimetría con base en la
reacción del mismo con 1,5 difenilcarbazida en medio ácido, la cual produce un color
púrpura-rojizo. La medición de las absorbancias se efectuó en un equipo Thermo Evolution
300.
Boro (B).- El análisis de boro se realizó por colorimetría con base en la reacción del mismo
con ácido carmínico en medio ácido sulfúrico. La medición de las absorbancias se efectuó
en un equipo HP 8452A con arreglo de diodos.
Arsénico (As).- Los contenidos de arsénico se determinaron mediante espectrofotometría
de absorción atómica con generación de hidruros con un equipo Perkin Elmer AAnalyst 200
y sistema MHS-15.
Plomo (Pb), cadmio (Cd).- El plomo y el cadmio se cuantificaron mediante
espectrofotometría de absorción atómica con horno de grafito. Se utilizó un equipo Perkin
Elmer AAnalyst 100 y horno de grafito HGA-850 con corrección de fondo. Se añadió una
solución de NH4H2PO4 en solución de HNO3 como modificador de matriz.
Mercurio (Hg).- Los análisis de mercurio se efectuaron en los laboratorios ABC siguiendo la
NOM 117 SSA1-1994/EPA 7470A-1994 (absorción atómica con vapor frío).
Los análisis químicos de la mayoría de los parámetros se realizaron en el Laboratorio de
Química Analítica del Instituto de Geofísica en la Universidad Nacional Autónoma de
México; se determinaron iones mayores, arsénico, cadmio, plomo, cromo total, cromo
hexavalente, cobre, sílice, boro y litio, el mercurio fue determinado en un laboratorio
mexicano certificado (Laboratorios ABC) mediante espectroscopía de absorción atómica
con vapor frío. El balance iónico fue inferior al 10% para todas, excepto una muestra (De la
laguna de evaporación con -10.15%), y en los pozos agrícolas inferior al 5%. Se utilizaron
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
estándares certificados High Purity trazables a NIST para obtener las curvas de calibración
de los elementos traza.
4.3. Manejo de la información e interpretación. Se realizaron interpretaciones
hidrogeoquímicas de los resultados obtenidos en el muestreo de 2016, para definir si existe
una posible influencia del agua de los pozos geotérmicos en el agua superficial y
subterránea de la zona agrícola aledaña y se evaluó la calidad de la misma según su uso.
A lo largo del estudio se intercambiaron experiencias y enfoques sobre los avances con la
Dra. Charlotte Smith, de la Univ. De California.
Se realizó un análisis geo estadístico de la distribución de las concentraciones hidroquí-
micas de elementos mayores, menores y traza presentes en los sitios muestreados, con
las concentraciones obtenidas se estableció su relación espacial y la posible influencia del
CGCP en la zona agrícola aledaña. Se utilizó la interpolación de kriging por el método de
Point kriging, que estima los valores de los puntos estudiados en los nodos de una malla.
Para dibujar las isolíneas se utilizó el programa Surfer, posteriormente fueron exportadas
en formato .shp.
5. RESULTADOS
5.1. Hidrogeoquímica y Calidad del Agua. Los resultados del muestreo se reportan en el
ANEXO 1; los rangos de las concentraciones se presentan en la figura 4.
153
Figura 4.- Diagrama de Caja y bigotes de los principales elementos disueltos en las
muestras de agua de a) zona agrícola y b) CGCP.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
En la siguiente tabla (Tabla 2) se presentan los rangos de concentración comunes en agua
subterránea, los establecidos en la norma para agua potable y los reportados en ambientes
extremos, para su comparación con los medidos en la zona del presente estudio (Tabla 3).
Tabla 2.- Límite máximo permitido por la NOM-127; Rango típico en agua
subterránea y máxima concentración en ambientes extremos
Elemento
Límite máximo
permitido por la
NOM-127 (mg/L)
Rango típico en
agua subterránea
(mg/L) (Younger,
2007)
Máximo rango en ambiente extremo
(Younger, 2007)
SO 2 4 400 10 a 500
3000 mg/L en drenaje ácido de mina y
drenaje de yeso kárstico.
Cl- 250 10 a 1000 250000 mg/L en salmueras profundas
encontradas en campos petroleros y
cuencas sedimentarias antiguas.
F- 1.5 0.1 a 3 20 mg/L en aguas subterráneas en
algunas áreas con vulcanismo alcalino
reciente
Na+ 200 10 a 1000
150000 mg/L en salmueras profundas
encontradas en campos petroleros y
cuencas sedimentarias antiguas
K+ s.l.m.p. 1 a 50
150000 mg/L en aguas subterráneas
que tienen contacto con depósitos de
Silvita (KCl).
Ca2+(Dureza total 500
mg/L CaCO3) 10 a 500
2500 mg/L en agua ácida
neutralizada por calcita.
155
Mg2+(Dureza total 500
mg/L CaCO3) 5 a 400
10000 mg/L en los alrededores de
lagos evaporiticos hipersalinos en
zonas áridas.
B s.l.m.p. 0.01-10*
Concentración en agua de mar 0.52
mg/L, en el Mar Báltico de 9.57 mg/L,
el promedio mundial es de 4.6
mg/L***, en salmueras hay mayor
concentración (p. ej. 67 mg/L en
Salihli*****, en los salares de Chile
más de 2800 mg/L*******)
SiO2 s.l.m.p. 6 a 12 150 mg/L en algunos manantiales de
agua hidrotermal.
As 0.025 0.0001-0.1* s.r.t.
Fe 0.3 0.01-10* s.r.t.
Li s.l.m.p. 0.0001-0.1*
Hasta 10 mg/L en agua subterránea
donde hay lepidolita, espodumeno,
petalita y ambligonita**, una
concentración mayor se da en
salmueras geotérmicas (p. ej. 18 mg/L
en Germencik*****, en los salares de
Chile se ha medido más de 1000
mg/L******)
Cd 0.005 0.0001-0.1* s.r.t.
Pb 0.01 0.0001-0.1* s.r.t.
s.r.t. = sin rango típico; s.l.m.p. = sin límite máximo permisible
* Rango típico en agua subterránea Thomas Harter (2003).
** Handbook of drinking water quality (1997) *** Argust (1998) **** Kszos and Stewart (2003) ***** Gemici
and Tarcan (2002) ****** Gajardo (2014) ******* Risacher, Alonso, Salazar (1999)
Tabla 3. Rangos de concentración en muestras de agua en el valle de Mexicali-Cerro Prieto colectadas en
mayo, junio y octubre de 2016.
Concentraciones (mg/L) Normas
Especie
Zona agrícola CGCP
Riego
NOM 001
(1996)
Riego
Criterios
Ecológicos CE-
CCA-001/89
Agua Potable
NOM 127
(2000)
Pozos Canales Pozos
Productivo
s
Piezómetros
F- 0.25-0.47 0.50-0.53 1.33-3.29 0.24-1.27 1.5
As nd-0.0026 0.0022-
0.0026
0.2229-
2.5833
nd-0.0050 0.2 PM 0.1 0.025
B nd-0.45
(1.65)
nd-0.65 8.55-67.7 2.41-34.14 0.75-3*
Hg nd nd nd-
0.000298
nd 0.005 PM 0.001
Cd nd nd nd-0.15 nd-0.01 0.05 PM 0.01 0.005
Cu nd
(0.28)
nd nd nd 4 PM 0.2 2.00
Pb nd
(0.0015)
nd-0.01 nd-0.52 0.2-0.44 5 PM 0.01
157
Fe 0.12-0.71
(3.5)
nd-1.12 nd-1.54 1.52-9.25 0.3
Crt nd nd nd 0.03-0.05 1 PM 0.05
Cr(VI) nd nd nd nd
Na+ 104-625
(4275)
198.3-382.5 465-19250 7680-14525 200.00
K+ 2.35-6.35
(31.65)
5.41-10.3 62.7-3462 44-712
Cl- 132.5-639
(9862)
213.5-467 782.5-
42250
21400-33050 147.5 250.00
2-SO4 91.6-988
(2060.8)
273.8-558.6 nd-98.8 3.4-2410 400.0
Concentraciones (mg/L) Normas
Especie Zona agrícola CGCP
Riego
NOM
001
(1996)
Riego
Criterios
Ecológicos CE-
CCA-001/89
Agua Potable
NOM 127
(2000)
Pozos Canales Pozos
Productiv
os
Piezómetros
Ca2+ 58.2-225.7
(1011.7)
75.5-116.6 5.0-1470 233.5-3093.6
Mg2+ 18.9-123.8
(837.7)
27.1-70.8 2.6-60.8 118.0-1840.6
HCO3- 173.0-
558.1
132.1-210.3 12.2-70.8 77.7-402.2
Li 0.02-0.08
(0.44)
0.04-0.05 0.69-30.0 1.1-11.8
SiO2 3.03-30.06 11.34-15.84 103-1112.8 3.89-25.9
l.d. As = 0.0005 mg/L, B= 0.3 mg/L, Hg=0.00005 mg/L, Cu, Fe, Crt =0.05 mg/L, Cr(VI)=0.005 mg/L, SO4= 4
mg/L, Pb=0.001, Cd=0.0001, Li=0.05. Los valores entre paréntesis corresponden a una noria abandonada.
* Según sensibilidad del cultivo. PM= Promedio mensual
La concentración de los distintos elementos químicos, determinados en muestras de agua
de la zona agrícola, fue representada en mapas de isolíneas. A continuación se presentan
aquellos con mayor interés para el presente estudio.
Mapas de isolíneas que representan la concentración de especies químicas
determinadas en muestras de agua en la zona aledaña al CGCP
159
Sílice
Figura 5.- Concentración de sílice (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas indican
la dirección hacia donde incrementan las concentraciones
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Sodio
Figura 6.- Concentración de sodio (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas indican
la dirección hacia donde incrementan las concentraciones
161
Litio
Figura 7.- Concentración de litio (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas indican la
dirección hacia donde incrementan las concentraciones.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Fluoruros
Figura 8.- Concentración de fluoruros (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas
indican la dirección hacia donde incrementan las concentraciones
163
Cloruros
Figura 9.- Concentración de cloruros (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas
indican la dirección hacia donde incrementan las concentraciones
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Boro
Figura 10.- Concentración de boro (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas indican
la dirección hacia donde incrementan las concentraciones
165
Arsénico
Figura 11.- Concentración de arsénico (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas
indican la dirección hacia donde incrementan las concentraciones
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Sulfatos
Figura 12.- Concentración de sulfatos (en mg/L) en la zona agrícola, las flechas
indican la dirección hacia donde incrementan las concentraciones
Mapas de isolíneas que representan la concentración de especies químicas
determinadas en muestras de agua del CGCP
167
Las concentraciones más elevas de arsénico, boro, fluoruros, bicarbonato están
localizadas en el pozo 423, el cual se localiza al este del CGCP. Las concentraciones más
elevadas de calcio, cadmio, cloruros, potasio, sodio, litio, plomo y sulfatos fueron
localizadas en el pozo 302, el cual también presenta concentraciones elevadas de boro y
está localizado cerca de una falla al oeste del CGCP. El pozo E24 presenta las
concentraciones más elevadas de hierro, este pozo está localizado al centro del CGCP.
Los pozos E35A y 513 presentan las concentraciones más elevadas de magnesio, el
primero está ubicado en la parte media del CGCP cerca de una falla, el segundo está
localizado al este del CGCP, los pozos que presentan los valores más elevados de sílice
son los pozos 446D y 311.
Arsénico
Figura 13.- Concentración de arsénico (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la
dirección hacia donde incrementan las concentraciones
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Boro
Figura 14.- Concentración de boro (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la
dirección hacia donde incrementan las concentraciones
169
Cloruros
Figura 15.- Concentración de cadmio (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la
dirección hacia donde incrementan las concentraciones.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Fluoruros
Figura 16.- Concentración de fluoruros (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la
dirección hacia donde incrementan las concentraciones
171
Litio
Figura 17.- Concentración de litio (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la
dirección hacia donde incrementan las concentraciones
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Sodio
Figura 18.- Concentración de sodio (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la
dirección hacia donde incrementan las concentraciones
173
Plomo
Figura 19.- Concentración de plomo (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican
dirección hacia donde incrementan las concentraciones
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Sulfatos
Figura 20.- Concentración de sulfatos (en mg/L) en el CGCP, flechas indican la
dirección hacia donde incrementan las concentraciones
175
Sílice
Figura 21.- Concentración de sílice (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la
dirección hacia donde incrementan las concentraciones
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Potasio
Figura 22.- Concentración de potasio (en mg/L) en el CGCP, las flechas indican la
dirección hacia donde incrementan las concentraciones
177
5.2. Resultados isotópicos. Los resultados de los análisis isotópicos se presentan en la
tabla 6.
Tabla 6.- Valores de δ18O y δ2H del agua termal del CGCP y de la zona aledaña de
muestras recolectadas durante mayo, junio y octubre de 2016.
Clave
Nombre
d2HVSMOW
(‰)
d18OVSMOW
(‰)
MX1601 Ever16 -100.8 -11.78
MX1602 VG16 -113.7 -14.29
MX1603
N430
-113.9
-14.30
Pozos y norias
zona agrícola
MX1634 CHI16 -105.1 -12.83
MX1635 37CH -112.2 -14.40
MX1630 224VER -106.1 -13.91
MX1631 CNA60 -110.2 -14.63
MX1633 Ag10 -105.3 -13.8
MX1626 DELTA16 -91.1 -11.1 Canales
MX1604 CAN216 -95.4 -11.08
MX1605 E23 -78.5 -4.42
MX1606 E24 -95.6 -8.98
MX1607 103 -89.3 -8.39
MX1608 138 -90.1 -8.45
MX1609 M198 -95.8 -7.35
MX1610 220D -90.7 -7.56
MX1611 233 -91.5 -7.20
MX1612 245 -94.3 -8.45 Pozos y
piezómetros
del CGCP MX1613 302 -50.4 -0.31
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
MX1614 308 -92.5 -6.77
MX1615 343 -85.4 -6.06
MX1616 423 -85.6 -5.45
MX1617 T350A -85.9 -5.75
MX1618 513 -93.6 -7.86
MX1619 E35A -86.9 -6.43
MX1640 II-11 -96.0 -10.12
MX1641 II-13 -88.9 -7.93
MX1637 PZ2 -89.2 -9.38
MX1639 PZ13 -49.0 -0.36
MX1629 311 -94.0 -9.21
MX1620 426 -96.4 -8.61
MX1621 540 -84.5 -6.25
MX1622 L1016 -43.3 0.39 Laguna
En las muestras de la zona agrícola aledaña al CGCP se observa un ligero enriquecimiento
tanto en δ18O como en δ2H comparado con los valores de la línea meteórica global de agua
(GMWL= Global Meteoric Water Line) y con la línea de agua subterránea de México. El
rango de valores de δ18O es de -14.63 a -11.08 y el rango de valores de δ2H de -113.9 a
-91.1 para los pozos y canales de la zona agrícola (Tabla 6). Estos valores no varían mucho
respecto a los valores obtenidos previamente en el 2010.
En la Universidad de Arizona se efectuaron análisis de δ34S y δ18O en los sulfatos
disueltos en el agua para muestras que contuvieron la cantidad de sulfatos requerida por el
laboratorio. Los sulfatos se precipitaron con BaCl2 en la UNAM, la determinación de δ34S
(SO4) se efectuó en el SO2 producido por la descomposición térmica del BaSO4 en un
179
equipo ThermoQuest Finnigan Delta PlusXL. Los valores se reportan como 34S (SO4) ‰
respecto a la troleita, Canyon Diablo Troilite (CDT) con una precisión de 0.20 ‰. Los
resultados se presentan en la tabla 7.
Tabla 7. Valores de δ34S y δ18O en sulfatos disueltos del agua termal del CGCP y
de la zona aledaña de muestras recolectadas durante mayo, junio y octubre de
2016.
Clave Nombre δ34S‰(CDT) δ18O‰(VSMOW)
Zona
agrícola
MX1601 Ever 16 1.9 4.5
MX1602 VG16 29.7 12.3
MX1603 N430 16.0 9.9
435R4 435R4 16.9 9.2
MX1604 CAN216 2.0 6.8
MX1626 Delta16 1.4 6.3
MX1633 Ag1016 1.7 6.6
MX1607 103 16.3 -2.0
Zona
CGCP
MX1611 233 16.6 -3.6
MX1612 245 22.8 -4.4
MX1613 302 7.3 4.4
MX1615 343 12.7 -2.5
MX1616 423 15.0 -2.7
MX1617 T350A 9.7 -2.5
MX1641 II13 25.2 8.7
MX1621 540 17.5 -0.7
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
6. DISCUSIÓN
6.1. Hidrogeoquímica y calidad del agua. De acuerdo a la tabla 3, el agua de los pozos
y canales de la zona aledaña al CGCP es apta para uso de riego, según los límites
permitidos por la norma de riego (NOM-001-1996). Sin embargo, de acuerdo con los
criterios ecológicos de riego (CE-CCA-001/89) la mayoría de las muestras (excepto una),
exceden el límite máximo permitido para Cl-, un pozo excede el valor máximo permitido
para Cu (Tabla 3). El agua de los pozos productivos del CGCP no es apta para riego, pues
excede los límites máximos permitidos de los criterios ecológicos (CE-CCA-001/89) para
arsénico, boro, cadmio y cloruros y de la norma de riego (NOM-001 (1996)) para arsénico
y cadmio (Tabla 3).
En algunas de las muestras de agua de la zona agrícola las concentraciones de SO42-, Cl-
y Na+ exceden los valores permitidos por la NOM-127 (Tabla 3). Las concentraciones de
Hg, B, Cd, As, Pb, F- y Li son inferiores a 1 (mg/L), ninguno de estos elementos excede los
límites permitidos por la NOM-127. Las concentraciones de SiO2 están por encima del rango
típico en agua subterránea, mientras que las concentraciones de K+, Ca2+ y Mg2+ se
encuentran dentro del rango típico de agua subterránea (Tablas 2 y 3).
En todos los pozos del CGCP las concentraciones de SO42- y Mg2+ están en el rango común
de las agua subterránea, incluso en algunos pozos se encuentran por debajo del mismo,
este fenómeno probablemente se debe a algunos procesos diagenéticos que se favorecen
por modificación de las condiciones redox, temperatura, presión y salinidad, principalmente
para el SO42- (Boschetti, 2011); por otro lado, a elevadas temperaturas el Mg2+ permanece
retenido en arcillas o micas (Ellis, 1971).
En el CGCP las concentraciones de B y Li son elevadas, estas especies químicas
generalmente incrementan su concentración en ambientes geotérmicos, salmueras y en
cuencas sedimentarias (Gemici and Tarcan; 2002). Los valores medidos de B y Li en el
CGCP superan los rangos típicos en agua subterránea, incluso son superiores a valores
reportados en distintos ambientes geotérmicos a nivel mundial (Tablas 2 y 3). Las
concentraciones de SiO2, K+ y Ca2+ superan los valores típicos en agua subterránea en
algunos pozos.
Los pozos del CGCP tuvieron valores de pH entre 6.83 y 8.5, con elevadas concentraciones
de Na+ y Cl- (Fig. 4). El agua de los pozos de la zona aledaña al CGCP presentó valores
181
de pH entre 6.79 y 7.95 y una temperatura entre 24 y 31.9oC el tipo de agua es Na-Ca-
HCO3-Cl, Na-Ca-Cl-SO4, Na-Ca-SO4-Cl principalmente. En la figura 23 se observan
claramente las diferencias en el tipo de agua de las dos zonas. Los pozos del CGCP
muestran un claro predominio de los cloruros mientras que los de la zona agrícola (a
excepción de una noria) son de tipo mixto. En las muestras del CGCP predomina el sodio,
mientras que en los de la zona agrícola los cationes están dominados por el sodio y el
calcio.
La elevada salinidad en toda la región es producto de la disolución de la secuencia
sedimentaria evaporítica marina-continental que cubre todo el graben (Vázquez 1999).
Figura 23. Diagrama de Piper del agua de pozos en explotación del CGCP (cuadros
azules) y de la zona agrícola aledaña (triángulos rojos).
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
En todas las muestras de los pozos agrícolas, la concentración de sulfatos y cloruros en
solución (Cl+SO4), superan la concentración de bicarbonatos en solución (HCO3) (Fig. 24a
y b). En algunas de las muestras de los pozos agrícolas, la concentración de metales
alcalinos (Na+K) supera la concentración de metales alcalinotérreos (Ca+Mg), los pozos
CH116 y Ever16 presentan este comportamiento de manera más evidente (Fig. 24a y b);
solamente los pozos 224ver, CNA60 y Ag1016 presentan una concentración de metales
alcalinotérreos (Ca+Mg) mayor a la de metales alcalinos (Na+K) (Fig. 24b), el agua de los
pozos agrícolas presenta de ligera a elevada salinidad, principalmente los pozos CH116 y
Ever16.
En todas las muestras de agua de los piezómetros y pozos de producción del CGCP, la
concentración de metales alcalinos (Na+K) supera a la concentración de metales
alcalinotérreos (Ca+Mg) y la concentración de sulfatos y cloruros en solución (Cl+SO4)
superan la concentración de bicarbonatos en solución (HCO3) (Fig. 24a), esta agua
presenta una elevada salinidad, incluso los pozos del CGCP presentan un enriquecimiento
lineal entre la concentración de metales alcalinos (Na+K) y la concentración de sulfatos y
cloruros en solución (Cl+SO4).
En la evolución geoquímica del agua del CGCP, piezómetros y de la zona agrícola existen
procesos de disolución de rocas sedimentarias. Las concentraciones de Ca2+, Mg2+, Na+,
K+, Cl-, SO42- y HCO3
- tienen una marcada diferencia entre ambos sitios. En la zona agrícola,
las concentraciones de Ca2+, SO42- y HCO3
-, en algunos de los pozos pueden ser producto
de disolución de CaCO3 o de CaSO4, una gran parte de los pozos agrícolas presentan una
concentración de SO42- elevada, esta situación es producto de disolución de material
evaporítico, carbonatado y material rico en sulfatos, además de plagioclasas y feldespatos
presentes en el medio.
En el CGCP las concentraciones de Na+ y K+ son superiores a las de Ca2+ y Mg2+ mientras
que las concentraciones de SO42- y Cl- son superiores a las de HCO3
- (Fig. 24), este
fenómeno puede deberse a la disolución de material evaporítico, carbonatado presente a
profundidad.
El pozo Ever 16 presenta los valores más elevados de todos los elementos en esta zona,
excepto sílice y plomo, esto puede deberse a su ubicación muy cerca de la falla Imperial
(Figura 3) y puede estar influido por flujos profundos, lo cual también se refleja por su mayor
183
temperatura (33.6oC). Por otro lado, el pozo VG16 es el único que se utiliza para suministrar
agua potable, los resultados en este muestreo indicaron que cumple con todos los
parámetros establecidos por la NOM 127 que se incluyeron en el estudio.
Figura 24.- Diagrama X, Y es utilizado para comparar la actividad entre metales
alcalinos vs alcalinotérreos y bicarbonatos en solución vs sulfatos y cloruros en
solución (Chadha DK 1999). a) comparativo entre los pozos agrícolas aledaños al
Campo Geotérmico de Cerro Prieto (cuadrados), piezómetros (triángulos) y los
pozos productores (rombos) ubicados dentro del Campo Geotérmico de Cerro
Prieto, b) acercamiento al comportamiento de los pozos agrícolas.
La relación Na/K ha sido usada en el CGCP como geotermómetro pues el Na, junto al Li y
Cl son elementos conservativos y el K junto al SiO2 son reactivos, es decir revelan
tendencias del tipo y=ax-b (Mazor y Mañón, 1978). El Na y K se usan en reacciones de
temperatura, pues la relación Na/K permanece constante y no se ve afectada por la pérdida
secundaria de vapor o por procesos de dilución (Fournier et al., 1974; Mercado 1968). Se
observan claras diferencias en esta relación en la zona agrícola en relación al CGCP. La
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
relación Na/K obtenida de los pozos de la zona aledaña al CGCP va de 31.5 a 135.1, los
valores obtenidos de la relación Na/K de las muestras de canal es de 34.8 a 43.1, y la
relación Na/K obtenida en pozos del CGCP es de 4.3 a 8.3 (Tabla 4).
Tabla 8. Relación Na/K del agua los pozos de la zona agrícolas, canales y del CGCP
Tipo de agua Aniones Cationes Na/K
Pozos
agrícolas HCO3-Cl SO4-Cl Na Ca 31.5-135.1
Canales Cl SO4 Na Ca 43.1-34.8
CGCP Cl Na 4.3-8.3
6.2. Análisis de aptitud del agua para uso agrícola. Con el fin de determinar si el agua
es apta para uso agrícola se evaluó el riesgo de salinización, se calculó la relación de
adsorción de sodio (SAR), se evaluó el %Na vs la Conductividad eléctrica con el diagrama
de Wilcox, y el diagrama de aptitud agrícola.
El riesgo de la sodificación de las aguas de riego se determina a partir de la concentración
de cationes. Si la proporción de sodio (meq/L) es alta, será más elevado el riesgo de
sodificación, pero si el calcio y magnesio (meq/L) predominan, el riesgo es menor. El índice
se calcula a partir de la fórmula propuesta por Richards (1954).
𝑁𝑁𝐶𝐶⁺ 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑆𝑆 =
�(𝐶𝐶𝐶𝐶2+ + 𝑀𝑀𝑔𝑔2+)� 2
A partir de la evaluación de los distintos parámetros se determinó que el agua de las
muestras de agua de la zona agrícola y de canal presentan un riesgo de salinización alto y
de alcalinización bajo, según los diagramas de aptitud agrícola tienen una calidad de regular
a mala, y el diagrama de Wilcox indica que tiene una calidad de buena a admisible. La
muestra de agua de la zona agrícola Ever16 no es apta para uso agrícola pues presenta
185
un riesgo muy alto de salinización, además según los diagramas de aptitud agrícola y de
Wilcox donde se compara el %Na vs Conductividad eléctrica, su calidad es muy mala, cabe
señalar que el agua procede de una noria y no es usada para la siembra.
Tabla 9. Índices de calidad para uso agrícola
ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA PARA USO AGRÍCOLA
Riesgo de salinización Riesgo de alcalinización
Muestra C S (SAR)
224ver 1920 C2 Alto 3.32 S1 Bajo
CNA60 1890 C2 Alto 4.10 S1 Bajo
AG1016 1710 C2 Alto 3.09 S1 Bajo
CH116 1810 C2 Alto 24.07 S2 Alto
34CH 1700 C2 Alto 4.89 S1 Bajo
37CH 1670 C2 Alto 4.91 S1 Bajo
435-R-4 1200 C2 Medio 2.79 S1 Bajo
Ever16 4160 C4 Muy alto 8.42 S1 Bajo
VG16 1125 C2 Medio 3.60 S1 Bajo
N430 993 C2 Medio 4.28 S1 Bajo
Figura 25.- Diagramas de a) aptitud agrícola y b) Norma L. V. Wilcox.
6.3 Resultados isotópicos. Los resultados de los análisis isotópicos se presentan en las
tablas 6 y 7 y figuras 26 y 27.
En las muestras de la zona agrícola aledaña al CGCP, se observa un ligero enriquecimiento
tanto en δ18O como en δ2H comparado con los valores de la línea meteórica global de agua
(GMWL= Global Meteoric Water Line) y con la línea de agua meteórica de México. El rango
de valores de δ18O es de -14.63 a -11.08 y el rango de valores de δ2H es de -113.9 a -91.1
para los pozos y canales de la zona agrícola (Tabla 6). Estos valores no varían mucho
respecto a los valores obtenidos previamente en el 2010.
2016.
En las muestras de agua del CGCP hay un enriquecimiento en los valores isotópicos de
δ18O y δ2H respecto con los de la zona agrícola, principalmente para los valores de δ18O,
esto es causado por el intercambio isotópico que se lleva a cabo a alta temperatura entre
el agua subterránea profunda y rocas enriquecidas con δ18O (Nuti, 1991; Giggenbach,
1991). El rango de valores de δ18O en el CGCP es de -10.12 a -0.31 y el rango de δ2H es
de -49 a -96.4 (Tabla 6). Todos los pozos presentan un rango de valor similar al obtenido
187
en el 2010 con excepción del pozo 302. Se mantiene la influencia de procesos de
evaporación tanto en la zona agrícola como en el CGCP observada en 2010.
Figura 26.- Variación del δ18O- δ2H en agua termal del CGCP (rombos azules), agua
de uso agrícola (triángulos verdes), piezómetros del CGCP (cuadros morados) de la
noria abandonada (rombo transparente), agua de la laguna geotérmica (círculos
naranjas) y agua de mezcla de lluvia y aguas negras (círculo transparente) en
muestras recolectadas durante 2016.
En la figura 26 se advierte que las muestras de los pozos agrícolas a excepción de la que
se encuentra menos negativa en δ18Oy en δ 2H (el rombo vacío que corresponde a una
noria abandonada con agua estancada) se encuentran cerca de la línea meteórica de
México e indican agua de reciente infiltración. Las muestras de los pozos geotérmicos
muestran enriquecimiento en oxígeno 18 debido a procesos de interacción agua-roca a alta
temperatura. La isotopía del agua de la laguna, del piezómetro 13 y del pozo geotérmico
302, ambos muy cercanos a la laguna, indica influencia de procesos de evaporación. Se
observa también al igual que en el estudio previo, que las aguas de la zona agrícola
muestran procesos de evaporación lo cual es más pronunciado en los canales, como era
de esperarse; por otro lado algunos pozos geotérmicos también presentan dichos procesos
con una tendencia independiente y la laguna de evaporación es el cuerpo de agua con un
mayor efecto del mismo.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Los resultados de los análisis de análisis de δ34S y δ18O en los sulfatos disueltos en el
agua efectuados en la Universidad de Arizona se presentan en la tabla 7 y en la figura 27.
Figura 27.- Variación de δ34S vs δ 18O en sulfatos disueltos en muestras de agua.
Los rombos corresponden a pozos geotérmicos, los triángulos rellenos a pozos de
la zona agrícola, los triángulos vacíos a canales, el cuadrado a un piezómetro y el
asterisco a un pozo de abastecimiento de agua potable.
La figura 27 muestra una clara distinción en los valores de los isótopos de azufre δ34S en
relación de los de oxígeno δ 18O entre los pozos geotérmicos (excepto el 302) y los de la
zona agrícola. La ubicación del pozo 302 ubicado cerca de la laguna y la del piezómetro (II-
13) indica influencia de procesos distintos a los del resto de los pozos analizados en la zona
geotérmica.
Los valores del δ34S de los pozos geotérmicos pueden corresponder a la contribución del
agua marina en el reservorio reportada por Truesdell et al. (1981). Por otro lado, los valores
negativos de 18O medidos en la mayoría de los pozos geotérmicos, indican que la firma
isotópica del 34S puede también deberse a oxidación de pirita como ha sido propuesto
por Portugal et al. (2010). Además, la oxidación de H2S puede producir también valores
negativos de 18O ya que durante este proceso el oxígeno de los sulfatos es suministrado
δ34S‰(CDT) 35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0
δ18O‰(VSMOW)
189
por el agua (Lefticariu et al., 2007) que presenta valores negativos en los pozos geotérmicos
(Tabla 6).
7. CONCLUSIONES
Los resultados de los muestreos llevados a cabo en 2016 siguen mostrando importantes diferencias químicas e isotópicas entre los cuerpos de agua de la zona agrícola y el campo geotérmico, similares a lo observado en el estudio previo.
Las tendencias espaciales en las concentraciones no indican un aporte de las especies químicas desde el CGCP hacia las zonas agrícolas aledañas.
Las mediciones isotópicas no muestran influencia de la zona geotérmica en el agua de pozos y canales de la zona agrícola.
Las concentraciones de elementos potencialmente tóxicos (As, Hg, Pb, Cd, Crt, Cr(VI), F-) en la zona agrícola cumplen con los límites establecidos para agua de riego (NOM-003-ECOL-1997) y se mantienen en los rangos de concentración medidos en el muestreo realizado a fines de 2010 y principios de 2011, sin observarse tendencias a aumentar.
Es importante recalcar que el pozo que suministra agua potable en el ejido Vicente Guerrero cumple con los límites establecidos para agua de consumo humano por la NOM-127-SSA1-1994 para todos los parámetros medidos.
No hay indicaciones de que el agua subterránea del CGCP fluya hacia la zona agrícola.
La elevada concentración de cloruro en los pozos de la zona agrícola se debe al medio geológico y a la infiltración de agua evaporada procedente de los canales y el riego.
El agua de la mayoría de las muestras de agua de la zona agrícola presenta riesgo de salinización alto y de alcalinización de bajo a alto; según los diagramas de aptitud agrícola algunos de los pozos tienen una calidad de regular a mala y de acuerdo al diagrama de Wilcox de buena a admisible.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
8. RECOMENDACIONES
Es importante determinar las prácticas de riego y mejoramiento de suelos que contrarresten las características del agua de pozos y canales, así como identificar los cultivos tolerantes, adecuados a las condiciones climatológicas del Valle de Mexicali y que proporcionen mejores beneficios económicos.
191
8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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195
9. ANEXOS
1. Concentraciones de especies mayores, menores y trazas medidas en pozos geotérmicos
productivos, piezómetros y laguna de evaporación dentro del CGCP y en pozos de riego,
norias, canales y un pozo de abastecimiento de la zona agrícola aledaña.
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en Mexicali, Baja California. Fase IV
VII. ANÁLISIS DE NAEGLERIA: ESTUDIO SOBRE LA PRESENCIA DE AMIBAS DEL
GÉNERO NAEGLERIA EN LA LAGUNA DE EVAPORACIÓN DEL CAMPO
GEOTERMOELÉCTRICO DE CERRO PRIETO (CGCP), ASÍ COMO DE
DIFERENTES CUERPOS DE AGUA ALEDAÑOS AL CGCP
RESUMEN EJECUTIVO
Las amibas de vida libre (AVL) se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza.
Algunas especies de los géneros Naegleria, Acanthamoeba, Balamuthia y Sappinia pueden
causar infecciones en el sistema nervioso central del ser humano y algunos otros
mamíferos. La única especie patógena para el hombre del género Naegleria es Naegleria
fowleri y causa la infección denominada Meningoencefalitis Amibiana Primaria (MEAP). La
MEAP tiene una tasa de mortalidad del 95%, usualmente dentro de los 10 a 15 días
posteriores a la aparición de manifestaciones clínicas. La enfermedad es de tratamiento
difícil y aunque la infección es rara, se notifican nuevos casos cada año.
Se llevaron a cabo muestreos del agua en el Campo Geotérmico Cerro Prieto (CGCP) y
zonas aledañas. Dentro del Campo, se tomaron muestras del canal principal y los cuatro
canales de descarga, tres sitios de la laguna de evaporación, tres pozos piezométricos y
diez de canales de riego fuera del CGCP. En los 21 sitios se tomaron muestras de agua y
de sedimento, en total se colectaron 42 muestras. Se determinaron in situ los siguientes
parámetros fisicoquímicos: temperatura, pH, conductividad y oxígeno disuelto.
En el laboratorio, las muestras de agua se filtraron por duplicado a través de membranas
de 5 µm de poro. Las membranas se colocaron en medio agar no nutritivo con bacteria
(NNE) y se incubaron a 30°C y a 37°C respectivamente. Las muestras de sedimento se
inocularon también por duplicado, dispersando aproximadamente 0.1 g sobre la superficie
del medio NNE y se incubaron a las mismas temperaturas. Las amibas se axenizaron para
obtener cultivos puros.
La identificación de las amibas a nivel de género, se realizó utilizando criterios morfológicos
y fisiológicos basados en claves taxonómicas. La identificación a nivel de especie, se llevó
a cabo mediante la amplificación y secuenciación de las regiones espaciadoras conocidas
como transcritos internos (ITS) de las Naeglerias encontradas.
197
En ninguna de las muestras colectadas dentro del CGCP, se detectaron amibas del género
Naegleria, ya que aunque las condiciones de pH, temperatura y oxígeno disuelto se
encontraron en los intervalos adecuados para su crecimiento, las altas concentraciones de
sales no permitieron su presencia.
En 9 de 10 canales de riego localizados fuera del CGCP, se identificaron amibas del género
Naegleria. Los niveles de oxígeno disuelto, pH, temperatura y las concentraciones de sales
no fueron factores limitantes para su presencia. Utilizando métodos de biología molecular,
se confirmó la identificación de tres especies de Naegleria: Naegleria gruberi, Naegleria
australiensis y Naegleria pagei, ninguna de las cuales es patógena. N. pagei fue aislada en
dos canales de riego.
De acuerdo con los resultados y basados en estudios previos en la zona, no existe
comunicación directa entre el CGCP y los canales de riego del Valle de Mexicali, por lo que
se puede decir que las amibas del género Naegleria encontradas en los canales de riego
no provienen del Campo Geotérmico.
1. INTRODUCCIÓN
Entre las amibas de vida libre se encuentran los géneros Naegleria, Acanthamoeba,
Balamuthia y Sappinia, a los cuales pertenecen algunas especies que pueden causar
infecciones graves en el sistema nervioso central del ser humano y otros mamíferos. Al
género Naegleria pertenece Naegleria fowleri que es la única especie patógena para el
hombre, la cual causa Meningoencefalitis Amibiana Primaria (MEAP), enfermedad de curso
rápido y fatal que tiene una tasa de mortalidad del 95%, usualmente dentro de los 10 a 15
días posteriores a la aparición de manifestaciones clínicas. La enfermedad es de
tratamiento difícil y aunque la infección es rara, se notifican nuevos casos cada año.
La infección se asocia principalmente al uso recreativo del agua en piscinas y balnearios,
aguas naturales superficiales calentadas de forma natural, aguas de refrigeración industrial
y con el calentamiento de los lagos o lagunas que las plantas generadoras de energía
utilizan como sistemas de enfriamiento. La temporada de temperaturas ambientales altas
favorece la presencia de amibas termófilas, las cuales representan un riesgo de salud,
debido a que las amibas patógenas son termófilas y las temperaturas de proliferación
pueden llegar a los 40°C e incluso hasta los 45°C, por lo que puede haber mayor frecuencia
de las infecciones causadas por estas amibas en el verano.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Casos de MEAP se han reportado en todo el mundo. Por ejemplo, en el 2010 en Minnesota,
en Estados Unidos de Norteamérica, se reportó la muerte de una niña de siete años de
edad, la cual fue asociada con MEAP, la niña había nadado en lagos locales dos semanas
previas a su muerte. Por tal razón se analizó el agua de lagos y ríos donde la paciente había
nadado y las muestras de agua analizadas fueron positivas para N. fowleri. Dos años
después, se reportó un caso similar de un niño de 9 años, que también había tenido
actividades acuáticas en los mismos lagos (Kemble et al., 2012). Ambos casos, señalan
cambios en la distribución geográfica de las AVL debido a que no se habían reportado en
regiones donde la temperatura ambiental es baja.
Los primeros casos de MEAP en el norte de Estados Unidos se registraron en el año 2010,
donde las temperaturas promedio se han incrementado en los últimos años (Siddiqui et al.,
2016).
En 1993, Lares y colegas reportaron la identificación de Naegleria fowleri, aislada de 5
pacientes mortales con MEAP, ocurridos en Mexicali, B.C. La misma especie amibiana la
aislaron de agua de un canal artificial en el cual los pacientes habían nadado antes de
contraer la enfermedad.
En el 2007, Cervantes-Sandoval y colegas, reportaron la caracterización de cepas de
Naegleria fowleri aisladas del líquido cefalorraquídeo de dos casos clínicos que se
presentaron en el noroeste de México, uno en el Estado de Sonora y el otro de Mexicali,
B.C. Ambos pacientes murieron.
En el Valle de Mexicali, en Baja California, México, existe una gran red de canales de riego,
cuyas aguas provienen del río Colorado. A orillas de estos canales se encuentran
asentamientos humanos y sus habitantes suelen sumergirse en esas aguas principalmente
durante el verano, ya que la temperatura ambiental puede llegar hasta los 50°C.
El incremento de casos clínicos causados por amibas de vida libre, en particular por
Naegleria fowleri conduce a la necesidad de estudiar cuerpos de agua naturales y
artificiales cuyas temperaturas sean elevadas. Por tal razón, el propósito de esta
investigación fue detectar la presencia y distribución de amibas pertenecientes al género
Naegleria y en especial la especie Naegleria fowleri en agua del Campo Geotérmico, así
como en cuerpos de agua de las zonas aledañas. Los resultados del estudio pretenden
199
aumentar el conocimiento sobre la presencia de este patógeno importante para que se
puedan tomar medidas y prevenir la infección de la comunidad, especialmente los niños y
jóvenes.
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo general
Describir la presencia de amibas del género Naegleria en la laguna de evaporación de la
Planta Geotermoeléctrica de Cerro Prieto, así como de diferentes cuerpos de agua
aledaños a la planta, e identificarlas por morfología y herramientas moleculares.
2.2. Objetivos específicos
a) Determinar la temperatura, pH, oxígeno disuelto y conductividad del agua de los sitios
de muestreo.
b) Aislar, cultivar y describir morfológicamente a las amibas del género Naegleria.
c) Determinar la patogenicidad de las cepas aisladas de Naegleria spp.
d) Realizar la prueba de tolerancia a la temperatura a las amibas aisladas.
e) Realizar la prueba de flagelación.
f) Identificar Naegleria spp. por RT-PCR mediante:
La determinación de la presencia del gen NAE específico para el género Naegleria.
La amplificación de las regiones ITS de Naegleria spp.
La determinación de la expresión del gen NFA1 de N. fowleri (gen de virulencia).
Secuenciar todos los productos de ITS y Nfa1.
Alinear las secuencias ITS y Nfa1 obtenidas.
Realizar el análisis filogenético de las regiones ITS con los modelos de Máxima
Parsimonia y Neighbor-Joining para identificar a las especies del género,
principalmente N. fowleri.
3. ENTREGABLES FINALES
3.1. Registro fotográfico con la descripción morfológica de las amibas aisladas
pertenecientes al género Naegleria.
3.2. Tabla comparativa mostrando la localidad y temperatura donde se encontró Naegleria
spp.
3.3. Ampliaciones de ITS por PCR
3.4. Secuenciación y alineamiento
3.5. Confirmación de las especies de Naegleria aisladas. Árboles filogenéticos
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
4. MATERIALES Y MÉTODOS
Muestreo
La última semana de noviembre de 2016 se realizó la campaña de muestreo. Se
seleccionaron 11 sitios dentro del Campo con la ayuda del personal del CGCP considerados
como potencialmente favorables para la proliferación de las amibas:
Cinco (5) de los canales de descarga
Tres (3) de la laguna de evaporación
Tres (3) de los pozos piezométricos
Se seleccionaron 10 canales de riego en las zonas aledañas al campo geotérmico con
ayuda de un mapa del Valle de Mexicali. En cada sitio se tomaron 250 ml de agua y 250 ml
de agua con sedimento. Es decir, dos muestras en cada sitio, por lo que en total se
colectaron 42 muestras. Las muestras de agua y sedimento se colectaron en recipientes
estériles y se mantuvieron a temperatura ambiente hasta su análisis.
Se determinaron los parámetros fisicoquímicos in situ de la siguiente manera: temperatura,
pH y conductividad con un potenciómetro Conductronic PC18 y oxígeno disuelto (OD) con
un oxímetro YSI modelo 51.
Laboratorio
Procesamiento de las muestras: Las muestras de agua se homogeneizaron y se filtraron
100 ml a través de filtros Millipore de 5.0 µm de poro. Las membranas se colocaron en cajas
de Petri con medio agar no nutritivo con la bacteria Enterobacter aerogenes (NNE) (Page,
1988). Este procedimiento se realizó por duplicado para incubar a 30°C y a 37°C.
Las muestras de sedimento se inocularon también por duplicado, dispersando directamente
aproximadamente 0.1 g en la superficie del medio NNE y se incubaron a las mismas
temperaturas que las muestras de agua.
Después de 24 h de incubación y hasta 7 días, las placas con NNE se observaron con un
microscopio invertido para detectar el crecimiento de amibas de vida libre. Las amibas se
subcultivaron en medio NNE fresco y se incubaron nuevamente a 30°C o 37°C. Después
de subcultivar las amibas varias veces con el propósito de limpiarlas y separarlas de otros
microorganismos (bacterias, hongos, levaduras), se pasaron a los medios axénicos Chang
y Bactocasitona para obtener cultivos puros de las amibas aisladas (Rivera et al, 1987).
201
Identificación Morfológica. Se realizaron preparaciones in vivo de las amibas de cultivos
axénicos y/o monoxénicos y se observaron al microscopio óptico de contraste de fases a
10× y 40×. La identificación morfológica se realizó utilizando las claves taxonómicas de
Page (1988).
Prueba de tolerancia de temperatura: Esta prueba consistió en determinar la temperatura
óptima de crecimiento de las amibas. Las amibas aisladas se sembraron por triplicado en
medio axénico o monoxénico, se incubaron a 30 °C, 37 °C y 45 °C y se observaron cada
24 h con un microscopio invertido durante tres días para verificar el desarrollo amibiano.
Prueba de flagelación: A cultivos de las amibas sospechosas de pertenecer al género
Naegleria, se les agregó agua destilada estéril y se observaron con el microscopio invertido
hasta que se observó la fase flagelada de las amibas.
Prueba de Patogenicidad: La prueba se realizó en un grupo de cinco ratones de tres
semanas de edad a partir de cultivos axénicos de las amibas (De Jonckheere, 1980). Los
trofozoítos se concentraron a 3000 rpm durante 10 min y se ajustaron a una concentración
de 1 x 104 - 1 x 106 por ml. De ese concentrado se tomó un volumen de 0.02 ml, y se aplicó
a través de los orificios nasales del ratón. Como control, se inocularon cinco ratones con
medio de cultivo sin amibas. Los ratones se observaron durante 21 días. Los animales que
murieron en o al término de ese periodo, se sacrificaron, se les extrajo el cerebro, hígado,
pulmones y riñones y se colocaron en placas con medio NNE, que se incubaron a la
temperatura de aislamiento (30 o 37°C). Los cultivos se observaron diariamente durante
una semana para detectar desarrollo amibiano.
Extracción de ADN: Las amibas fueron cultivadas axénicamente en medio Chang o
Bactocasitona en frascos de cultivo de 50 ml e incubadas a la temperatura de aislamiento.
Los cultivos se cosecharon y centrifugaron a 3500 y 4100 rpm por 15 min, se desechó el
sobrenadante. Posteriormente, para la extracción del ADN se usó el kit Quick-gDNA™
MiniPrep Zymo Reasearch de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.
Amplificación de las Regiones ITS Mediante Reacción en Cadena de la Polimerasa
La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) se llevó a cabo usando el kit PCR Kappa
según las condiciones del fabricante y usando el siguiente mix:
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Componentes Volumen
2x Mix 25 µl
DNA Genómico 3 µl
Primer Sentido (µM) 1 µl
Primer Anti Sentido (µM) 1 µl
Agua Inyectable 20 µl
Una vez realizado el mix para cada una de las muestras analizadas, se colocaron en el
termociclador marca Quanta Biotech S-24 y se corrió bajo las siguientes condiciones:
Inicio/
Fin
Proceso Temperatura Tiempo
Alineamiento 95°C 10 min
Comienza
Ciclo
Desnaturalización 94°C 30 seg
30 Alineación 58.15°C 1 min
Fin del
Ciclo
Elongación 72°C 2 min
Elongación Final 72°C 10 min
Almacenamiento 10°C
203
Para la amplificación de la región ITS completa (Dykova, 2006) se usó el siguiente set de
Primers:
G-F WD 5’-GGGATCCGTTTCCGTAGGTGAACCTGC-3’
G-REV 5’-GGGATCCATATGCTTAAGTTCAGCGGGT-3’
Los productos de PCR se corrieron electroforéticamente en un gel de agarosa al 3%
(SIGMA). Para cargar las muestras en el gel, se mezclaron 2 μl de buffer de carga más 5
μl de producto de PCR, se utilizaron 2μl del marcador de peso molecular de 100 bp
(Fermentas). El gel fue teñido con Midori Green Advanced y se corrió con buffer TAE al 1%
a 80V por 40 min. Al término, el gel fue visualizado en un transiluminador UV a 260 nm de
longitud de onda.
Secuenciación y Análisis Filogenético
Los productos de PCR se usaron para llevar a cabo la secuenciación utilizando un
secuenciador marca HITACHI ABI PRISM® 3100 Genetic Analyzer, la secuenciación se
realizó en el laboratorio de Bioquímica Molecular de la Unidad de Biotecnología y Prototipos
(UBIPRO, FESI-UNAM).
Los datos obtenidos de la secuenciación fueron analizados, editados con el programa
BioEdit v7.2.5, utilizando los electroferogramas de las secuencias FWD y RV como base
para editar posibles errores o artefactos y obtener una secuencia consenso a partir de
ambas secuencias, y así tener una secuencia más confiable y certera.
Una vez editadas las secuencias se utilizaron los programas Geneious R9 y ClustalW para
hacer el alineamiento múltiple de secuencias y la comparación de las secuencias obtenidas
con secuencias reportadas en el GenBank mediante una herramienta informática
de alineamiento de secuencias de tipo local (BLAST). Los árboles filogenéticos fueron
realizados con el software Mega7, se hizo la descarga de secuencias ITS de diferentes
especies de Naegleria con la intención de establecer la relación filogenética de Naegleria
con alguna de la especies ya reportada previamente, usando los modelos de Máxima
Parsimonia y Neighbor-Joining con un valor Bootstrap de 1000 y un punto de corte del 50%.
Los mapas de los lugares de muestreo se crearon utilizando ArcGIS Online (ESRI,
Redlands, CA).
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se analizaron un total de 42 muestras tomadas de 21 sitios dentro y fuera del CGCP. En
ninguna de las muestras analizadas dentro del CGCP se detectaron amibas pertenecientes
al género Naegleria. A diferencia de lo anterior en 9 de los 10 canales de riego se detectaron
amibas pertenecientes a este género (Fig. 1, Tabla 1).
*Fig. 1. SITIO 1: CD1; SITIO 2: CD2; SITIO 3: CD3; SITIO 4: CD4; SITIO 5: CD5; SITIO
6: LV1; SITIO 7: LV2; SITIO 8: LV3; SITIO 9: PZ1; SITIO 10: PZ2; SITIO 11: PZ3; SITIO
12: CRES1; SITIO 13: CRES2; SITIO 14: CRES3; SITIO 15: CRES4; SITIO 16:
CREQT1; SITIO 17: CREQT2; SITIO 18: CDENL; SITIO 19: C4ABRILENL; SITIO 20:
CRENL1 y SITIO 21: CRENL2.
*En azul, verde y morado se muestran los sitios dentro del CGCP. En rojo se muestran los sitios
correspondientes a los Canales de riego del Valle de Mexicali aledaños al CGCP.
205
Tabla 1. Presencia de amibas del género Naegleria en agua y sedimento del CGCP y
de canales de riego del Valle de Mexicali.
ZONA DE MUESTREO SITIOS DE
MUESTREO
PRESENCIA DE
Naegleria
NÚMERO
EN EL
MAPA
CANALES DE
DESCARGA
CGCP
CD1 Negativa 1
CD2 Negativa 2
CD3 Negativa 3
CD4 Negativa 4
CD5 Negativa 5
LAGUNAS DE
EVAPORACIÓN
CGCP
LV1 Negativa 6
LV2 Negativa 7
LV3 Negativa 8
POZOS
PIEZOMÉTRICOS
CGCP
PZ1 Negativa 9
PZ2 Negativa 10
PZ3 Negativa 11
CANALES DE RIEGO
DEL VALLE DE
MEXICALI
CRES1 Positiva 12
CRES2 Positiva 13
CRES3 Positiva 14
CRES4 Positiva 15
CREQT1 Positiva 16
CREQT2 Positiva 17
CDENL Positiva 18
C4ABRILENL Positiva 19
CRENL1 Positiva 20
CRENL2 Negativa 21
CRES1–4 = Canal Revolución Ejido Saltillo CREQT–2 = Canal Revolución Ejido Querétaro-
Tlaxcala CDENL = Canal Delta Ejido Nuevo León C4ABRILENL = Canal 4 de abril
Ejido Nuevo León CRENL1–2 = Canal Reforma Ejido Nuevo León
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
En la tabla 2 se observa la temperatura del agua que prevaleció en cada uno de los sitios
muestreados. Las temperaturas registradas en las muestras colectadas en los canales de
descarga en el CGCP estuvieron en un intervalo de 34 a 54°C. En las muestras de la laguna
de evaporación y los pozos piezométricos el intervalo fue de 18 a 30°C. En contraste, la
temperatura del agua en los canales de riego fuera del CGCP fue más baja, estuvo en un
intervalo de 16 a 20°C.
A pesar de que la temperatura del agua en el interior del CGCP estuvo dentro de los valores
favorables para las amibas termófilas, no se aislaron amibas del género Naegleria, tal vez
debido a las altas concentraciones de sales en el agua. Cabe mencionar, que en los mismos
sitios se detectó la presencia de otras amibas de vida libre no patógenas como las amibas
pertenecientes a los géneros Vermamoeba, Vannella, Mayorella, Thecamoeba y Rosculus,
lo que sugiere que estas amibas pueden resistir concentraciones altas de sales y
temperaturas altas (Tabla 2).
Se identificaron amibas del género Naegleria mediante criterios morfológicos en nueve de
diez canales de riego ubicados fuera del CGCP, donde los niveles de oxígeno disuelto, pH,
temperatura y las concentraciones de sales no fueron factores limitantes para la presencia
de Naegleria.
207
Tabla 2. Presencia de Naegleria sp. y parámetros fisicoquímicos de los sitios
estudiados
ZONA DE
MUESTREO
PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS PRESENCIA
DE
Naegleria
sp.
Sitios de
muestreo pH
Temperatura
del agua ˚C
OD
(mg/L)
Conductividad
µS/cm
CANALES DE
DESCARGA
CGCP
CD1 7.35 42.5 2.2 4.0 x 10 4 Negativa
CD2 7.9 34.0 2.0 4.3 x 10 4 Negativa
CD3 8.1 43.0 1.8 4.2 x 10 4 Negativa
CD4 7.7 54.0 1.2 4.1 x 10 4 Negativa
CD5 8.0 52.0 1.4 4.4 x 10 4 Negativa
LAGUNA DE
EVAPORACIÓN
CGCP
LV1 6.62 22.0 5.0 4.1 x 10 4 Negativa
LV2 6.7 18.0 5.0 8.7 x 10 4 Negativa
LV3 6.71 19.0 5.8 5.2 x 10 4 Negativa
POZOS
PIEZOMÉTRICOS
CGCP
PZ1 6.01 29.5 1.8 5.9 x 10 4 Negativa
PZ2 6.06 25.0 2.0 4.0 x 10 4 Negativa
PZ3 6.2 30.0 2.2 5.2 x 10 4 Negativa
CANALES DE
RIEGO DEL
VALLE DE
MEXICALI
CRES1 7.5 17.0 4.0 1.6 x 103 Positiva
CRES2 7.6 17.0 3.8 1.4 x 103 Positiva
CRES3 7.5 17.0 3.6 1.6 x 103 Positiva
CRES4 7.5 16.0 4.0 1.6 x 103 Positiva
CREQT1 7.3 19.0 4.2 1.8 x 103 Positiva
CREQT2 7.6 17.0 4.0 1.4 x 103 Positiva
CDENL 7.5 17.0 4.0 1.6 x 103 Positiva
C4BRILENL 7.5 17.0 4.2 1.5 x 103 Positiva
CRENL1 7.7 20.0 4.2 1.5 x 103 Positiva
CRENL2 7.6 17.5 4.0 1.4 x 103 Negativa
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Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Características morfológicas del género Naegleria
El ciclo de vida de las amibas del género Naegleria es relativamente simple. La forma
vegetativa o trofozoíto se desplaza por medio de seudópodos (lobópodos), que son los
responsables del movimiento monodireccional y de la forma ―limax‖ (alargada) de la amiba
(Fig. 2a). El movimiento de la amiba algunas veces está dado por varios seudópodos
localizados al azar en la superficie de la célula, lo que causa que la forma de la amiba sea
muy cambiante. Puede tener varios filamentos uroidales en el extremo posterior que se
denomina uroide.
Cuando las condiciones del ambiente llegan a ser hostiles para la sobrevivencia de la forma
vegetativa, el trofozoíto se transforma a la forma de resistencia quística. La pared del quiste
presenta varios poros a través de los cuales la amiba puede salir cuando las condiciones
ambientales son favorables (Fig. 2b). Naegleria puede desarrollar una etapa flagelada de
la forma vegetativa, donde se pueden observar de 2 a 4 flagelos (Figura 2c).
Esta etapa es temporal y transitoria, el retorno a la forma vegetativa ocurre gradualmente
por medio de una fase intermedia amiba-flagelada (Figura 2d).
Las características del género Naegleria son: trofozoíto entre 15 - 30 µm con un seudópodo
tipo lobópodo; núcleo con un prominente nucléolo denso localizado centralmente y rodeado
de un halo claro; membrana del núcleo bastante conspicua debido a la presencia de
cromatina periférica de aspecto granular grueso (Fig. 2a); quiste circular liso de doble pared
con poros (Fig. 2b); flagelado con un número promedio de 2 flagelos (Fig. 2c).
209
Las características morfológicas específicas de cada una de las cepas amibianas aisladas
de los canales de riego del Valle de Mexicali, B. C., se muestran en la sección 9-1.
Caracterización molecular de los aislados de Naegleria spp.
Ampliaciones de ITS por PCR
La caracterización molecular de las tres especies pertenecientes al género Naegleria, fue
llevada a cabo por medio de las secuencias ITS (ITS1, 5.8S, ITS2). El primer sentido 3', así
como el primer antisentido 5' del ADNr perteneciente a la región ITS amplificaron
exitosamente dicha región (incluyendo ADNr 5,8S) de todos los aislados de Naegleria.
Los resultados obtenidos de los productos amplificados son observados en el gel de
electroforesis (Fig. 3) en donde se aprecia una variación en el tamaño de las secuencias
de los ITS de las diferentes Naegleria spp. El tamaño molecular de cada uno de los
ampliaciones de ITS de las diferentes especies oscila entre los 309 a 350 pb. Los tamaños
de las secuencias completas de ITS así como su integridad se observan en la sección 9-3.
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en Mexicali, Baja California. Fase IV
Secuenciación y alineamiento
Los productos de PCR fueron secuenciados, editados y comparados con secuencias de
referencia. El análisis filogenético de las regiones ITS se llevó a cabo mediante el software
MEGA 7 (Megaso, Pensilvania, EUA; http://www.megasoftware.net/), donde se hizo un
análisis comparativo mediante el agrupamiento de las secuencias correspondientes a los
ITS de las amibas aisladas contra 31 especies ya reportadas en el GenBank, según el
alineamiento global mediante BLAST a través de ClustalW2 (Fig. 4). Sección 9-4. Los
diferentes tamaños observados en los productos de PCR de los ITS correspondientes a los
aislados de Naegleria (Fig.3), son resultado de pequeñas inserciones repetidas
principalmente en la región ITS2, la cual está más elongada (Fig. 4).
Confirmación de los aislados de Naegleria. Árboles filogenéticos
La utilización de programas informáticos, permitió la construcción de árboles filogenéticos
que reflejaron gráficamente la genealogía molecular de las distintas especies, mostrando
su posición evolutiva en el contexto de los organismos tipo comparados. El análisis
filogenético para establecer las relaciones entre las cepas de Naegleria aisladas se realizó
mediante el uso de dos algoritmos distintos, el de Máxima Parsimonia (Fig. 5) y el de
Neighbor-Joining (Fig. 6). En ambas figuras se puede observar que el patrón de
ramificación, básicamente es el mismo en los dos modelos utilizados.
El análisis filogenético claramente separó las secuencias de ITS (ITS1-5.8S-ITS2)
correspondientes al ADNr de los diferentes aislados 309, 323 y 350 pb (Naegleria spp.).
Sección 9.5. Las secuencias de 309 pb se agruparon junto con Naegleria australiensis.
Las secuencias de 323 pb tuvieron una relación con Naegleria gruberi, mientras que las
secuencias de 350 pb formaron un clado con Naegleria pagei. Entamoeba nuttalli y
Paecilomyces anatarcticus se utilizaron como grupos externos o grupos control. El grado
de confianza de la ramificación se evaluó mediante un bootstrap de 1.000 de los conjuntos
de datos. Indicando que el programa mostró un porcentaje en la base de los resultados de
los 1000 árboles diferentes generados (1000 repeticiones).
La identificación completa de las amibas aisladas pertenecientes al género Naegleria, se
realizó tomando en cuenta criterios morfológicos, fisiológicos y de biología molecular (Tabla
3).
211
Tabla 3. Identificación de amibas del género Naegleria aisladas de canales de riego
del Valle de Mexicali
Zona De
Muestreo
Cepa y
origen
Prueba de
Temperatura
(°C)
Prueba de
Flagelación
Prueba de
Patogenicidad
Identificación
Morfológica
de Género
Identificación
Molecular
de Especie
Canal
Revolución
Ejido Saltillo
(CRES)
CRES1
agua 30**, 37 + Negativo Naegleria sp.
Naegleria
gruberi
(99 %)*
CRES2
sedimento 30**, 37 + nd Naegleria sp. nd
CRES3
agua
30, 37**
42 + nd Naegleria sp. nd
CRES4
sedimento 30**, 37 + nd Naegleria sp. nd
Canal
Revolución
Ejido
Querétaro-
Tlaxcala
(CREQT)
CRQT1
agua 30**, 37 + Negativo Naegleria sp. nd
CRQT2
sedimento 37**, 42 + nd Naegleria sp. nd
Canal Delta
Ejido Nuevo
León
(CDENL)
CDNL
sedimento 30**, 37 + Negativo Naegleria sp.
Naegleria
australiensis
(98 %)*
Canal 4ABRIL
Ejido Nuevo
León
(C4ABRILENL)
C4abrilNL1
agua 30**, 37 +
Negativo Naegleria sp.
Naegleria
pagei
(100 %)*
C4abrilNL2
sedimento 30, 37** - Negativo Naegleria sp. nd
Canal Reforma
Ejido Nuevo
León
(CRENL)
CRNL1
agua 30**, 37 + Negativo Naegleria sp.
Naegleria
pagei
(99%)*
*(ITS1 e ITS2% homología); ** Temperatura óptima; nd = no determinado
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Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
6. CONCLUSIONES
En las muestras de agua tomadas en el interior del CGCP no hubo presencia de
amibas del género Naegleria. Las condiciones de pH, OD y temperatura se
encontraron en los rangos adecuados para su crecimiento, pero seguramente las
altas concentraciones de sales no permitieron la presencia de Naegleria.
En 9 de 10 canales de riego ubicados fuera del CGCP, se identificaron amibas del
género Naegleria. Los niveles de OD y pH estuvieron en los intervalos adecuados
para la presencia de las amibas. Las concentraciones de sales no fueron altas y las
temperaturas estuvieron relativamente bajas.
Usando métodos de biología molecular, se confirmó la identificación de las
especies; Naegleria gruberi, N. australiensis y N. pagei ninguna fue patógena para
los ratones.
De acuerdo con los resultados de nuestros análisis y estudios previos realizados en
la zona, no existe comunicación entre el CGCP y los canales de riego del Valle de
Mexicali, por lo que se puede afirmar que las amibas del género Naegleria
encontradas en los canales de riego no provienen del Campo Geotérmico.
7. RECOMENDACIONES
Población
• Evitar sumergir la cabeza en los canales de riego, especialmente durante los meses
de verano.
• En caso de utilizar el agua de los canales de riego para actividades de tipo doméstico,
como el baño, aplicar procesos de desinfección al agua.
Gobierno municipal y/o estatal
• Desazolvar los canales periódicamente para evitar el exceso de sólidos que pueda
servir de sustrato para la colonización de las amibas de vida libre patógenas.
Gobierno municipal, estatal y academia
• Proveer a la comunidad programas de educación en salud (dar pláticas, distribuir
folletos, emitir comunicados, etc.) para advertir a la población sobre el peligro
potencial que representa sumergirse en los canales de riego.
213
Academia
• Realizar muestreos periódicos en los canales de riego, para evaluar el riesgo por la
exposición a Naegleria en comunidades donde los individuos realizan actividades
acuáticas en los canales.
• Identificar los canales de riego donde se encuentre la especie patógena e informar a
las autoridades correspondientes.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
9. ANEXOS
1. Registro fotográfico con la descripción morfológica de las amibas aisladas pertenecientes
al género Naegleria.
2. Tabla comparativa mostrando la localidad y temperatura donde se encontró Naegleria
spp.
3. Ampliaciones de ITS por PCR.
4. Secuenciación y alineamiento.
5. Confirmación de los aislados de Naegleria. Árboles filogenéticos.
217
VIII. SITUACIÓN DE SALUD: ESTUDIO DE NIVELES DE EXPOSICIÓN A EMISIONES
RELACIONADAS CON EL CAMPO GEOTÉRMICO Y DETERMINACIÓN DEL
ESTADO DE SALUD DE LOS HABITANTES DE LAS COMUNIDADES
CIRCUNVECINAS
RESUMEN EJECUTIVO
Una de las características de las zonas circunvecinas a un Campo Geotérmico, es la
presencia de algunos agentes en el medio ambiente, entre los que destacan: Dióxido de
Azufre (SO2) y Sulfuro de hidrógeno (H2S). Hasta el momento no se ha documentado una
clara asociación entre las concentraciones bajas de estos elementos y la función
respiratoria de los habitantes en este tipo de comunidades.
Para lograr los objetivos el estudio integró varios componentes: primero, valoración general
del estado de salud de los habitantes y estimación de la función respiratoria por medio de
espirometría; segundo, exploración de las concentraciones de SO2 y de H2S en el ambiente
de estas comunidades; en tercer lugar evaluación de los niveles de metales pesados
(Plomo (Pb), Arsénico (As) y Mercurio (HG), en sangre y orina en una muestra de
trabajadores de CFE; cuarto, descripción de las tendencias de mortalidad de los municipios
de Baja California Norte (BCN) en los últimos 25 años, y en aquellas localidades menores
a 100,000 habitantes, así como los patrones de morbilidad con base en los egresos
hospitalarios de la zona, en los últimos 8 años.
Nuestros resultados muestran que con una muestra de 340 participantes entre 18 y 65
años, en promedio tienen 44 años, la mayoría son mujeres y más de la mitad tiene entre 40
y 65 años. El auto-reporte de asma fue de 8.5% y de bronquitis fue de 6.17%. El consumo
de tabaco en la población es menor que a nivel nacional (10.0% vs. 19.9%). La función
respiratoria, medida con el valor del Volumen Espiratorio Forzado -FEV1- (unidad de
medida litros), de los habitantes de las comunidades cercanas al CGCP tiene el
comportamiento adecuado y esperado por sexo, edad y exposición a enfermedades
respiratorias, más del 70.0% de la población tienen una capacidad normal. El promedio de
las concentraciones de SO2 y de H2S fueron 0.70 ppb y 4 ppb respectivamente,
encontrándose por debajo de las normas de referencia internacionales y de nuestro país.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Los niveles de As, Hg y Pb en muestra de sangre y orina de los trabajadores del CGCP
está dentro de los rangos permisibles para una población de esas características y
relativamente expuesta a este tipo de agentes.
1. INTRODUCCIÓN
La planta del CGCP, genera la mayor aportación de energía geotérmica del país y es una
de las 4 plantas geotérmicas de México (Hiriart-Le Bert, 2001). Colocándose así, en el 3º
lugar mundial en generación de este tipo de energía (Maya-González, 2007).
La Universidad Autónoma de México ha realizado varios estudios para evaluar el impacto
ambiental del complejo geotérmico. Este potencial impacto se ha buscado en distintos
elementos, tales como agua, aire y suelo. En la fase realizada en 2011 se detectaron
valores en promedio de 1ppb a 3ppb de SO2 (Castro-Romero, 2011). Estos niveles se
encuentran muy por debajo del límite de 110 ppb para SO2 establecido por la norma oficial
mexicana (SSA, Valor normado para la concentración de dióxido de azufre (SO2) en el aire
ambiente, como medida de protección a la salud de la población, 2012).
Hablando de otro de los agentes característicos en este tipo de zonas, en especial del H2S,
su relación con algunos desenlaces de salud ha sido motivo de estudio en varias partes del
mundo, principalmente aquellos relacionados con la función pulmonar. En estos estudios,
incluida una revisión sistemática, no se encontró evidencia de algún efecto nocivo del para
este agente (Bates, 2015) (Lewis & Copley, 2015) (Lim, 2016).
En los últimos años se han publicado varios trabajos en los que se reporta un potencial
efecto benéfico del H2S en distintos órganos; Por ejemplo, se describe un efecto
cardioprotector durante el infarto agudo al miocardio (Polhemus, Calvert, Butler, & Lefer,
2014). A nivel pulmonar se informa una reducción de la fibrosis pulmonar secundaria a
Esclerosis Sistémica. Cabe destacar que la fase de estos trabajos es aún en animales de
experimentación (Wang, 2016)
Con relación al componente de salud, del Estudio de Evaluación Ambiental del CGCP (Fase
I) llevada a cabo por la UNAM en 2010, se evaluaron a 2000 sujetos de 12 comunidades
situadas en un perímetro de 15km. Los resultados no mostraron prevalencias de
enfermedades distintas a las encontradas a nivel nacional en la ENSANUT
correspondiente. Vale la pena mencionar que en esa fase no se incluyó ninguna medición
cuantitativa de la función pulmonar (Lopez-Cervantes, 2010).
219
Por lo anterior resulta de gran importancia evaluar de manera objetiva la exposición de
estos agentes en el medio y la función respiratoria de la población en las comunidades
circunvecinas al CGCP. De acuerdo a la literatura es probable que no se documente daño
alguno.
Los resultados de la investigación serán dados a conocer a la CFE en su totalidad. De igual
forma se harán del conocimiento a los líderes comunitarios y se publicarán en revistas
científicas.
2. OBJETIVOS
General
Evaluar el impacto de la planta geotérmica sobre el estado de salud de los habitantes de
las áreas circundantes al CGCP.
Específicos
1) Determinar los niveles de SO2 y de H2S en el ambiente de las comunidades cercanas
al CGCP de la CFE.
2) Determinar la calidad de la función respiratoria de los habitantes de las comunidades
cercanas al CGCP.
3) Evaluar la asociación entre las concentraciones ambientales de SO2 y H2S con la
función respiratoria de los habitantes de las áreas circundantes al CGCP.
4) Evaluar los niveles de metales pesados en una muestra de trabajadores del CGCP.
5) Analizar de los patrones de mortalidad, en los últimos 25 años, en los municipios de
Baja California Norte, así como en localidades menores de 100,000 habitantes.
6) Analizar la morbilidad, con base en los egresos hospitalarios, de los municipios de Baja
California Norte en los últimos 14 años.
3. ENTREGABLES FINALES
1) Reporte de los niveles de SO2 y de H2S en el ambiente de las comunidades cercanas
al CGCP de la CFE.
2) Reporte de la calidad de la función respiratoria de los habitantes de las comunidades
cercanas al CGCP.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
3) Reporte sobre los niveles de metales pesados en una muestra de trabajadores del
CGCP.
4) Reporte sobre los patrones de mortalidad, en los últimos 25 años, en los municipios de
Baja California, así como en localidades menores de 100,000 habitantes.
5) Reporte sobre la morbilidad, basada en los egresos hospitalarios, de los municipios de
Baja California en los últimos 8 años
4. MÉTODOS
Población de estudio
Se calculó una muestra de 360 sujetos utilizando la prevalencia de síntomas respiratorios
de estudios previos dentro de la zona (Lopez-Cervantes, 2010). Se seleccionó una
población de 18 a 65 años y con una residencia mínima de 1 año cerca del CGCP. Los
sujetos que no cumplieron estas características fueron considerados como inelegibles para
el estudio. Se realizó un muestreo multi- etápico con el fin de lograr una población
representativa de las comunidades cercanas al CGCP.
En primer término se seleccionaron aquellas comunidades cercanas al CGCP que se
encontraban dentro de un perímetro de 5.5 km, ejido Estación Delta – Oaxaca, ubicado
5.30 km (con una población de aproximadamente 6,000 habitantes); al de Nuevo León,
ubicado a 2.22 km (aproximadamente 4,000 habitantes); y al de Miguel Hidalgo, ubicado a
1.90 km (aproximadamente 600 habitantes). (Figura 1).
221
Figura. 1 Mapa general de ejidos seleccionados
Posteriormente se estimó el total de manzanas por ejido, de acuerdo al inventario nacional
de viviendas (INEGI, 2016). A partir de este, se llevó a cabo un muestreo proporcional de
manzanas de acuerdo al tamaño del ejido. (Los mapas detallados de cada ejido pueden
consultarse en el Anexo 1). En forma adicional se realizó un censo de las casas (y de casas
habitadas) al interior de las manzanas seleccionadas en cada ejido. Dentro de los ejidos
más grandes, Nuevo León y Delta Oaxaca, se eligió una de cada dos casas, comenzando
en forma sistemática a partir de la esquina noreste de la manzana. En los casos en que fue
necesario, las casas siguientes se contemplaron como reemplazo. En el ejido Miguel
Hidalgo, debido a su poca población y a que una elevada proporción de las casas estaban
deshabitadas, se incluyeron todas las casas de todas las manzanas del ejido. (Los mapas
que se utilizaron para la selección de casas pueden consultarse en el Anexo 1).
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Finalmente, al interior de cada vivienda se reclutó a un sujeto por casa, elegible y que no
tuviera alguna contraindicación para realizar la prueba de función respiratoria en caso de
aceptarla. Se utilizó un algoritmo que permitió seleccionar en forma sistemática a un sujeto
por vivienda, cuando se contaba con dos o más sujetos que cumplían los criterios de
elegibilidad:
a) Dos sujetos que cumplen criterios de inclusión en una misma vivienda:
Se toma la inicial del primer nombre de los dos potenciales participantes y se elige
la más cercana a letra A del abecedario.
Si los dos nombres tuviesen la misma letra, se toma la primera letra del apellido.
b) Tres sujetos que cumplen criterios de inclusión en una misma vivienda:
Sujetos se ordenan por orden alfabético por la primera letra del nombre y se elige la
letra del segundo potencial participante ej. A✗ ✓ ✗
c) Cuatro sujetos que cumplen criterios de inclusión en una misma vivienda:
Se toma la inicial del primer nombre de cada uno y se elige la letra más lejana a la
letra A del abecedario.
Si los nombres tuviesen la misma letra, se toma la primera letra del apellido.
d) Cinco sujetos que cumplen criterios de inclusión.
Se ordenan alfabéticamente y se elige al tercer potencial participante
Ej. A✗ ✗, G✓ ✗, T✗
Todos los sujetos seleccionados participaron bajo consentimiento informado. (Anexo 1)
Procedimientos de recolección de información
Datos demográficos y percepción de salud
Se aplicó un cuestionario previamente utilizado en estudios similares de complejos
geotérmicos como el de Rotorua, Nueva Zelanda (Bates, Crane, & Balmes, 2013).
El cuestionario evalúa aspectos sociodemográficos, antecedentes de residencia,
actividades al aire libre, antecedentes personales de salud, y percepción del estado de
salud. El apartado de sintomatología respiratoria se acopló usando también un instrumento
de la American Thoracic Society/Division of Lung Diseases (ATS/DLD) y el cuestionario
Saint George de la ATS, el cual ha sido validado en población mexicana con enfermedad
pulmonar crónica (Aguilar, Sotelo, Lara, Sansores, & Ramirez, 2000).
223
Evaluación de función respiratoria
Se realizaron pruebas espirométricas basales y 15 minutos después de la administración
de dos disparos de salbutamol a cada participante. Aquellos potenciales participantes que
accedían entrar en el estudio más no consentían la administración de medicamento
inhalado, se les incluyó en el estudio únicamente con los datos de su espirometría basal.
En relación a la evaluación de los parámetros espirométricos y contraindicaciones de la
prueba se siguieron las recomendaciones de la Asociación Latinoamericana del Tórax
(ALAT) en su versión 2007 (Vazquez-Garcia & Perez-Padilla, 2007) y las propuestas por el
National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) (CDC, 2007).
Se utilizaron espirómetros clase SP10 de la marca Contec, los cuales son capaces de
determinar los principales parámetros espirométricos como Capacidad Vital Forzada (FVC),
Volumen Espiratorio Forzado en el Primer Segundo (FEV1), Flujo Espiratorio Forzado entre
el 25% y 75% de la FVC (FEF25-75) y la Relación FEV1/FVC en porcentaje (FEV1/FVC%).
Estos dispositivos fueron calibrados de acuerdo con el manual del fabricante (Contec,
2012).
Medición de concentraciones de H2S y SO2 en el ambiente
Se instalaron 55 puntos de muestreo de aire en la totalidad de los 3 ejidos en estudio. Cada
punto contaba con dos dispositivos de medición, uno para H2S y otro para SO2. Se
colocaron por un período de 2 semanas cada uno, comenzando el 24-02-2017 para los
primeros puntos y recolectando los últimos dispositivos el 07-03-2017.
Los puntos de muestreo se seleccionaron de acuerdo con la cercanía del CGCP, dividiendo
cada ejido en zona cercana y zona lejana. Se colocaron 40 puntos en el exterior de las
viviendas que se encontraban en el sitio seleccionado, 10 puntos en el interior de las
mismas, más 5 puntos de réplica para la validez de los resultados. (Figura 2)
Los monitores en el exterior de las viviendas, se colocaron a la altura de la estatura
promedio de un ser humano y para los interiores, se colocaron dentro de las habitaciones
y a la altura de los lugares donde dormían los habitantes.
Se utilizaron dispositivos de la marca Radiello, distribuida por Sigma-Aldrich, los cuales
fueron calibrados por el fabricante en Padova, Italia con un dispositivo del mismo lote el
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
cual pasó los estándares oficiales. La colocación de los monitores de muestreo se realizó
de acuerdo al instructivo del fabricante y hubo una aceptación del 100% por parte de los
propietarios de las viviendas seleccionadas.
Figura. 2 Estaciones de monitoreo de H2S y SO2
El análisis químico de los dispositivos recolectados se realizó en el Centro de Ciencias de
la Atmósfera del Instituto de Geofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México
Determinación de metales pesados en sangre y orina
De manera exploratoria y en una muestra de 100 trabajadores del CGCP se midieron las
concentraciones de As, Pb y Hg en una muestra de 15 ml de sangre extraída de alguna de
las venas de los brazos y en una muestra de orina de 50 ml.
Cada potencial participante que aceptaba ingresar en el estudio, lo hacía bajo
consentimiento informado firmado, entendiendo que únicamente participarían en esta
evaluación exploratoria del estudio.
225
Las muestras fueron manejadas en cumplimiento con las especificaciones de tratamiento
de muestras biológicas dictadas en la NOM-087 (SSA, 2002). Las mediciones de estos
componentes se llevaron a cabo en el Centro de Ciencias de la Atmósfera, del Instituto de
Geofísica de la UNAM. Vale la pena comentar que al arribo de muestras al laboratorio, 6
de las muestras de orina no contaban con la cantidad suficiente para su procesamiento.
Procedimientos de análisis de la información
Metodología para determinar concentración de H2S en los dispositivos.
Para la determinación analítica de la concentración de H2S a partir de monitoreo pasivo con
dispositivos pasivos Radiello, se utilizaron métodos espectroscópicos y colorimetría como
lo indica el proveedor de los implementos, Sigma-Aldrich. El dispositivo Radiello es un
cartucho hecho de un polietileno micro-poroso e impregnado con una solución de acetato
de zinc. El sulfuro de hidrógeno es químicamente absorbido por el acetato de zinc y
transformado en una especie química más estable como el sulfuro de zinc, el cual se
recupera por extracción con agua y un agente oxidante como el cloruro férrico en una
solución ácida fuerte para reaccionar con el ion de N-N-di-metil-p-fenilendiamonio y dar
como resultado azul de metileno que se puede determinar por espectrofotometría visible.
Límites de detección e incertidumbre:
El límite de detección es de 30 ppb por 1 hora de exposición o 1 ppb para 24 h de
exposición. La incertidumbre es de 2 es 8.7% sobre todo el periodo de muestreo.
Tasa de muestreo:
La tasa de muestreo Q es de 0.96 0.005 ng ppb-1 min-1 a 298 K (25 oC) y 1013 hPa.
Efecto de temperatura, humedad, y velocidad de viento
La tasa de muestreo puede variar dependiendo de la temperatura, por lo tanto se utiliza la
siguiente ecuación para la determinación de esta:
En donde QK es la tasa de muestreo a la temperatura K, entre el rango de 268 a 313 K (-5
a 40 oC). La tasa de muestreo no sufre variaciones con la humedad si ésta se mantiene
entre 10-90% y la velocidad de viento entre 0.1 y 10 m s-1.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Cálculos
Una vez que se tiene QK y la temperatura de muestreo se ha calculado, la concentración C
se obtiene de acuerdo con la ecuación siguiente:
En donde m es la masa de ion sulfuro en g determinada en el análisis espectro-fotométrico
y t es el tiempo de exposición en minutos.
Análisis
Tabla. 1 Metodología de preparación de soluciones para el análisis de H2S
Solución Preparación
Ácido sulfúrico 25 ml de ácido sulfúrico concentrado en 10 ml de agua.
Amina 6.75 g de oxalato de N-N- dimetil-p-fenilendiamonio en la solución
de ácido sulfúrico. Diluir esta solución a un litro de con una solución
de ácido sulfúrico/agua 1:1 v/v.
Cloruro férrico 100g de cloruro férrico hexahidratado (FeCl3*6H2O) en 40 mL de
agua
Cloruro
férrico-amina
10 mL de la solución cloruro férrico en 50 mL de la solución de
amina.
Procedimiento
Adicionar 10 ml de agua en el contenedor del dispositivo, tapar y agitar vigorosamente por
medio de un Vortex. Adicionar 0.5 ml de solución cloruro férrico-amina, tapar
inmediatamente. Esperar 30 minutos y medir la absorbancia a 665 nm usando agua para
determinar la concentración cero.
Curva de calibración
Las curvas de calibración serán preparadas con la solución de calibración RAD171
distribuida por Sigma-Aldrich, para realizar los patrones. La soluciones patrón serán
preparadas según las instrucciones incluidas en el reactivo en concentraciones aún por
determinarse a partir de las concentraciones esperadas en el ambiente.
227
Equipo
Espectrofotómetro GBC Cintra 101 del laboratorio del Aerosoles Atmosféricos del Centro
de Ciencias de la Atmósfera.
Metodología para determinar concentración de SO2 en los dispositivos
El cartucho RAD166 para la determinación de SO2 está hecho de polietileno micro-poroso
recubierto con trietanolamina (TEA). El SO2 es químicamente absorbido sobre la TEA como
ion sulfito o sulfato. El SO2 es determinado por cromatografía iónica.
Tasa de muestreo
El valor de la tasa de muestreo Q de SO2 a 298 K (25oC) y 1013 hPa es de:
0.466 0.22 ng.ppb-1min-1
Efecto de la temperatura, humedad y velocidad de viento
La tasa de muestreo para SO2 no tiene variación con la temperatura entre 263 a 313 (-10 a
40oC) además de no tener variación con la humedad entre 15-90% y una velocidad de
viento entre 0.1 y 10 m s-1.
Cálculos
Se debe convertir el sulfito determinado en los cartuchos a ión sulfato multiplicando la masa
de este por 1.2, entonces la suma de ambos que se obtiene es el valor de sulfato para
determinar la concentración en el aire. La concentración en ppb es calculada de acuerdo a
la siguiente ecuación:
En donde mSO4 es la suma de la masa del sulfato determinada en ng en el cartucho por
medio del análisis cromatográfico (suma de sulfito y sulfato) y t es el tiempo de exposición.
Extracción y análisis
Se adicionan 5 ml de agua a los tubos de plástico contenedor y agitar vigorosamente en un
equipo Vortex por un minuto. Debido a que el SO2 es convertido tanto en iones sulfito como
en iones sulfato con diferentes cocientes, entonces la suma de los dos iones equivale
linealmente a la exposición de SO2.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Curvas de calibración
Para obtener las curvas de calibración se prepararan soluciones que contengan ambos
iones en concentraciones en rango de 5 a 50 mg l-1.
Estándares
Sulfato grado estándar, Sigma-Aldrich.
Sulfito grado estándar, Chem Service.
Condiciones cromatográficas
Columna PRP-X110S 7 um 100 x 4.6 mm
Fase móvil: Eluente A ácido p-hidrobenzoico a pH 10, 8 mM. Eluente B Metanol grado
HPLC. Mezcla 80:20
Flujo: Isocrático 2 mL min-1
Volumen de inyección: 10 uL
Detección: Conductividad sin supresión
Temperatura: Ambiente
Equipo
Cromatógrafo de líquidos Shimadzu, bomba binaria LC20AD, módulo de comunicación
CBM-20A, Detector de conductividad CDD-10AVP y horno para columna CTO-20A.
Metodología para la interpolación espacial IDW a datos de concentración de H2S y
SO2
Con ayuda del software ArcGis V10.3 de ESRI, se utilizó la técnica de interpolación
determinística Inverse Distance Weighted (IDW) o ponderación inversa a la distancia,
disponible en ArcTool Box, esta técnica de interpolación permite crear áreas continuas
(mapas) a partir de valores de punto de muestra, en función a la distancia (Johnson, Ver
Hoef, Krivoruchko, & Lucas, 2001) este procedimiento toma en cuenta la primera ley de la
geografía (Tobler, 1970), la cual asume que las cosas más cercanas, son más parecidas
de aquellas que se encuentran más distantes. Con la interpolación IDW es posible predecir
el valor de una muestra en un lugar no medido, ya que utiliza los valores promedios de los
lugares muestreados que se haya alrededor que se va a predecir (ESRI, 2010). Los valores
de los lugares más próximos al que se va a predecir tendrán más influencia y por tanto más
peso que los que estén más lejos. La fórmula general es:
229
Donde Z (S0) es el valor que intentamos predecir para el lugar S0. N es el número de puntos
de muestreo alrededor del lugar que se va a predecir y que serán tomados en cuenta para
la predicción. 𝜆𝜆i es la ponderación asignada a cada punto muestreado que vamos a usar.
Estas ponderaciones decrecen con la distancia:
A medida que la distancia se hace más grande, la ponderación es reducida por un factor p.
es decir. A medida que se incrementa la distancia entre los puntos observados y el punto
calculado, la ponderación que tendrá un punto muestreado sobre el predicho decrecerá
exponencialmente. dio es la distancia entre el lugar de predicción So y cada lugar
muestreado. Esta técnica nunca predice valores por encima o por debajo de un mínimo
valor muestreado.
Metodología del análisis de Plomo, Arsénico y Mercurio en sangre y orina
Digestión acida Horno de Microondas
Se procesaron 100 muestras de sangre y 94 de orina, las muestras fueron digeridas en un
horno de microondas modelo CEM de placa giratoria y extracción de gases, con control
automático de temperatura, presión y potencia, en la tabla 1 se observan los parámetros
de operación del Horno de Microondas. Para esta determinación se utilizaron las muestras
de sangre total con anticoagulante heparina. Se pesó aproximadamente un gramo de
muestra en el vaso de digestión de teflón, utilizando una balanza analítica Ohaus con una
precisión de 0,1mg. Se adicionaron 10 mL de HNO3 concentrado ultra puro a cada muestra
y se dejaron en reposo para digestión en frío, seguido de la adición de 3mL de H2O2 al 30%,
posteriormente un segundo reposo y la adición de 1 mL de agua de ionizada, éstas se
digirieron en el horno de microondas a las condiciones descritas en la tabla 2. El control de
calidad aplicado consistió en blanco reactivo, blanco reactivo adicionado, estándares
certificados digeridos, muestras de control, muestras duplicadas y adicionadas, se
procesaron muestras duplicadas y adicionadas una por cada 10 muestras procesadas; para
las muestras adicionadas, se agregó una alícuota de solución conocida de estándar
certificado de plomo a un gramo de sangre completa. Posterior a la digestión en horno de
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
microondas, se dejaron enfriar a temperatura ambiente para registrar el segundo peso,
verificando que la pérdida no fuera mayor al 1% del volumen total de reactivos y muestra
adicionada.
Tabla. 2 Parámetros de operación del horno de microondas, marca CEM, modelo
MARS5
Potencia: 1 600 w
Porciento de potencia: 90 %
Temperatura digestión: 180 oC
Tiempo para alcanzar la temperatura: 10 min
Tiempo mantenimiento de temperatura: 10 min
Tiempo enfriamiento: 20 min
231
Técnicas de Análisis
Aseguramiento de Calidad
De acuerdo con la Norma Mexicana (NMX-EC-17025-IMNC- 2006, Requisitos generales
para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración), la validación de los
métodos analíticos es un requisito indispensable antes de realizar una medición analítica,
ya que el desempeño de un método analítico es diferente en cada laboratorio que lo realiza
y además los métodos analíticos no se pueden utilizar para medir algún mensurando en
cualquier matriz, sino que son muchas veces específicos para la matriz en la que fueron
desarrollados y por ende validados originalmente. Considerando que el análisis químico en
este estudio se realizó mediante pruebas espectrofotométricas por Absorción Atómica, los
parámetros finales de desempeño con base en ésta son: límite de detección y límite de
cuantificación.
Calibración
Se verificó la sensibilidad del instrumento con las soluciones estándares de cada elemento,
preparadas en las concentraciones marcadas en el manual de operación. Es necesario
comprobar que se tiene una calibración inicial y periódica aceptable. Se elaboraron curvas
de calibración leyendo o registrando los estándares del elemento y graficando absorbancia
o altura del pico en función de la concentración, y mediante la computadora integrada al
equipo se ajustó la curva mediante la ecuación de la recta (y = mx + b) . Se analizó al menos
un blanco de reactivos con cada grupo: de muestras. Para cada uno de los elementos a
analizar se siguieron las indicaciones del manual de operación del fabricante. Se inició la
configuración operacional del instrumento, así como del sistema de captura de datos,
permitiendo un periodo no menor a 20 minutos para el calentamiento de las lámparas de
cátodo hueco. Se realizaron 10 curvas de calibración para As, Hg, y Pb en cada una de las
técnicas analizadas y la posterior lectura de 6 réplicas de cada solución durante 2 días
diferentes para evaluar la reproducibilidad de las técnicas.
Se cuantifico la concentración de Arsénico (As), por el método de Absorción Atómica-llama,
Mercurio (Hg) por el método de Absorción Atómica-Generador de Hidruros- Vapor frio y
Plomo (Pb) por el método de Absorción Atómica-Horno de grafito. Es importante considerar
que los límites biológicos hacen comúnmente referencia a la concentración de mercurio en
orina y en sangre, siendo los más utilizados para el control de trabajadores expuestos.
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
Arsénico
La técnica de Generación de Hidruro, basada en la reacción de Marsh y Gutzeit en la cual
se emplea zinc como reductor, cuya baja longitud de onda (193,7nm) dificulta su análisis
por AAS. En la actualidad se usa con éxito para reducir los límites de detección del orden
de 0.5 ppb (µg L-1).
La técnica de GH-AAS consta de tres etapas fundamentales: la generación y volatilización
del hidruro, la transferencia del mismo y su posterior atomización en el Espectrómetro de
Absorción Atómica. La generación del hidruro, en el presente trabajo se consigue, tratando
la muestra que contiene arsénico con una disolución de Borohidruro de sodio (NaBH4) en
medio ácido (HCl).
Mercurio
Espectrofotometría de Absorción Atómica mediante el sistema de vapor frío, gracias a la
volatilidad del Hg, no requiere el uso de llama para atomizarse y puede determinarse en
forma de vapor frío. Mediante esta técnica se alcanzan límites de detección del orden de 1
ppb (µg L-1). La determinación se realiza adicionando un agente reductor NaBH4 en medio
ácido (HCl). La reacción del Hg en solución con el agente reductor produce mercurio
atómico muy volátil. El vapor de Hg es conducido hacia una celda colocada en el paso del
haz de luz, donde ocurre la interacción entre los átomos de mercurio y la radiación,
produciéndose la absorción. El método consiste en hacer pasar un volumen conocido de
aire a través de un tubo adsorbente. El Hg (gas) generado es leído por Absorción Atómica
a 253.7 nm.
Plomo
Se cuantificación de Pb por el método de Absorción Atómica-Horno de grafito. El Pb vapor
generado es leído por Absorción Atómica a 217 nm. Con un límite de detección de límites
del orden de 0.05 ppb (µg L-1).
Los equipos utilizados fueron los siguientes: Un Espectrofotómetro de Absorción Atómica
(GBC 932AA) acoplado a un Generador de Hidruros (GBC HG3000) para As y Hg, y para
la cuantificación de Pb un Espectrofotómetro de Absorción Atómica (GBC- VANTA SIGMA),
ambos equipos controlados por una computadora. La calibración se realizó empleando
estándares certificados que se prepararon dentro del intervalo de concentración esperado
de las muestras trazables al Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (por sus siglas
en inglés, NIST), utilizando curvas de calibración con concentraciones en ppb (µg/L) y su
respectivo blanco reactivo.
233
Análisis Estadístico
El estudio se basó en un diseño transversal analítico, el cual indaga la presencia de
variables definidas en una población (Hernández, Fernández, & Baptista, 2010). El estudio
se enfocó en la identificación de características demográficas, de salud, de sintomatología
relacionada con afecciones respiratorias, exploración de la exposición a los gases Sulfuro
de Hidrógeno (H2S) y Dióxido de Azufre (SO2) en la población que vive cerca de la CGCP
y la presencia de metales en sangre y orina de trabajadores del CGCP. Para el
procesamiento de datos se usó el paquete estadístico SPSS versión 12 y Excel, se realizó
en varias etapas:
a. Descripción mediante estadística descriptiva de las características de los participantes
en total, por sexo y ejido a partir del auto-reporte recolectado en el cuestionario de
salud: datos sociodemográficos, enfermedades antecedentes y sintomatología de
problemas respiratorios.
b. Descripción de la calidad de la función respiratoria de los habitantes de las
comunidades cercanas al CGCP, a través de los resultados de las espirometrías,
mediante estadística descriptiva, la graduación de la calidad de las pruebas según
(Vázquez & Pérez, 2007) y la definición de la capacidad respiratoria ―normal‖ o
―inferior a la normalidad‖ comparando los valores encontrados en la población versus
valores de referencia del límite inferior de normalidad para FEV1, estimados por
individuo según su sexo, edad y talla, mediante la ecuación ―Lung Function
Parametrer‖ (Hankinson, Odencrantz, & Fedman, 1999).
c. Determinación de los niveles de exposición a SO2 y de H2S en el ambiente de las
comunidades cercanas al CGCP de la CFE, los resultados se presentan en partes por
billón (ppb), a través de estadística descriptiva de los valores registrados en los
monitores distribuidos en la población.
d. Descripción de los resultados de los niveles de metales pesados Arsénico (As),
Mercurio (Hg) y Plomo (Pb) en sangre y orina por la técnica de espectrofotometría de
absorción atómica, mediante digestión ácida con horno de microondas. Los resultados
se presentaron con un análisis de estadística descriptiva y la comparación de los
resultados con los valores de referencia estándar en una muestra de trabajadores del
CGCP.
e. Comportamiento de mortalidad y morbilidad del Estado de Baja California por
patologías de interés en los últimos 25 y 8 años respectivamente. Para el análisis de
mortalidad se realizaron tasas utilizando los datos de la Dirección General de
Información en Salud (DGIS), la base de datos 1979- 2015 INEGI/SS en línea y se
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
utilizó como fuente las defunciones de la Dirección General de Información en Salud
(DGIS). Defunciones, base de datos 1979 - 2015 INEGI/SS [en línea]. Se consideran
las defunciones según el año de registro y entidad federativa de residencia habitual
del fallecido, se excluyen las defunciones de personas cuyo tamaño de localidad de
residencia habitual y edad se desconocen. Las defunciones por ―Tumores malignos‖
se basaron en la lista llamada Global Burden of Disease List (GBD versión para la
CIE-10). Para los datos de población se utilizaron las Proyecciones de la Población
de México 1990 - 2030, CONAPO y se estimó la población en localidades menores de
100 mil y por municipio según la proporción reportada en los Censos INEGI: 1990,
1995, 2000, 2005 y 2010.
5. RESULTADOS
Se describe la información obtenida de los participantes para el componente de salud
desarrollado en las comunidades cercanas a CGCP, en los siguientes apartados: primero,
descripción de la población que participó, y el auto-reporte de comorbilidades y
sintomatología cardiovascular y respiratoria. El segundo apartado presenta información
sobre las condiciones de la función respiratoria de la población, mediante los resultados de
las espirometrías, en tercer lugar, se encuentran los resultados de las mediciones de SO2
y H2S en las comunidades estudiadas cerca CGCP. Como cuarto apartado, se presentan
los resultados de los niveles de metales pesados en sangre y orina en una muestra de
trabajadores de CGCP. Para cerrar, en el quinto apartado, están las tasas ajustadas de
mortalidad y morbilidad del Estado de Baja California por patologías de interés en los
últimos 25 y 8 años, respectivamente.
Descripción general de la población de estudio
Se presenta la descripción general de la muestra a través del perfil sociodemográfico de
los participantes por ejido y sexo. En forma similar se muestran los resultados sobre el auto-
reporte de comorbilidades y sintomatología respiratoria y cardiovascular, así como el
reporte de consumo de tabaco. La información se presenta detallada por total de
participantes incluidos en este análisis (N=340) y por los tres ejidos: Miguel Hidalgo (n=51);
Nuevo León/ Morelia (n=134) y Delta Oaxaca (n=155). En la tabla 3 se observan las
características sociodemográficas de la muestra por sexo y ejido.
El 69.1% de los participantes son mujeres. La edad media es de 44 años en los hombres y
45 años en las mujeres. En cuanto a la distribución de las edades por grupos de edad en
años, más de la mitad de la población se encuentra entre los 40 y 65 años. En cuanto al
nivel de escolaridad completo 54.5% de los hombres reportaron tener hasta la secundaria,
mientras que las mujeres reportaron 57.0% este nivel. Por ejido el comportamiento de esta
Tabla 3. Características sociodemográficas
variable es similar. El 66.0% de los hombres reportaron vivir en unión libre o casado. (Tabla
3).
El 8.2% de los hombres son empleados en la planta Cerro Prieto. En las mujeres la principal
ocupación fueron las labores del hogar (71.8%). Al igual que las demás variables el
comportamiento por ejido y sexo es muy similar. 46.2% de los hombres reportaron que
trabajan fuera de su casa por más de 12 horas a la semana, en las mujeres 22.7%
mencionaron la misma situación. El porcentaje para la actividad estudiar en total, por ejido
y por sexo el porcentaje fue bajo entre 2.6% y 8.3%, se podría explicar porque la población
de estudio es mayor de 18 años y más de la mitad son mayores de 40 años.
Total Miguel Hidalgo Nuevo León / Morelia Delta Oaxaca
Hombres
N=106
Mujeres
N=234
Hombres
N= 12
Mujeres
N=39
Hombres
N=47
Mujeres
N=87
Hombres
N=47
Mujeres
N=108
Porcentaje (%)
Sexo 30.9 69.1 23.5 76.4 35.1 64.9 30.3 69.7
Edad (años) Mediana 44.0 45.0 45.5 44.0 46.0 46.0 42.0 45.0
18 a 29 21.7 14.1 8.3 15.4 17.0 9.2 29.79 17.59
30 a 39 17.0 20.9 8.3 23.1 17.0 25.3 19.15 16.67
40 a 49 26.4 25.6 41.7 23.1 27.7 31.0 21.28 22.22
50 a 65 34.9 38.3 41.7 38.5 38.3 34.4 29.79 43.51
Escolaridad* Ninguna 8.9 5.7 40.0 2.8 2.2 4.6 8.9 7.5
Primaria/ secundaria 54.5 57.0 50.0 69.4 60.9 55.1 48.9 54.2
Preparatoria 12.9 12.2 0.0 13.9 15.2 6.9 13.3 15.9
Carrera técnica/ licenciatura/ posgrado 23.8 25.2 10.0 13.9 21.7 33.3 28.9 22.4
Estado civil$
Casado/a - Unión libre 66.0 74.9 70.0 66.7 73.3 80.5 57.8 73.1
Soltero/a 26.0 12.8 10.0 22.2 20.0 6.9 35.6 14.4
Divorciado/a - separado/a - viudo/a 8.0 12.3 20.0 11.1 6.7 12.7 6.7 12.5
Ocupación principal & Hogar 19.4 71.8 0.0 71.4 15.9 69.4 27.9 74.5
Empleado fuera de Cerro Prieto 51.0 20.7 40.0 25.7 56.8 20.0 48.8 19.8
Empleado en Cerro Prieto 8.2 0.0 30.0 0.0 4.5 0.0 7.0 0.0
Desempleado/ jubilado 20.4 7.0 30.0 2.9 22.7 10.6 16.3 5.7
Actividades realizadas fuera de la residencia más de 12
horas a la semana
No realiza actividad fuera 48.1 74.8 58.3 76.9 48.9 78.2 44.7 71.3
Estudiar 5.7 2.6 8.3 2.6 4.3 2.3 6.4 2.8
Trabajar 46.2 22.7 33.3 20.5 46.8 19.5 48.9 25.9
* No respondieron 9 participantes. Miguel Hidalgo: 2 hombres y 3 mujeres. Nuevo León-Morelia: 1 hombre. Delta Oaxaca: 2 hombres y 1 mujer. $ No respondieron 12 participantes. Miguel Hidalgo: 2 hombres y 3 mujeres. Nuevo León-Morelia: 2 hombres. Delta Oaxaca: 2 hombres y 3 mujeres. & No respondieron 15 participantes. Miguel Hidalgo: 2 hombres y 4 mujeres. Nuevo León-Morelia: 3 hombres y 2 mujeres. Delta Oaxaca: 4 hombres y 2 mujeres.
Tabla 3. Características sociodemográficas
En general 38.6% de hombres reportaron que en su domicilio tenían 3 habitaciones y 36.7%
de las mujeres reportaron lo mismo. En Miguel Hidalgo 45.7% de las mujeres reportaron
que su hogar tenía una o dos habitaciones y 28.6% tres habitaciones, al contario, 40.0% de
los hombres reportaron vivir en casas de una o dos habitaciones y 50.0% en viviendas de
tres habitaciones. En Nuevo León-Morelia y Delta Oaxaca la distribución porcentual de esta
variable fue muy similar por sexo. También se exploró el tiempo que los participantes llevan
viviendo en el domicilio, en general se encontró que más del 70.0% de la población tenía
más de 10 años viviendo en los respectivos ejidos. El comportamiento por sexo y ejido fue
acorde con el general, en Nuevo León-Morelia fue donde se reportaron porcentajes
levemente más altos de vivir en el lugar dos años o menos, 10.9% de los hombres y 8.2%
de las mujeres (Tabla4).
Total Miguel Hidalgo Nuevo León / Morelia Delta Oaxaca
Hombres
N=106
Mujeres
N=234
Hombres
N= 12
Mujeres
N=39
Hombres
N=47
Mujeres
N=87
Hombres
N=47
Mujeres
N=108
Número de habitaciones hogar*
1 y 2 habitaciones 32.7 35.8 40.0 45.7 32.6 35.3 31.1 33.0
3 habitaciones 38.6 36.7 50.0 28.6 32.6 35.3 42.2 40.6
4 habitaciones 18.8 18.1 10.0 20.0 17.4 14.1 22.2 20.8
Más de 5 habitaciones 9.9 9.3 0.0 5.7 17.4 15.3 4.4 5.7
Años de residencia &
2 años o menos 5.9 5.2 0.0 2.6 10.9 8.2 2.2 3.7
3 a 10 17.6 16.9 10.0 10.5 17.4 20.0 19.6 16.7
Más de 10 76.5 77.9 90.0 86.8 71.7 71.8 78.3 79.6
* No respondieron 13 participantes. Miguel Hidalgo: 2 hombres y 4 mujeres. Nuevo León-Morelia: 1 hombre y 2 mujeres. Delta Oaxaca: 2 hombres y 2 mujeres. & No respondieron 7 participantes. Miguel Hidalgo: 2 hombres y 1 mujeres. Nuevo León-Morelia: 1 hombre y 2 mujeres. Delta Oaxaca: 1 hombre.
Tabla 4. Características de la vivienda
Por auto-reporte, se encontró que 1.9% de los hombres tienen asma y un mayor porcentaje
de mujeres, 11.5%, reportaron este padecimiento (total: 12.3%). Por ejido entre la variable
sexo se mantuvo esta diferencia, las mujeres presentaron mayor frecuencia de asma que
los hombres. La bronquitis o enfisema (total: 6.18%) fueron reportadas en menor medida,
también fue más recurrente en las mujeres con 7.3% que en los hombres 3.8%. Por ejido,
el reporte de estos síntomas tuvo un comportamiento similar entre hombres y mujeres
(Tabla 5). Según la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición 2012 (ENSANUT) 2.0% de los
motivos de consulta de los servicios de salud ambulatorios son las enfermedades y
síntomas respiratorios crónicos (asma, bronquitis), en este estudio las personas
autoreportaron asma y bronquitis por encima de este porcentaje, y en el caso de las mujeres
fue más alto, esto se explica, porque hay mayor reporte de las condiciones de salud en las
mujeres-
El consumo de cigarrillo en este estudio se reporta como el consumo actual (10.0%)
teniendo 6.2% en hombres y 3.8% en mujeres, mientras que en la ENSANUT 2012, fue
considerado como haber fumado 100 cigarros o más en la vida y fumar actualmente, la
prevalencia en hombres fue de 31.0% y en mujeres 9.9% (Secretaría de Salud; Instituto
Nacional de Salud Pública, 2012).
Tabla 5. Auto-reporte de síntomas respiratorios
Total Miguel Hidalgo Nuevo León /
Morelia Delta Oaxaca
Hombres
N=106
Mujeres
N=234
Hombres
N= 12
Mujeres
N=39
Hombres
N=47
Mujeres
N=87
Hombres
N=47
Mujeres
N=108
Porcentaje (%)
Asma 1.9 11.5 0.0 15.4 4.3 11.5 2.1 10.2
Bronquitis crónica o enfisema 3.8 7.3 0.0 2.6 2.1 10.3 6.4 6.5
Síntomas respiratorios en los últimos 12 meses 3.8 6.8 8.3 5.1 2.1 10.3 4.3 4.6
Silbidos al respirar 2.8 4.3 0.0 2.6 2.1 6.9 4.3 2.8
Falta de aire en reposo 1.9 4.3 0.0 5.1 2.1 4.6 2.1 3.7
Despierta por falta de aire 1.9 3.0 0.0 2.6 2.1 4.6 2.1 1.9
Tos durante 3 meses en el año 2.8 3.8 8.3 2.6 2.1 6.9 2.1 1.9
Arroja flemas en la mañana 2.8 3.0 8.3 2.6 2.1 3.4 2.1 2.8
Falta de aire cuando camina deprisa o en suelo
poco elevado 1.9 5.1 8.3 5.1 2.1 8.0 0.0 2.8
Falta de aire cuando camina en suelo normal 0.9 4.3 0.0 2.6 2.1 6.9 0.0 2.8
Consumo de tabaco
Consumo actual cigarrillo 19.8 5.6 16.7 5.1 17.0 5.7 23.4 6.9
Cajetillas consumidas en la vida
Menos de 100 6.6 2.6 8.3 2.6 4.3 4.6 8.5 0.9
Entre 100 y 300 7.5 3.0 0.0 5.1 10.6 4.6 6.4 0.9
Más de 300 11.3 3.8 8.3 0.0 14.9 6.9 8.5 2.8
El autorreporte de un diagnóstico previo de hipertensión fue de 21.7% en hombres y de
30.3% en mujeres, mientras que en la ENSANUT 2012, la prevalencia fue 33.3% en los
hombres y 30.8% en las mujeres este último coincide con el auto-reporte de la población
estudiada.
La diabetes es de 15.6% (15.1% en hombres y 15.8% en mujeres), el reporte de adultos
con diagnóstico previo de diabetes en la ENSANUT 2012 fue de 9.2%. Sin embargo, por
grupos de edad, por las características de la población de estudio que en su mayoría es
mayor de 40 años, encontramos menores porcentajes de diabetes comparando con la
ENSANUT, así: en hombres de 40 a 49 años el autoreporte de diabetes fue 1.9% y en la
ENSANUT 2012 fue de 8.4%; de 50 a 65 años fue de 7.5% y a nivel nacional fue de más
de 19.0%. En el caso de las mujeres en las participantes reportaron en el grupo de edad de
40 a 49, 3.8%; y en la ENSANUT 8.9%; de 50 a 64 años auto-reportaron 10.2% y este
mismo grupo de edad en la ENSANUT reporta más de 19.0%.
El 1.9% de los hombres auto-reportaron angina y 1.7% de las mujeres también reportaron
esta molestia. El infarto al miocardio lo padeció 1.9% de los hombres y 4.4% de las mujeres
(Tabla 6).
Tabla 6. Antecedentes de comorbilidades y auto-reporte de síntomas
Total Miguel Hidalgo Nuevo León / Morelia Delta Oaxaca
Hombres
N=106
Mujeres
N=234
Hombres
N= 12
Mujeres
N=39
Hombres
N=47
Mujeres
N=87
Hombres
N=47
Mujeres
N=108
Porcentaje (%)
Diabetes 15.1 15.8 16.7 7.7 12.8 16.1 17.0 18.5
Hipertensión 21.7 30.3 25.0 5.4 19.2 27.6 23.4 38.0
Depresión 7.6 18.0 0.0 15.4 10.6 18.4 6.4 18.5
Angina 1.9 1.7 8.3 2.6 2.1 2.3 0.0 0.9
Infarto al miocardio 1.9 4.4 0.0 0.0 4.3 1.1 0.0 2.8
Evaluación de la función pulmonar
En este apartado se presentan los resultados de la función respiratoria, por ejido, edades y sexo. Los resultados
esperados en las mediciones de la espirometría se relacionan con la edad, el género y los padecimientos, cuando el
resultado de una espirometría no es normal, frecuentemente está relacionado con una enfermedad en el respiratoria
(Vázquez & Pérez, 2007).
Para el reporte de espirometría se graduó la calidad de la prueba, es decir si son aceptables y repetibles, a través la
evaluación de tres maniobras aceptables de la prueba, calificando el parámetro a mostrar en esta población: Volumen
Espiratorio Forzado en el primer segundo de la prueba (FEV1)1 -unidad de medida litros-. Para la mencionada
calificación de calidad se utilizó los criterios de (Vázquez & Pérez, 2007). La calidad de las espirometrías se gradúan
según el número de maniobras y el cambio entre las mediciones FEV1, con tres maniobras aceptables: A, es el
1 FEV1 (forced expiratory volume in one second): cantidad de aire que puede sacar un individuo un segundo después de iniciar la exhalación teniendo los pulmones
completamente inflados y haciendo su máximo esfuerzo. Normalmente en el primer segundo se saca la mayor parte del aire de los pulmones, o sea de la capacidad vital
estándar internacional (cambio <150 ml); B, es aceptable y repetible (<200 ml). Con dos maniobras, C, es menos
aceptable y repetible (<200 ml); D, es menos aceptable y variable (>200 ml). Con una maniobra aceptable E, es
inadecuada y con cero maniobras aceptables es inadecuada. Se evaluaron 324 participantes con espirometría, 16.7%
de las maniobras no son aptas para evaluar si la capacidad pulmonar FEV1 es adecuada o no, por ello estas estarán
excluidas (Tabla 7).
Tabla 7. Reporte FEV1 nivel de calidad de la prueba
Nivel de Calidad de la prueba (FEV1) N=324 Porcentaje
A (Estándar internacional) 139 42.9
B (Aceptable y repetible) 31 9.6
C (Menos aceptable y repetible) 100 30.9
D y E (Inadecuadas) 54 16.7
Los resultados de la espirometrías que se muestran, son los valores graduados en calidad A, B y C del FEV12 y el
FEF2575, que es la etapa intermedia del flujo (del 25% al 75% de respiración) del primer segundo, en la cual
generalmente las personas sacan la mayoría del aire de los pulmones, es decir la capacidad vital. Se seleccionan
estas dos mediciones debido a que en la población estudiada las espirometrías no tuvieron una duración mínima de
6 segundos, por lo cual las mediciones de la Capacidad Vital Forzada (FVC)3 y Volumen espiratorio forzado en el
.
2 FEV1 (forced expiratory volume in one second): cantidad de aire que puede sacar un individuo un segundo después de iniciar la exhalación teniendo los pulmones
completamente inflados y haciendo su máximo esfuerzo. Normalmente en el primer segundo se saca la mayor parte del aire de los pulmones, o sea de la capacidad vital 3 FVC (forced vital capacity): Capacidad vital forzada (CVF): máximo volumen de aire exhalado después de una inspiración máxima (litros).
Informe Final
Estudio de evaluación ambiental del Campo Geotérmico de Cerro Prieto,
en Mexicali, Baja California. Fase IV
segundo 6 (FVC6)4 no mostrarían realmente la capacidad pulmonar de los participantes,
como sí es posible mostrarlas con FEV1.
La manera en la que se determinó si la función pulmonar es ―normal‖ o ―inferior a la
normalidad‖ fue comparando los valores encontrados en la población contra valores de
referencia del límite inferior de normalidad para FEV1, definidos por individuo según su
sexo, edad y talla, mediante la ecuación ―Lung Function Parametrer‖ (Hankinson,
Odencrantz, & Fedman, 1999)
En promedio la capacidad pulmonar de los hombres es mayor que en las mujeres como se
esperaba (FEV1: 3.359 L. vs. 2.454 L. y FEF2575: 4.092 L. vs. 3.173 L.), este
comportamiento se mantuvo por ejido. Por grupos de edad, como lo menciona la literatura,
a mayor edad el valor de FEV1 y FEF2575 disminuye tanto en hombres como en mujeres,
de igual forma se sostienen valores más altos en los hombres, por ejido la tendencia es
similar. Más del 70.0% de los participantes tienen una capacidad pulmonar normal, este
comportamiento es similar por sexo, en Nuevo León-Morelia y Delta Oaxaca, en Miguel
Hidalgo este porcentaje es ligeramente más bajo en los hombres 58.3%.
El 30.0% de capacidad pulmonar inferior a la normalidad, se explica, por un lado, por la
presencia de enfermedades respiratorias y consumo de tabaco y por otro, como lo
menciona Zurk y otros (2007), Mexicali es una de las zonas con niveles que exceden los
límites establecidos para la protección de la salud de concentración de contaminantes
atmosféricos de: bióxido de azufre (SO2), bióxido de nitrógeno (NO2), monóxido de carbono
(CO), ozono (O3) y partículas suspendidas con diámetro aerodinámico menor de 10 micras
(PM10), estas últimas se presentan en zonas con tránsito de vehículos que utilizan diesel,
erosión, caminos sin pavimentar y quemas agrícolas. La exposición a estos contaminantes
está asociada a ataques de asma, bronquitis enfermedades cardiacas y la inhalación diaria
de estos contaminantes, así sea en niveles bajos, causa reducciones en la capacidad
pulmonar (Zurk, Tzintzun, & Rojas, 2007).
Por grupo de edad y sexo, como se esperaba, el valor FEV1 de la función respiratoria es
mayor en los hombres, es consecuente con el estándar de capacidad pulmonar, que es
mayor en hombres que en mujeres. La edad y el valor de FEV1 tienen una relación inversa,
a mayor edad menor capacidad pulmonar, esto coincide con la literatura, que refiere que a
más edad la capacidad pulmonar disminuye (Tabla 8).
4FEV6 (forced expiratory volume in six seconds).
Tabla 8. Reporte espirometrías FEV1
Capacidad pulmonar
FEV1 L- FEF2575 L
Total Miguel Hidalgo Nuevo León / Morelia Delta Oaxaca
Hombres Mujeres Hombres Mujeres Hombres Mujeres Hombres Mujeres
n n n n n n n n
Valor FEV1 promedio (de) 75 3.39 (0.75) 195 2.41 (0.52) 12 3.21 (0.69) 33 2.3 (0.57) 31 3.32 (0.71) 72 2.54 (0.49) 32 3.59 (0.74) 90 2.4 (0.54)
Valor FEF2575 promedio (de) 4.12 (1.25) 3.12 (0.79) 4.19 (1.52) 2.76 (0.86) 3.92 (1.11) 3.14 (0.75) 4.24 (1.26) 3.19 (0.78)
Capacidad función pulmonar normal % 72.0 73.8 58.3 69.7 74.2 73.6 75.0 75.6
Grupos de edad en años
Valor Fev1 promedio (de)
18 a 39 27 3.79 (0.70) 72 2.75 (0.48) 2 3.39 (0.77) 13 2.77 (0.59) 9 3.42 (0.76) 28 2.80 (0.45) 16 3.96 (0.55) 31 2.74 (0.47)
Capacidad función pulmonar normal % 74.1 73.6 50.0 76.9 55.6 75.0 81.3 71.0
40 a 65 48 3.21 (0.71) 123 2.25 (0.43) 10 3.21 (0.70) 20 2.18 (0.33) 22 3.15 (0.70) 44 2.28 (0.40) 16 3.23 (0.75) 59 2.25 (0.48)
Capacidad función pulmonar normal % 72.9 74.0 60.0 65.0 81.8 72.7 68.8 78.0
Concentración de H2S y SO2
Se muestran los resultados de las mediciones de Sulfuro de Hidrógeno y Dióxido de Azufre en las comunidades
estudiadas
246
Tabla 9. Concentraciones de Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Dióxido de Azufre (SO2) por monitores
Exposición a gases n Total n Miguel
Hidalgo n
Nuevo León /
Morelia n Delta Oaxaca
Sulfuro de Hidrógeno (H2S) ppb 44 11 17 16
Media (de) 4.47 (2.77) 3.80 (2.27) 3.58 (1.77) 5.87 (3.44)
p20 1.56 1.40 1.90 1.60
p40 2.95 3.51 2.78 4.96
p60 4.89 4.29 3.99 7.49
p80 7.28 5.31 5.76 9.49
Dióxido de Azufre (SO2) ppb 41 11 15 15
Media (de) 1.16 (1.03) 0.83 (0.24) 1.30 (1.16) 1.26 (1.25)
p20 0.57 0.58 0.56 0.51
p40 0.71 0.78 0.64 0.77
p60 0.94 0.92 1.04 0.95
p80 1.47 1.00 1.95 1.86
De acuerdo con el análisis de la concentración de gases por participante (se realizó extrapolación de los datos de los
monitores distribuidos por ejido a cada participante de acuerdo con su lugar de residencia), existe más presencia de
H2S en el ambiente que de SO2 (5.024 ppb vs. 1.167ppb), siendo Delta Oaxaca el ejido con más ppb de H2S en el
ambiente (6.424), mientras que Nuevo León-Morelia tiene más ppb de SO2 (1.52) que los otros dos ejidos (Tabla 10).
Tabla 10. Exposición a Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Dióxido de Azufre (SO2) por participante
Exposición a gases Total
N=338
Miguel Hidalgo
N=51
Nuevo León /
Morelia
N=132
Delta Oaxaca
N= 155
Sulfuro de Hidrógeno (H2S) ppb
Media (de) 5.024 (1.965) 4.054 (1.103) 4.712 (0.851) 6.424 (1.942)
p20 3.407 3.310 3.062 4.854
p40 4.132 3.874 3.590 5.207
p60 4.882 4.134 3.861 7.128
p80 7.091 4.712 4.449 8.009
Dióxido de Azufre (SO2) ppb
Media (de) 1.167 (0.595) 0.87 (0.343) 1.52 (0.725) 0.97 (0.338)
p20 0.770 0.630 0.930 0.790
p40 0.900 0.680 1.300 0.880
p60 1.110 0.800 1.520 0.940
p80 1.550 1.140 1.850 1.090
Modelo de dispersión de H2S AERMOD
Las figuras siguientes presentan los resultados de la dispersión del H2S de diciembre de 2016, emitido por el Complejo
Geotermoeléctrico Cerro Prieto. La información fue obtenida con el programa AERMOD y corresponde con las
modelaciones del comportamiento promedio de las 00:00, 06:00, 12:00 y 18:00 horas del mes.
La figura consta de cuatro imágenes, la imagen superior izquierda corresponde a las 00:00 y las líneas de
concentración representan el promedio de las concentraciones de todas las 00:00 horas del mes de diciembre. La
imagen superior derecha pertenece a las 06:00, la inferior izquierda a las 12:00 y la inferior derecha a las 18:00.
247
248
Equivalencia de concentraciones H2S
La salida del modelo genera las isolineas de concentración en µg/m3, cuya
equivalencia es: 1000 ppb = 1 ppm = 1.5 mg/m3 = 1,500 µg/m3
Figura 3. Dispersión H2S diciembre 2016 (µg/m3)
La salida de datos de AERMOD indica cambios en el patrón de vientos conforme
avanza el día, donde las zonas que más veces aparecen cubiertas por la pluma de
gases son el norte, este y el sureste de la región.
Las concentraciones de H2S que proporciona el programa de dispersión de gases
contaminantes rebasan en ocasiones la normal ambiental de California (promedio
0.030 ppm durante 1 hora). Están en la tabla 12. (Se puede consultar los estándares
de H2S para varios estados de EUA en el Apéndice 2)
Tabla 11. Concentración mínima y máxima de H2S (ppm) del modelo
AEARMOD
00:00 06:00 12:00 18:00
Mínima 0.001 0.001 0.003 0.001 Septiembre
Máxima 0.198 0.311 0.526 0.250
Mínima 0.001 0.002 0.003 0.001 Octubre
Máxima 0.143 0.199 0.602 0.110
Mínima 0.000 0.000 0.003 0.001 Noviembre
Máxima 0.051 0.116 0.922 0.093
Mínima 0.001 0.001 0.002 0.000 Diciembre
Máxima 0.127 0.147 0.842 0.214
La tabla 12 a continuación muestra las concentraciones de H2S medidas en 2010
en los distintos ejidos durante dos días.
Tabla 12. Concentraciones ambientales de H2S medidas en julio 2010 (ppm)
CP1 Delta Nuevo León Michoacán Hidalgo
Máximo 0.500 0.011 0.009 0.064 0.380
Promedio 0.027 0.001 0.001 0.004 0.030
Mínimo 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
250
Y la ilustración a continuación indica los cambios en la concentración de H2S
durante varias horas. El impacto de la pluma de gases se puede observar en la
figura que corresponde a Michoacán donde se registra un aumento súbito en la
concentración de las 03:00 – 06:00.
Figura 4. Cambios en concentración de H2S
En el componente de aire del estudio de la UNAM 2010 se midió también el SO2
ambiental con monitores continuos y se llegó a registrar una concentración máxima
de 78 ppb de SO2 (Peralta, y otros, 2013). Sin embargo, los promedios eran mucho
más bajos, del orden de 6 ppb para SO2 y 4 ppb para H2S.
Modelo de dispersión de H2S y SO2 con ALOHA
ALOHA es un programa de dispersión de gases elaborado por la Environmental
Protection Agency y es relativamente fácil de emplear, sobre todo en situaciones
donde hay ausencia de información sobre las fuentes, la meteorología, etc. Es un
modelo aproximativo, útil para dar una idea general sobre el transporte de gases
desde un punto de emisión fijo. En este caso, la información meteorológica se
extrajo de la estación de la Comisión Nacional del Agua que está en el Ejido Nuevo
León. La base de datos no está completa en el mes de marzo, así que se empleó
parte de los meses de abril y mayo para alimentar el modelo (temperatura, velocidad
y dirección del viento, intensidad de ráfagas de viento, etc.). Los datos de los ductos
de venteo se obtuvieron del estudio de Aire.
ALOHA no permite usar varios puntos de emisión, como es el caso del CGCP, pero
se puede estimar el impacto de la pluma de gases calculando un punto de emisión
equivalente‖ que corresponda con todas las emisiones del complejo.
El punto de emisión equivalente se estima de la siguiente manera y se emplea en
el programa el punto con la M más pequeña y la suma de todos los caudales: 𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻
𝑀𝑀 = 𝑄𝑄
𝜋𝜋 𝐻𝐻 = � �
𝑣𝑣2𝑑𝑑 4
Figura 5. Modelo de dispersión de acuerdo a vientos y distancias
Peor escenario: radio de impacto 10 km (círculo amarillo) y concentración máxima
0.51 ppm.
La salida del modelo indica que en el peor escenario (alta estabilidad atmosférica
con vientos muy débiles y una atmósfera inmóvil y estratificada) la pluma de gases
llegará a 10 km de distancia con una concentración de 0.51 ppm de H2S. El
programa asume que el H2S no se degrada en la atmósfera.
252
Interpolación de datos H2S y SO2
El H2S parece estar en concentraciones del orden del 8 – 10 ppb en la región del
ejido Delta. En el estudio realizado en 2010 la concentración promedio fue 1 ppb.
Las demás regiones registran una concentración promedio 4 – 6 ppb. Al parecer, la
región de mayor impacto de la pluma es en el rumbo del ejido Delta. (Figura 6).
Figura 6. Interpolación de los resultados del monitoreo para H2S
El SO2 se forma a partir de H2S; en fase gaseosa en la atmósfera la reacción de
formación de SO2 puede tardar horas, pero en la presencia de agua o material
particulado se lleva a cabo en minutos, por lo tanto se espera que la mayor
concentración de SO2 se encuentre donde hay cuerpos de agua y material
particulado suspendido en el aire.
Es probable que hacia el ejido Nuevo haya cuerpos de agua y resuspensión de
material particulado, que expliquen la zona de acumulación de SO2. No obstante,
las concentraciones están muy debajo de la norma oficial mexicana NOM-SSA- SO2
para este gas (figura 7).
Niveles de metales pesados en sangre y orina
Es importante explorar los niveles de metales pesados porque tienen un impacto
tóxico. El diagnóstico por intoxicación con arsénico (As), mercurio (Hg) y plomo (Pb)
resulta difícil, ya que la excreción urinaria de As y Hg no es un índice valorable,
debido a que la mayor proporción de As y Hg orgánico absorbido se fija de manera
muy estable en los hematíes (glóbulos rojos), mientras que el análisis en sangre
refleja la concentración mineral de las células y los órganos; por lo tanto, ambas
pruebas reflejan el nivel del mineral circulante en el momento en el que se toma la
muestra, por lo que resulta necesario contar con dichos marcadores de exposición
que permitan hacer intervenciones tempranas especialmente en las poblaciones
más susceptibles. La sangre es el mejor indicador de exposición al As, Hg y Pb a
través de fuentes como la dieta, el ambiente y la ocupación, ya que permite evaluar
con exactitud la concentración del mineral en el organismo.
La presencia de metales pesados arsénico As, Hg y Pb en sangre y orina fue
determinada por la técnica de espectrofotometría de absorción atómica, mediante
digestión ácida con horno de microondas se evaluaron en una muestra de
trabajadores de CFE. Se dispone de 100 muestras de sangre y 94 de orina, en el
Figura 7. Interpolación de los resultados del monitoreo para SO2
254
caso de estas últimas, 6 muestras no tenían la cantidad suficiente para analizarlas,
las muestras son correspondientes a los mismos participante.
El nivel de As en sangre se logra identificar hasta dos horas después de la
exposición, tiene un rango de 3 a 5 μg/L (microgramo por litro) en comunidades con
niveles de ingesta de As en agua normales y de 13 μg/L en poblaciones que tienen
una ingesta de agua con hasta 393 μg/L de As. En orina, el As se detecta de uno
hasta tres días después de la exposición, cuando se ha ingerido mariscos, el nivel
puede ser de 200 a 1700 μg/L, pero normalmente la concentración es menor 24
horas después de abstenerse de ingerir alimentos que contengan mariscos, las
concentraciones serian entre 50 y 25 μg/L. Si los niveles de As en orina superan los
200 μg/L son anormales. Una exposición ocupacional se encuentra ente 20 y 2000
μg/L. En México en personas con envenenamiento por tomar agua tienen
concentraciones de 207 μg/L As inorgánico (Martin, 2004) Según la OMS el nivel de
As en orina debe ser menor a 50 μg/L (World Health Organization, 2010).
Los niveles de Hg en sangre normales están entre 0 y 50 µg/L (Agencia para las
Sustancias Toxicas y Registro de Enfermedades , 2007). El Hg en orina es normal
hasta 50 μg/L (World Health Organization, 2010). Usualmente los niveles
permisibles de Pb en sangre son hasta 100 μg/dL (World Health Organization, 2010)
y en orina hasta 15 μg/L (Correira, Nomura, & Oliveira).
En la muestra que se analizó, se encuentran concentraciones de As en promedio
de 23.9 μg/L en sangre, no obstante se debe tener en cuenta que la dieta de la
población en estudio generalmente contiene comida de mar, lo que aumenta los
niveles de As, el promedio en orina es de 19.9 μg/L, lo que está dentro de los niveles
normales de As. En el caso de Hg los niveles son bajos y no superan los valores de
referencia tanto en sangre, como en orina. Los niveles de plomo en sangre, en
promedio son de 19.9 μg/L, están dentro de los valores estándar, en orina el
promedio es de 30.5 μg/L, teniendo en cuenta que la desviación estándar es de 21.9
μg/L.
Tabla 13. Nivel de metales pesados en sangre y orina
Nivel de metales pesados As (μg/L) Hg (μg/L) Pb (μg/L)
Muestras de sangre (N=100)
Valores de referencia <13 0-50 <100
Media (de) 23.9 (15.8) 5.76 (1.3) 19.9 (17.0)
p25 11.2 5.3 8.0
p50 18.9 5.9 12.9
p75 34.7 6.6 25.7
Muestras de Orina N=94
Valores de referencia <50 <50 <15
Media (de) 19.9 (31.5) 6.759 (0.9) 30.5 (21.9)
p25 10.4 6.3 16.4
p50 14.5 6.8 22.3
p75 16.4 7.2 37.2
256
Análisis de Mortalidad y Morbilidad Comportamiento de mortalidad y morbilidad por
Cáncer dentro de los últimos 25 años y del período 2008-2015 respectivamente en el
estado de Baja California, México.
En los últimos 25 años, la tasa de
mortalidad por cáncer en general ha
incrementado un 36% a nivel nacional.
En el Estado de Baja California el
incremento ha sido del 13% en este
mismo periodo. Un cambio similar se
observa en los distintos municipios del
estado. (Fig. a)
Sin embargo, en localidades menores a
100 mil habitantes la mortalidad por
cáncer sólo ha incrementado en 3%. En
particular dentro de las comunidades
pequeñas del municipio de Mexicali,
similares a los ejidos cercanos al
CGCP, estas tasas se han mantenido
sin variación durante el periodo, en
contraste con el 35% dentro de
poblaciones similares a nivel nacional.
(Fig. b).
Vale la pena aclarar que en la figura b,
se eliminó la curva de Tijuana, debido a
que la proporción de comunidades
pequeñas es relativamente menor y sus
indicadores se tornan muy inestables lo
que hace difícil su interpretación.
El análisis de morbilidad con base en
los egresos hospitalarios muestra un
incremento de 21 % a nivel nacional,
mientras que en el estado de Baja
California el incremento es de 38%, con
mayor carga de egresos en los
municipios de Tijuana y Mexicali,
municipios con mayor infraestructura
hospitalaria. (Fig. c)-
Fig.8*
Fig.9*
Fig.10
*Los valores de Nacional y Estatal son tasas crudas. Las tasas de mortalidad a nivel municipal están
estandarizadas por edad por el método directo, utilizando como población estándar la población estatal.
Comportamiento de mortalidad y morbilidad por Enfermedades Respiratorias no
transmisibles dentro de los últimos 25 años y del período 2008-2015 respectivamente en el
estado de Baja California, México.
La mortalidad y morbilidad por
enfermedades respiratorias no
transmisibles han incrementado a
nivel nacional y en el estado con un
34% en ambos. (Fig. a).
Observando la mortalidad en
localidades con menos de 100 mil
habitantes por esta misma causa, a
nivel nacional el incremento fue de
49.7%, mientras que a nivel del
estatal el incremento es del 3%.(Fig.
b).
Cuando hablamos de egresos
hospitalarios por enfermedades
respiratorias no transmisibles, a nivel
nacional se ha reducido un 10%.
Contrariamente en Baja California se
incrementaron estos egresos un
10% a expensas de los municipios
de Tijuana y Ensenada. Llama la
atención que Mexicali presenta una
reducción similar a la nacional (Fig.
c).
Fig. 11
258
Comportamiento de mortalidad y morbilidad por Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica
dentro de los últimos 25 años y del período 2008-2015 respectivamente en el estado de Baja
California, México.
Fig. 12
Fig. 13
Dentro de las enfermedades
respiratorias no trasmisibles,
la Enfermedad Pulmonar
Obstructiva Crónica es la de
mayor impacto y realizando la
interpretación de los
resultados, no se observaron
diferencias en el
comportamiento entre las
localidades más grandes y las
de menores de 100 mil
habitantes ya que ambas
incrementaron en un 2% para
este padecimiento. (Fig. a y b)
Hablando de morbilidad, los
egresos hospitalarios por este
padecimiento mostraron tanto
a nivel nacional como estatal
una reducción del 19.6% y 8%
respectivamente. (Fig. c)
Fig. 14
Fig. 15
260
Fig. 16
La mortalidad por enfermedad
cardiovascular, ha incrementado a
nivel nacional como en Baja
California, sin embargo, ha sido
muy heterogéneo, ya que a nivel
nacional el incremento ha sido de
39.9% mientras que a nivel Estatal
es del 8%. Los municipios con
mayor carga de mortalidad para
esta causa son Ensenada, Tecate y
Mexicali. (Fig. a)
Ahora bien, las localidades con
menos de 100 mil habitantes,
muestran un incremento del 11%,
observándose una mayor
proporción en los municipios de
Ensenada, Tecate, y Playas de
Rosarito dentro periodo estudiado,
por otro lado Mexicali ha mostrado
el menor porcentaje de incremento
dentro de esta patología en
localidades del mismo tamaño.(Fig.
b)-
Los egresos hospitalarios han
disminuido por esta causa tanto a
nivel nacional como estatal. Siendo
Mexicali, donde existe una mayor
reducción de los egresos con un
18%.(Fig. c)-
Fig. 17
Fig. 18
262
6. CONCLUSIONES
Los auto-reportes de enfermedades crónicas como hipertensión y diabetes son
más bajos que los reportados en la ENSANUT 2012. El comportamiento de las
enfermedades es el esperado de acuerdo a las características de la población
estudiada.
En general, la función respiratoria de los participantes tiene un comportamiento
adecuado y esperado de acuerdo a la edad y el sexo. Más del 70.0% de la
población tienen una capacidad pulmonar normal.
El promedio de las concentraciones de H2S fue 0.004 ppm. La norma de California
para niveles de H2S indica que no debe rebasar en promedio de 30.15 ppm en 1
hora. Los datos recolectados muestran concentraciones muy bajas, se sugiere que
se realice una nueva medición que permita hacer análisis precisos entre la
exposición a H2S y el estado de salud.
Los niveles de As, Mg y Pb en las muestras de sangre y/o orina de los trabajadores
del CGCP están por debajo de los estándares permisibles según varias
organizaciones internacionales como la Organización Mundial de la Salud y de
acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-047-SSA1-2011.
En los últimos 25 años, la mortalidad por enfermedades cardiovasculares,
respiratorias no transmisibles en el estado de Baja California muestra un
incremento similar al nacional.
Los resultados de este proyecto en buena medida confirman que las condiciones
de salud o de los patrones de morbi-mortalidad de las poblaciones cercanas al
1. CGCP, no difieren significativamente de las condiciones observadas en otras zonas
rurales de los distintos municipios de Baja California, lo que sugiere que la operación del
CGCP no ha tenido repercusiones sobre los patrones de morbilidad o mortalidad en las
poblaciones cercanas.
Fig. 19
7. RECOMENDACIONES
• Consideramos que resulta conveniente continuar con el sistema de monitoreo
permanente de niveles de exposición a H2S que actualmente se lleva a cabo por
parte de la CFE.
8. REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS
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266
9. ANEXOS
1. Método de muestreo
2. Estándares de EUA para Sulfuro de Hidrógeno
3. Mapas de interpolación IDW por ejido para H2S y SO2
267
ATENTAMENTE
“POR MI RAZA HABLARÁ EL ESPÍRITU”
Ciudad Universitaria, D.F., a 04 de julio de 2017
LA DIRECTORA
M. EN C. MIREYA IMAZ GISPERT