Distribuição espacial de isótopos estáveis (18O e 2H): vínculos entre precipitações, águas superficiais e subterrâneas, e a influência geomorfológica em uma planície mal drenada, Córdoba (Argentina)
Resumo
O objetivo deste estudo é estabelecer as relações entre a distribuição espacial da composição isotópica das águas superficiais e subterrâneas com fatores geomorfológicos e a precipitação, usando técnicas isotópicas na área urbana e rural de Canals, localizada em um setor da Planície Pampeana, na província de Córdoba, Argentina. A drenagem na região é moderadamente impedida, com a presença de dunas e bacias de deflação com lagoas. O aquífero livre presente é composto de areias finas e muito finas. As interconexões hidráulicas foram avaliadas por metodologia hidrogeológica convencional e análise de isótopos estáveis de água (δ²H e δ¹⁸O). A hidrodinâmica e a geoquímica indicam que o aquífero tem fluxos de diferentes hierarquias, tanto locais quanto intermediários, vindos de montante. As relações hidráulicas, geoquímicas e isotópicas são influenciadas por fatores morfolitológicos, pela profundidade do lençol freático e pela atividade antropogênica (sistemas de saneamento no local, agricultura e pecuária intensivas, entre outros). Os resultados isotópicos sugerem água de origem local, com recarga principalmente durante as estações de verão e outono e, em menor escala, na primavera, bem como a chegada de fluxos de ordem superior de terras mais altas localizadas a oeste da localidade, fora da área de estudo. As dunas ocidentais (áreas mais altas) funcionam como zonas de recarga local das chuvas (recarga difusa), caracterizadas por águas mais frescas e isotopicamente mais depletadas, enquanto as bacias atuam como zonas de descarga para fluxos mais distantes (intermediários) e locais, geralmente com águas salobras e composições isotópicas mais enriquecidas devido à evaporação. O enriquecimento isotópico da água de superfície e de algumas amostras de água subterrânea, confirmado pela análise geoquímica, é uma evidência dos processos de evapoconcentração. No ambiente urbano, as variações na dinâmica, na geoquímica e na isotopia indicam a mistura da água do aquífero livre com a água importada de outra bacia, mais depletada isotopicamente, devido a vazamentos na rede de água potável.
Referências
AHMED, M.; KHALIL, M. M. Isotopic and chemical composition of Egypt’s groundwater resources. In: GROUNDWATER quality and geochemistry in arid and semi-arid regions. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023. p. 237-265. https://doi.org/10.1007/698_2023_1046
AKTER, F.; BISHOP, T.; VERVOORT, R. Space-time modelling of groundwater level and salinity. The Science of the Total Environment, v. 776, 145865, 2021. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145865
AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA). Standard methods for examination of water and wastewater. 23 ed. Washington: APHA, AWWA, WPCF, 2017.
AZPURUA, M. A.; RAMOS, K. D. A comparison of spatial interpolation methods for estimation of average electromagnetic field magnitude. Progress in Electromagnetics Research M, v. 14, p. 135–145, 2010. https://doi.org/10.2528/pierm10083103
BALWAN, W. K.; KOUR, S. Wetland-an ecological boon for the environment. East African Scholars Journal of Agriculture and Life Sciences, v. 4, n. 3, p. 38-48, 2021. https://doi.org/10.36349/easjals.2021.v04i03.001
BARBIERI, M. Isotopes in hydrology and hydrogeology. Water, v. 11, n. 2, p. 291, 2019.
BIRKEL, C. et al. Characterization of surface water isotope spatial patterns of Scotland. Journal of Geochemical Exploration, v. 194, p. 71-80, 2018.
BLARASIN, M. et al. Application of isotope techniques to enhance the conceptual hydrogeological model and to assess groundwater sustainability in the Pampean Plain in Córdoba, Argentina. Isotopes in Environmental & Health Studies, v. 56, n. 5-6, p. 402-417, 2020. https://doi.org/10.1080/10256016.2020.1796658
BLARASIN, M.; CABRERA, A.; MATTEODA, E. Aguas subterráneas de la prov. de Córdoba. Río Cuarto: UniRío Editora, 2014.
BOWEN, G. J.; WEST, J. B. Isotope landscapes for terrestrial migration research. In: TRACKING animal migration with stable isotopes. New York: Academic Press, 2008. p. 79–106. https://doi.org/10.1016/s1936-7961(07)00004-8
CABRERA, A.; BLARASIN, M.; MALDONADO, L. Groundwater age and hydrothermalism of confined aquifers in the Argentine Pampean plain. Geothermal Energy, v. 5, p. 1-19, 2017. https://doi.org/10.1186/s40517-017-0064-1
CALLOW, J. N.; HIPSEY, M. R.; VOGWILL, R. I. Surface water as a cause of land degradation from dryland salinity. Hydrology and Earth System Sciences, v. 24, n. 2, p. 717-734, 2020. https://doi.org/10.5194/hess-24-717-2020
CLARK, I. Groundwater Geochemistry and Isotopes. Boca Raton: CRC Press, 2015. 456 p.
FELIZZIA, J. Informe técnico privado realizado para la Planta Láctea de La Serenísima en Canals. 2012.
FOSTER, S. et al. Groundwater quality protection: a guide for water utilities, municipal authorities, and environment agencies. Washington: The World Bank, 2003.
FOSTER, S. et al. Protecting the quality of public water-supply sources: a guide for water utilities, municipal authorities, and environmental agencies. 2 ed. Washington: The World Bank, 2009.
GAMBOA, C. et al. The origin of solutes in groundwater in a hyper-arid environment: a chemical and multi-isotope approach in the Atacama Desert, Chile. Science of the Total Environment, v. 690, p. 329-351, 2019. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.06.356
GIACOBONE, D. B. et al. Contexto regional y local de recarga de acuíferos en la planicie fluvio-eólica de Marcos Juárez. 2023.
GONFIANTINI, R. Standards for stable isotope measurements in natural compounds. Nature, v. 271, n. 5645, p. 534-536, 1978. https://doi.org/10.1038/271534a0
HAGAGG, K.; HUSSIEN, R. A.; SADEK, M. A. H. Numerical modeling constrained by environmental isotopes for sustainable development of partially renewable aquifers in desert area. Carbonates and Evaporites, v. 38, n. 2, p. 30, 2023. https://doi.org/10.1007/s13146-023-00850-4
HEALY, R. W. Estimating groundwater recharge. Cambridge: Cambridge University Press, 2010.
HUANG, T. et al. Groundwater recharge in an arid grassland as indicated by soil chloride profile and multiple tracers. Hydrological Processes, v. 31, n. 5, p. 1047-1057, 2017. https://doi.org/10.1002/hyp.11089
JÓDAR, J. et al. Hydrogeochemical, isotopic and geophysical characterization of saline lake systems in semiarid regions: The Salada de Chiprana Lake, Northeastern Spain. Science of the Total Environment, v. 728, 138848, 2020. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138848
KAZEMI, G. A.; LEHR, J. H.; PERROCHET, P. Groundwater age. Hoboken: John Wiley & Sons, 2006.
KRUSE, E.; AINCHIL, J. Comportamiento hidrológico en grandes llanuras: caso de estudio Noroeste de la Provincia de Buenos Aires, Argentina. Augum Domuns, v. 5, 2017. https://doi.org/10.59069/tsvs0p56
MALDONADO, L. et al. Hydrogeochemical features and groundwater renewal rate estimates from deep aquifers in the Pampean plain, Córdoba province, Argentina. Journal of South American Earth Sciences, v. 85, p. 126-134, 2018. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2018.05.006
MALDONADO, M. L. et al. Assessing groundwater age in confined aquifers from the central Pampean plain of Córdoba, Argentina. Radiocarbon, v. 58, n. 4, p. 833-849, 2016. https://doi.org/10.1017/rdc.2016.35
MISHRA, R. K. Fresh water availability and its global challenge. British Journal of Multidisciplinary and Advanced Studies, v. 4, n. 3, p. 1-78, 2023. https://doi.org/10.37745/bjmas.2022.0208
NATIONS, U. The sustainable development goals 2016. ESocialSciences, 2016.
QUINODOZ, F. B. et al. Assessing interactions between groundwater and surface water in a Pampean stream. Hydrology Research, v. 48, n. 4, p. 1045-1057, 2017. https://doi.org/10.2166/nh.2016.100
ROHDE, M. M.; FROEND, R.; HOWARD, J. A global synthesis of managing groundwater dependent ecosystems under sustainable groundwater policy. Groundwater, v. 55, n. 3, p. 293-301, 2017. https://doi.org/10.1111/gwat.12511
SCHELIGA, B. et al. Groundwater isoscapes in a montane headwater catchment show dominance of well‐mixed storage. Hydrological Processes, v. 31, n. 20, p. 3504-3519, 2017. https://doi.org/10.1002/hyp.11271
SCHIAVO, H. et al. Calcretas del suroeste de Córdoba. In: IMBELLONE, P. (ed.). Suelos con acumulaciones calcáreas y yesíferas de Argentina. Buenos Aires: FAV-UNRC, 2014.
SHEPPARD, S. M.; NIELSEN, R. L.; TAYLOR, H. P. Oxygen and hydrogen isotope ratios of clay minerals from porphyry copper deposits. Economic Geology, v. 64, n. 7, p. 755, 1969. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.64.7.755
SOMERS, L. D.; MCKENZIE, J. M. A review of groundwater in high mountain environments. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, v. 7, n. 6, e1475, 2020.
TAUCARE, M. et al. Groundwater resources and recharge processes in the Western Andean Front of Central Chile. Science of the Total Environment, v. 722, 137824, 2020. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137824
TÓTH, J. Groundwater as a geologic agent: an overview of the causes, processes, and manifestations. Hydrogeology Journal, v. 7, n. 1, p. 1-14, 1999. https://doi.org/10.1007/s100400050176
USUNOFF, E. et al. Hidrogeología de grandes llanuras: La Pampa húmeda argentina. Boletín Geológico y Minero, v. 110, n. 4, p. 391-406, 1999.
VAN DER GUN, J. Groundwater resources sustainability. In: GLOBAL groundwater. Amsterdam: Elsevier, 2021. p. 331-345. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-818172-0.00024-4
VREČA, P.; KERN, Z. Use of water isotopes in hydrological processes. Water, v. 12, n. 8, 2227, 2020.
WASSENAAR, L. I. et al. A groundwater isoscape (δD, δ18O) for Mexico. Journal of Geochemical Exploration, v. 102, n. 3, p. 123-136, 2009. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2009.01.001
XU, Q. et al. The spatial patterns and impact factors of stable oxygen and hydrogen isoscapes in pond water: A case study on the water-source forests of the Hani terraced fields in Yunnan, China. Journal of Hydrology, v. 603, 127097, 2021. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.127097