TECNOCIENCIA CHIHUAHUA, Vol. XVI (2) e953 (2022) https://vocero.uach.mx/index.php/tecnociencia
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ISSN-e: 2683-3360
Artículo Científico
Impacto de factores de concentración en la calidad
del agua subterránea en el norte-centro de México
Impact of enrichment factors to groundwater quality in north-central
Mexico
*Correspondencia: mgutierrez@missouristate.edu (Mélida Gutiérrez)
DOI: https://doi.org/10.54167/tecnociencia.v16i2.953
Recibido: 17 de marzo de 2022; Aceptado: 29 de junio de 2022
Publicado por la Universidad Autónoma de Chihuahua, a través de la Dirección de Investigación y Posgrado.
Resumen
Se analizaron datos sobre la calidad del agua subterránea de Chihuahua, Coahuila y Durango (N =
704) para identificar la distribución de tres contaminantes: arsénico (As), fluoruro (F) y nitrato (NO3-
N), y así determinar el efecto de posibles factores de concentración. Dichos factores incluyen
evaporación, interacción agua-roca, alcalinidad y sólidos disueltos totales (SDT). Se construyeron
mapas de concentración y se obtuvieron correlaciones entre contaminantes y factores de
concentración. Los resultados muestran que los procesos más importantes de enriquecimiento de As
y F son la interacción agua-roca y en segundo lugar la evaporación. La correlación de Spearman entre
As y F fue débil a moderada (ρ= 0.417, p <0.001) y no se encontró correlación entre As o F con NO3-
N, SDT ni alcalinidad, lo que sugiere que las variaciones tanto de SDT como de alcalinidad dentro
del área de estudio son insuficientes para afectar en forma significativa el contenido de As o F.
Diagramas cajas y análisis de correlación (Spearman) mostraron una concentración de solutos en
cuencas endorreicas mayor para NO3-N, menor para F e igual para As, con respecto a cuencas
exorreicas. El impacto de factores de enriquecimiento en estos tres contaminantes es un dato
importante para desarrollar estrategias de protección del recurso agua y para el diseño de posibles
tratamientos de descontaminación.
Palabras clave: acuífero aluvial, arsénico, fluoruro, nitratos, cuenca endorreica, interacción agua-
roca
Mélida Gutiérrez1*, Ma. Teresa Alarcón-Herrera2 y Jesus M. Ochoa-Rivero3
1 Missouri State University, Department of Geography, Geology and Planning, Springfield, Missouri, USA,
65897
2 CIMAV-Durango, Calle CIMAV 110, Ejido Arroyo Seco, 34147 Durango, Dgo., México
3Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Centro de Investigación
Regional Norte Centro (CIRNOC). Campo Experimental La Campana. Km 33.3 carretera Chihuahua-
Ojinaga, Aldama, C. P. 32910, Chihuahua, México.
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Abstract
Groundwater quality data from Chihuahua, Coahuila and Durango (N = 704) were analyzed to
identify the distribution of three contaminants: arsenic (As), fluoride (F) and nitrate (NO3-N), and
to determine the effect of possible concentration factors. These factors include evaporation, water-
rock interaction, alkalinity and total dissolved solids (TDS). Concentration maps were constructed
and correlation between solutes and potential enrichment factors were determined. The results show
that water-rock interaction is the most important enrichment process for As and F, followed by
evaporation. A weak to moderate Spearman correlation was observed for As-F (ρ= 0.417, p <0.001)
and no correlation between these and NO3-N, SDT nor alkalinity were found, which suggests that
TDS nor alkalinity within the study area vary sufficiently as to significantly affect the As and F
content. Boxplot diagrams and Spearman correlation showed a larger content of NO3-N in endorheic
compared to exorheic basins, smaller for F and with no significant change for As. The impact of the
aforementioned enrichment factors to the content of these three contaminants is an important piece
of information to devise strategies for groundwater protection and to design effective water
treatments.
Keywords: alluvial aquifer, arsenic, fluoride, nitrate, endorheic basin, water-rock interaction
1. Introducción
El agua subterránea es vital en las regiones áridas y semi-áridas a nivel global, y es un recurso
cada vez más escaso (Gorelick & Zheng, 2015). El panorama mundial para los próximos años es de
un incremento en el uso de estas aguas y continuas extracciones para suplir esa mayor demanda. Sin
embargo, la mayoría de los acuíferos en las zonas áridas y semiáridas se encuentran en condiciones
de sobreexplotación (Mora et al., 2021; Scanlon et al., 2021). Por tanto, soluciones sostenibles son
necesarias para asegurar el suministro de agua en y para las comunidades. Además de la escasez del
líquido, su contaminación limita en gran medida su uso para consumo humano. La presencia de iones
en el agua subterránea puede ser de origen natural o antrópico. Los iones aportados por efectos
naturales provienen de la disolución de minerales presentes en las rocas en contacto con el agua y
siguen su transformación con el tiempo. Los dos contaminantes de origen natural que afectan a una
gran cantidad de acuíferos a escala global son el arsénico (As) y el fluoruro (F) (Kumar et al., 2020;
Cao et al., 2022; Mukherjee & Singh, 2022; Sunkari et al., 2022). Varias regiones con alto contenido de
As y F han sido identificadas y en base a ello ha sido posible determinar las principales fuentes de
origen. Destacan la disolución de roca volcánica félsica bajo condiciones de oxidación y la desorción
de estos elementos de óxidos de hierro y arcillas (materiales secundarios) bajo condiciones reducidas
(Alarcón-Herrera et al., 2020; Alarcón-Herrera & Gutiérrez, 2022). En contraste, existe una gran
cantidad de contaminantes de origen antrópico, las cuales se asocian con actividades humanas
especificas realizadas en cada región (Stuart & Lapworth, 2013). Una actividad importante por su
potencial de infiltrar contaminantes al subsuelo en forma difusa es la agricultura (Gutiérrez et al.,
2021b; Mora et al., 2021).
En el caso particular de México, se han detectado el As y el F en gran parte de su extensión territorial
(Alarcón-Herrera et al. 2020; Ortiz-Letechipia et al., 2022; Sierra-Sánchez et al., 2022), especialmente
en la región norte-centro (Reyes-Gómez et al., 2013; González-Horta et al., 2015; Navarro et al., 2017;
Gutiérrez et al., 2021a). Asimismo, en las zonas agrícolas se reporta un incremento de contaminantes
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entre los cuales destacan nitratos (NO3-N) y salinidad, cuyo contenido se asocia a actividades
antrópicas como aplicación de fertilizantes y estiércol, aguas residuales domésticas, y extracción de
agua subterránea (Gutiérrez et al., 2021b; Mora et al., 2021).
En el caso particular de los acuíferos de la región norte-centro de México, otros contaminantes
pueden estar presentes, algunos de ellos relacionados a desechos de zonas mineras o presencia de
aguas termales (Armienta & Segovia, 2008). Este estudio se enfoca empero a tres contaminantes
recurrentes y presentes en el agua subterránea de los estados de Chihuahua, Coahuila y Durango;
As, F y NO3-N (Reyes-Gómez et al., 2017; Jiménez-Córdova et al., 2019; Mora et al. 2021).
Está bien documentado que la ingesta de agua con alto contenido de nitratos (NO3-N >10 mg L-1)
pone en riesgo la salud humana (Espino et al., 2007; Gutiérrez et al. 2021b) y a partir de una
concentración menor (NO3-N > 3 mg L-1) provoca eutrofización de cuerpos de agua (Dodds & Welch,
2000). La salinidad, expresada como sólidos disueltos totales (SDT) o conductividad eléctrica (CE)
puede ser tóxica para especies vegetales aún a concentraciones menores de las requeridas para agua
potable (SDT <1,000 mg L-1, NOM-127-SSA1-1994). Aunque el parámetro de SDT no es un
contaminante per se, se considera un parámetro de calidad de agua que refleja la presencia de
diversas actividades agrícolas (salinidad).
Es importante mencionar que la ingesta crónica de agua con As causa arsenicosis mientras que el
consumo de F provoca fluorosis (Jiménez-Córdova et al., 2019; He et al., 2020). Los aspectos de
toxicidad, salud humana y tratamientos posibles pueden ser consultados en González-Horta et al.
(2015); Jiménez-Córdova et al., (2019); Alarcón-Herrera et al. (2020); He et al., (2020) o Sierra-Sánchez
et al., (2022) quienes proveen reseñas exhaustivas. El tratamiento comúnmente utilizado en el norte
de México para la reducción o remoción de estos contaminantes es la ósmosis inversa (Espino, 2019).
No obstante, otras alternativas eficientes de bajo costo tales como humedales construidos (Márquez
et al., 2020), adsorción en zeolitas (Rubio-Arias et al., 2019) y en otros materiales, entre ellos chitosan
(Burillo et al., 2021) y cáscara de huevo (Lee et al., 2021) continúan siendo investigadas. La mayoría
de estos estudios se reportan a nivel laboratorio o planta piloto (Sierra-Sánchez et al., 2022).
En contraste, NO3-N y SDT son menos tóxicos que As y F. No obstante, el consumo crónico de agua
con alto contenido de NO3-N ocasiona trastornos varios a la salud (Espino et al., 2007; Hamlin et al.
2022). Además, y debido a su asociación con residuos agrícolas, la presencia de NO3-N se utiliza como
indicador de una amplia gama de contaminantes traza o emergentes tales como herbicidas,
insecticidas, hormonas y antibióticos (Stuart & Lapworth, 2013; Gutiérrez et al., 2021b), los cuales
pueden ser tóxicos a concentraciones muy bajas (Stuart & Lapworth, 2013).
Estudios de As y F en agua subterránea concuerdan en que su origen es de tipo natural, iniciado con
la interacción agua-roca (Kumar et al., 2020; McMahon et al., 2020; He et al., 2020; Su et al. 2021;
Alarcón-Herrera & Gutiérrez, 2022). Su contenido depende de las condiciones de redox, pH,
alcalinidad, salinidad, y procesos de dilución, adsorción, y evaporación. La identificación de las
condiciones geoquímicas bajo las cuales se concentran el As, el F y el NO3-N en el agua subterránea
en zonas áridas y semiáridas es un componente importante para predecir el efecto que las alteraciones
antrópicas y el cambio climático ejercen sobre la calidad del agua en dichas regiones.
Por tanto, los objetivos del presente estudio fueron; 1) determinar los valores y la distribución
espacial de las concentraciones de dos contaminantes de origen natural, As y F, y de uno de origen
antrópico, NO3-N, en acuíferos de la zona norte-centro de México, así como su relación con su
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posicionamiento en cuencas endorreicas o exorreicas y, 2) identificar los factores geoquímicos y
ambientales que afectan a la concentración de estos contaminantes y su impacto a la calidad de las
aguas subterráneas en el área de estudio.
2. Materiales and métodos
2.1. Área de estudio
Los estados de Chihuahua, Coahuila y Durango ocupan una superficie total de 522,372 km2 de la
parte norte-centro de México (Figura 1). Esta región colinda en su parte oeste con la Sierra Madre
Occidental y en su parte este con la Sierra Madre Oriental, las cuales difieren entre sí en el tipo de
rocas que las componen y, por ende, en las formaciones geológicas que afloran (Eguiluz et al., 2000;
Ferrari et al., 2007). La Sierra Madre Occidental se formó a través de varios eventos volcánicos hace
32-20 millones de años (Ferrari et al., 2007) y la Sierra Madre Oriental se formó como resultado del
plegamiento de rocas Mesozoicas durante la Orogenia Laramide hace 34-23 millones de años
(Eguiluz et al., 2000). Debido al enorme volumen de roca volcánica félsica (como son riolitas, tobas e
ignimbritas), la Sierra Madre Occidental es considerada una de las regiones riolíticas más grandes
del mundo (Ferrari et al., 2007). A través del tiempo, fragmentos producto del intemperismo y erosión
de estas dos cadenas montañosas se han acumulado en su base y en sus cuencas, formando depósitos
aluviales que operan en su mayoría como acuíferos libres. El agua de estos acuíferos se reporta como
ligeramente alcalina, con un pH promedio de 8.0 y un rango de valores de entre 6.5 y 9.3 (Reyes-
Gómez et al., 2013). Bajo estas condiciones, los carbonatos se encuentran presentes como ion
bicarbonato (HCO3-), el As como ion arsenato HAsO42- y el F como ion libre F- (González-Horta et al.,
2015; Gutiérrez et al., 2021a).
Figura 1. Cuencas endorreicas en el norte-centro de México (Modificado de Ortiz-Pérez, 2010)
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Figure 1. Endorheic basins in the north-central Mexico (Modified after Ortiz-Pérez, 2010)
El flujo superficial en algunas ocasiones se conecta en su travesía hacia el mar (cuencas exorreicas) y
en otras ocasiones se concentra en un solo lugar en la parte baja del terreno, y donde el agua se
infiltra o se evapora (Grünberger, 2005). Cuando el agua que se almacena no tiene salida al mar, su
superficie se denomina cuenca cerrada o endorreica. En el área de estudio se encuentran diversas
cuencas endorreicas, las cuales ocupan aproximadamente la mitad de la extensión territorial del área
de estudio (Figura 1).
2.2. Base de datos
Para el análisis de factores que afectan el enriquecimiento se utilizaron las bases de datos
reportadas por la Comisión Nacional del Agua -CONAGUA
(https://www.gob.mx/conagua/articulos/calidad-del-agua) para 2017, 2019 y 2020, de donde se
extrajeron los correspondientes a los estados de Chihuahua, Coahuila y Durango. En total, se
obtuvieron 704 datos de calidad de agua que incluyeron las variables As, F-, NO3-N, alcalinidad y
SDT. CONAGUA reportó la calidad de agua subterránea para un número considerable (33 a 516,
según el año y el estado) de sitios de muestreo por estado y parámetros fisicoquímicos (e.g., Ca, Na
y Cl se omiten ciertos años). Ya que los pozos y parámetros para un año no corresponden
necesariamente con los reportados en otro año, se combinaron tres años (2017, 2019, 2020) para
asegurar una mejor cobertura. La base de datos reporta Na y Ca para solo 93 muestras, las cuales se
incluyeron para verificar la posible asociación inversa de F con el cociente molar Ca/Na y su
asociación directa con TDS y alcalinidad (McMahon et al., 2020). El contenido de Ca es además
importante en la determinación de las condiciones de saturación de calcita (CaCO3) y posible
precipitación de F como fluorita CaF2 (Puccia et al., 2018).
2.3. Mapas y análisis estadísticos
Los mapas de ubicación y distribución de concentraciones se elaboraron mediante el software
ArcMap 10.8 usando la proyección GCS México ITRF2008 a una escala 1:2,950,000. Con el propósito
de identificar los sitios con el más alto contenido de As y F, se elaboraron dos mapas, uno con sitios
donde As > 0.025 mg L-1 y F > 4.0 mg L-1 y otro para los sitios donde el contenido de ambos solutos
sobrepasa estas concentraciones.
Aunque el diagrama de Gibbs fue desarrollado originalmente para analizar los mecanismos que
controlan la calidad del agua superficial (Gibbs, 1970), se le incluye en estudios de acuíferos de tipo
libre, preferentemente en conjunto con otros indicadores (Su et al., 2021). Los diagramas de Gibbs y
de cajas se realizaron en MS Excel. La correlación de Spearman se determinó en MS Excel usando α
= 0.025. Para determinar si la correlación es significativa se hizo la prueba de hipótesis para el
coeficiente de correlación, p. El valor p se calcula como el valor p de dos lados correspondiente para
la distribución t con n-2 grados de libertad. Si p < α, la correlación es estadísticamente significativa.
2.4. Valores de referencia
Los límites máximos permisibles (LMP) de As, F, NO3-N y SDT varían de acuerdo con el país bajo
estudio (Tabla 1). La Tabla 1 incluye además otros LMP que son significativos para las variables de
interés. Sobre estos límites, cabe mencionar que éstos no consideran el efecto sinérgico de As y F sobre
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la salud, el cual continúa siendo objeto de estudios recientes debido a que esta coocurrencia se sigue
confirmando para otras regiones (He et al., 2020; Kumar et al., 2020; Sierra-Sánchez et al., 2022).
Tabla 1. Límites máximos permisibles (LMP) nacionales e internacionales para As, F, NO3-N y SDT en agua
potable. OMS = Organización Mundial de la Salud
Table 1. Maximum permitted levels (MPL) by several countries for As, F, NO3-N and TDS. OMS = World Health
Organization
Variable
Países, descripción
Referencia
As
Holanda
Amhad et al., 2020
OMS Mayoría de países europeos,
EUA
Mora et al., 2021
México
Alarcón-Herrera et al., 2020
NOM-127-SSA1-1994
Mayoría de países en Asia
Algunos países de Latinoamérica
He et al. 2020
F
China
Su et al., 2021
OMS, México, mayoría de otros países.
Se asocia con fluorosis dental
Alarcón-Herrera et al., 2020
NOM-127-SSA1-1994
>4.0 mg L-1*
Se asocia con fluorosis esquelética
González-Horta et al. 2015
NO3-N
3 mg L-1*
Causa eutrofización
Dodds & Welch, 2000
10 mg L-1
OMS, mayoría de países, México
Espino et al., 2007
SDT
<1,000 mg L-1
Agua potable. El contenido de sales
determina su uso agrícola
Mora et al., 2021
>1,000 mg L-1*
Agua salobre. Puede afectar suelos y
cultivos agrícolas
Gutiérrez et al., 2021a
3. Resultados y discusión
Las concentraciones de As, F, NO3-N, bicarbonato, SDT, Ca y Na se incluyen en la Tabla 2, y la
distribución espacial de la concentración de As y F se muestra en las Figuras 2a y 2b, respectivamente.
Es evidente una mayor cobertura de datos en el estado de Durango, comparada con las de Chihuahua
y Coahuila (Figura 2), así como concentraciones más altas de As y F, en ese orden. Sin embargo,
debido a una similar geología, el material aluvial y las condiciones climáticas son comparables para
estos tres estados, por lo que es de esperar que las concentraciones de As y F sigan un mismo patrón
de distribución. En el caso particular de Coahuila, por estar más alejado de la Sierra Madre
Occidental, las concentraciones de As y F se presumen menores, lo que concuerda con las bajas
concentraciones de ambos solutos observadas en el sur de este estado. No obstante, depósitos de
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fluorita presentes en el norte de Coahuila (González-Partida et al., 2019) podrían contribuir con
aportaciones de F al agua y así incrementar su contenido. Lo mismo se espera para el sur del estado
de Durango por su cercanía a la mineralización de fluorita reportada en San Luis Potosí (González-
Partida et al., 2019).
Tabla 2. Concentraciones de los contaminantes de interés y solutos asociados (2017, 2019 y 2020). *Límite de
detección
Table 2. Concentration of contaminants and associated solutes (2017, 2019 y 2020). *Detection limit
As
mg L-1
F
mg L-1
NO3-N
mg L-1
HCO3
mg L-1
SDT
mg L-1
Ca
mg L-1
Na
mg L-1
No. muestras
704
704
704
704
704
93
93
Mínimo
0.00139*
0.20*
0.02*
24.6
48.0
3.0
4.33
Máximo
0.463
34.80
121.09
604.0
8,230.4
349.5
416.10
Media
0.041
1.58
7.41
225.6
846.9
86.4
110.55
Desviación
estándar
± 0.058
± 1.01
± 13.53
± 91.0
± 845.8
± 70.8
95.11
Mediana
0.022
1.01
2.92
212.4
547.8
73.0
77.18
Figura 2. Área de estudio, sitios de muestreo y distribución de las concentraciones de (a) As y (b) F
Figure 2. Study area, sampling point locations, and distribution of (a) As and (b) F concentrations.
La Figura 2 también sugiere que el número de muestras con una concentración por encima de LMP
(As < 0.025 mg L-1 y F < 1.5 mg L-1) es mayor para As que para F.
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La Figura 3a aísla las concentraciones elevadas y muestra los sitios donde As > 0.025 mg L-1 y F > 4.0
mg L-1, las cuales se asocian a problemas de salud. La Figura 3b indica los sitios donde ambos solutos
están presentes en esas concentraciones, los cuales comprenden cuatro localidades en Chihuahua,
dos en Coahuila, y 17 en Durango. Al igual que en la Figura 2a y 2b, la distribución de concentraciones
se encuentra esparcida por el área de estudio, sin mostrar el área de acumulación particular.
Asimismo, y de acuerdo a las Figuras 2 y 3, se observa una mayor concentración de estos solutos en
Durango; sin embargo, es difícil llegar a una conclusión sobre la distribución espacial en la totalidad
del área de estudio con un área tan extensa y sin un mayor número de sitios de muestreo (datos)
tanto en Chihuahua como en Coahuila.
Figura 3. Mapas mostrando solo las concentraciones más altas, a) sitios con As > 0.025 mg L-1 o F > 4 mg L-1; y
b) sitios con contenido alto para ambos, As y F.
Figure 3. Maps showing the highest concentrations, a) sites with either As > 0.025 mg L-1 or F > 4 mg L-1; and b)
sites where both As and F concentrations are high.
Figura 4. Diagrama de Gibbs para agua subterránea, mostrando a) todos los datos de concentración, b) As >
0.025 mg L-1 y c) F > 4 mg L-1
Figure 4. Gibbs diagrams for groundwater, plotting a) all concentration data, b) As > 0.025 mg L-1, and c) F > 4
mg L-1
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El diagrama de Gibbs (Figura 4) grafica los puntos alrededor de la parte central, dentro de las áreas
correspondientes a los factores dominantes de interacción agua-roca y evaporación de agua, para
todos los datos (Figura 4a), y un patrón que se repite para la concentración alta de As (Figura 4b) y
de F (Figura 4c). El hecho de que las muestras de agua con altas concentraciones permanecen en
aproximadamente el mismo lugar en este diagrama sugiere que ambos factores de concentración son
dominantes, tanto interacción agua-roca como evaporación.
Las gráficas de cajas para As, F y NO3-N según su posicionamiento en cuenca exorreica o endorreica
se presentan en la Figura 5. Los valores límite recomendados para As, F y NO3-N se muestran con
una línea roja. Se observa un numero grande de valores atípicos y la mediana separando los valores
dentro de la caja en dos rectángulos desiguales, lo cual confirma que los valores no siguen una
distribución normal. Los valores de la mediana se encuentran por debajo de los valores límite para
As, F y NO3-N; sin embargo, el valor promedio (media) sobrepasa el valor límite en el caso de As en
ambos tipos de cuenca y de F en cuencas exorreicas. En la Figura 5 es notoria la similitud entre
distribución y valores medio y mediana de As entre cuencas exorreica y endorreica. El análisis
estadístico (t-test)) clasificó esta diferencia como no significativa (α = 0.025; p = 0.64). En el caso de F,
una pequeña diferencia es evidente en la Figura 5, con una concentración más baja de F en cuencas
endorreicas. El análisis estadístico (t-test) determinó que ésta es una diferencia significativa. Esta
reducción en la concentración de F en cuencas endorreicas podría ser ocasionada por la precipitación
de F como fluorita (CaF2); sin embargo, un análisis más detallado es necesario para confirmar esta
hipótesis.
Figura 5. Diagrama de cajas para concentración de As y F según su posicionamiento en cuencas endorreicas o
exorreicas. N= número de muestras en el tipo de cuenca.
Figure 5. Boxplot diagram for As and F concentration in either endorheic or exorheic basins. N = number of
samples in each type of basin.
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El aumento de NO3-N en cuencas endorreicas es evidente en la Figura 5. El t-test corroboró ésta como
diferencia significativa (p = 1.07 x 10-10). Este soluto se asocia con desechos que se acumulan en la
superficie y por consiguiente están más afectados por la evaporación, concentrándose junto con otras
sales tanto en la superficie como en el agua subterránea de cuencas endorreicas.
Los coeficientes de correlación de Spearman se presentan en la Tabla 3. La correlación entre As y F se
encontró de débil a moderada (ρ = 0.417, p < 0.0001), lo que concuerda con otros estudios realizados
dentro del área de estudio o en áreas cercanas ρ = 0.56 (Scanlon et al., 2009) y r = 0.72 (Reyes-Gómez
et al., 2013) aunque por debajo de valores reportados por González-Horta et al. (2015) y Jiménez-
Córdoba et al. (2019) (r > 0.70) para la parte sur del estado de Chihuahua. La correlación moderada
entre F y As se debe, al menos parcialmente, a las diferencias en adsorción entre estos dos solutos. As
tiene una gran preferencia de adsorberse a fases sólidas, como arcillas y óxidos de hierro, bajo pH
alcalino, mientras que valores de pH > 7 inhiben la adsorción de F (McMahon et al., 2020).
Según los resultados mostrados en la Tabla 3, no existe asociación entre As o F con NO3-N, alcalinidad
ni SDT. En contraste, NO3-N y SDT presentaron una asociación de moderada a fuerte (ρ = 0.563, p <
0.0001), lo que se explica por las actividades agrícolas que se practican en la superficie y que
contaminan la parte somera del acuífero y la subsecuente concentración de estas sales por las
condiciones de aridez.
Tabla 3. Coeficientes de correlación ρ (Spearman) para los solutos de interés (N = 704). Valores (ρ > 0.4) en
negritas indican que su correlación es significativa (p < 0.0001)
Table 3. Correlation coefficient ρ (Spearman) for target solutes (N = 704). Values (ρ >0.4) in bold mean the
correlation is significant (p < 0.0001).
As
F
NO3-N
HCO3
SDT
As
1
0.417
-0.072
-0.124
0.008
F
1
-0.100
0.145
0.040
NO3-N
1
0.135
0.563
HCO3
1
0.381
SDT
1
4. Conclusiones
1) Los valores promedio de As (0.041 mg L-1) y F (1.58 mg L-1) se encontraron por arriba de
su valor permisible para agua de consumo humano. Los mapas muestran las concentraciones
altas distribuidas en forma irregular en el área de estudio y una acumulación de
concentraciones altas en el estado de Durango; sin embargo, esto último se puede deber a la
mayor cobertura de datos en este estado. En el caso de NO3-N, su concentración promedio
fue 7.41 mg L-1, el cual es menor al límite permitido para agua potable pero mayor que el
recomendado para evitar eutrofización.
2) Se encontró una asociación débil a moderada (coeficiente Spearman 0.42) entre As y F, la cual
subraya las diferencias químicas entre ellos; tal como su diferente afinidad para adsorberse
a superficies sólidas. No se encontró asociación entre NO3-N y As ni F.
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3) El diagrama de Gibbs clasifica As y F principalmente en las áreas de interacción agua-roca y
evaporación. Al graficar únicamente las concentraciones altas para determinar si estas se
concentraron por evaporación, el patrón no cambia, lo que indica que la evaporación afecta
en menor medida que la interacción agua-roca, en este caso, material aluvial.
4) Los diagramas de cajas obtenidas para As, F, y NO3-N según su posicionamiento en cuencas
endorreicas o exorreicas mostraron diferentes resultados para cada uno de estos
contaminantes. Mientras que la concentración de As no varió según el tipo de cuenca, F se
redujo en las cuencas endorreicas y el NO3-N aumentó. La reducción de F en cuencas
endorreicas fue leve pero significativa, y puede deberse a su propensión a coprecipitar con
calcita, la cual se encuentra en condiciones de sobresaturación.
5) El aumento en la concentración del contaminante antrópico NO3-N en cuencas endorreicas
se debe principalmente a contaminación por actividades agrícolas y pecuarias en el área de
estudio. Su acumulación en la parte somera de los acuíferos hace a este contaminante
susceptible a concentrarse por evaporación.
6) No se observó correlación entre alcalinidad (bicarbonato) y ningún contaminante, por lo que
se concluyó que la variación de alcalinidad no es suficientemente alta como para mostrar un
impacto en el contenido de As, F o NO3-N. En contraste, SDT y NO3-N mostraron una
asociación moderada a fuerte posiblemente por resultar ambos de actividades antrópicas.
Los resultados contribuyen al conocimiento de las condiciones bajo las cuales se concentran As,
F y NO3-N en el agua subterránea de zonas áridas y semiáridas.
Conflicto de intereses
Los autores declaran que no existe conflicto de intereses en la publicación de estos resultados.
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