Uso racional y sostenible de los recursos hídricos del acuífero del valle de Toluca

El agua subterránea constituye la principal fuente de agua potable en el valle de Toluca, esto ha inducido a una sobreexplotación del acuífero, así como la extinción de zonas húmedas y una constante degradación de la calidad del agua, por lo cual es necesario adoptar medidas de protección, realizando una evaluación cuantitativa de la evolución del acuífero y sus efectos a partir de estudios detallados en un contexto multidisciplinario y de datos fiables. En un primer paso hacia esta meta, el presente artículo tiene como finalidad plantear estrategias de ordenación de este recurso en el marco de un sistema más integrado y equitativo que conlleve a una explotación adecuada y duradera del recurso hidráulico. En consecuencia, se examinan algunas de las opciones de políticas esenciales en relación con distintos aspectos de la gestión del agua, ya que brindan considerables posibilidades de ser catalizadoras de un proceso más amplio de reforma de las políticas y la gestión de los recursos hídricos. Finalmente se describen los pasos para evolucionar hacia el uso sostenible de las aguas subterráneas en el valle de Toluca, buscando una mejora del conocimiento base en el que se adaptan los enfoques administrativos de ecosistemas y la administración en el manejo de las aguas subterráneas

A low cost Automated Test Column to estimate Soil Hydraulic Characteristics in Unsaturated Porous Media

Research ArticleThe estimation of soil hydraulic properties in the vadose zone has some issues, such as accuracy, acquisition time, and cost. In this study, an inexpensive automated test column (ATC) was developed to characterize water flowin a homogeneous unsaturated porous medium by the simultaneous estimation of three hydraulic state variables: water content,matric potential, and water flow rates. The ATC includes five electrical resistance probes, two minitensiometers, and a drop counter, which were tested with infiltration tests using theHydrus-1D model. The results show that calibrations of electrical resistance probes reasonably match with similar studies, and the maximumerror of calibration of the tensiometers was 4.6% with respect to the full range.Datameasured by the drop counter installed in theATC exhibited a high consistency with the electrical resistance probes, which provides an independent verification of the model and indicates an evaluation of the water mass balance. The study results show good performance of the model against the infiltration tests, which suggests a robustness of the methodology developed in this study. An extension to the applicability of this system could be successfully used in low-budget projects in large-scale field experiments, which may be correlated with resistivity changes.The authors would like to acknowledge the Minist`ere des Relations Internationales du Qu´ebec, the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnolog´ıa (CONACyT 201800), the Consejo Mexiquense de Ciencia y Tecnolog´ıa (COMECYT), the Universidad Aut´onoma del Estado de M´exico (UAEM), the Institut National de la Recherche Scientifique (INRS-ETE),and the Minist`ere d’´Education du Qu´ebec for providing funding and logistical support for this study. The authors are also grateful for the technical support of the laboratory technicians from the Inter-American Centre of Water Resources (CIRA) in Toluca, Mexico

Water quality in a reservoir used for carp production

Guadalupe Reservoir, on the San Cayetano river, feeds into the Lerma river about 18 km north of Toluca in the State of Mexico, Mexico. On August 9, 1995, more than 6000 Israeli carp (Cyprinus carpio v. specularis and rubrofruscus) died within a week in this reservoir. We investigated the cause of the fish mortality and we determined whether the reservoir could be used again for carp culture. Five days after the accident the residual chlorine was 4 times higher than the maximum permissible amount. Ammonia nitrogen, biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD) were also above the recommended levels. Six months later, the amount of some contaminants in the water, such as chlorine, were back to normal ranges of water quality criteria for aquaculture. Ammonia, BOD and COD concentrations were lower to those found in the previous analyses but remained higher than the recommended levels. Most probably, residual chlorine was the cause of carp mortality as the chlorine level was very high when the fishes die

Assessment of vulnerability and control measures to protect the Salbarua ecosystem from hypothetical spill sites

Salburua ecosystem . Numerical modeling . Risk pollution . Travel time-related capture zone . Control measures . MODFLOW .MODPATH . Particle trackingPopulation pressure, urbanization, and industrial developments, among other factors, have resulted in severe degradation of environmental resources such as wetlands. Thus, a groundwater model (MODFLOW) was integrated with a particle tracking MODPATH model to simulate the hydrodynamic flow head field and to analyze the vulnerability of the Salburua ecosystem and propose control measures to protect the riparian area. The simulations show that pathways of particle tracking originating at potential contaminant sources will tend to migrate downwards towards the sensitive ecosystem, which suggests that the quality of the hydrological ecosystem is likely to deteriorate in the future. Variation in exit points of particles indicates that the time-related capture areas are affected by changes of the hydraulic gradients. Two control measures of potential sources of pollutants in the vicinity of the Salbarua ecosystem were analyzed. The study results suggest that the travel time-related capture zone with a funnel-and-gate system is much smaller than without the control alternative, which indicates that the gate configuration has an effect on capture zone size and shape and on the residence time with a better attenuation performance. It is also shown that a leakage-proof barrier is less effective for point-source containment, assuming that hydraulic control performance and cost-efficiency are the criteria for pollution control effectiveness. Instead, a program of monitoring wells would effectively characterize water quality in the aquifer and provide a decision support system. This approach may be used in helping water managers to develop more physically based and quantitative protection strategiesComisión Nacional del Agua (CONAGUA

Inducción del ablandamiento en aguas carbonatadas mediante procesos fisicoquímicos de desgasificación del CO2 y mecanismos de sorción

El agua que emerge de manantiales kársticos contiene altas concentraciones de dureza causadas por la disolución de formaciones geológicas carbonatadas. Estas características son particularmente limitantes cuando la utilización de este recurso está destinada a una actividad distinta al uso doméstico e industrial, como es el caso de la acuicultura. En esta investigación, un enfoque experimental sustentado en la combinación de procesos fisicoquímicos de desgasificación del CO2 y mecanismos de sorción, fue adoptado para inducir el ablandamiento del agua en condiciones cercanas a la neutralidad. La consecución de este objetivo partió de una caracterización espacio-temporal del agua que posibilito la preparación de soluciones sintéticas, de composición equiparable al agua natural del sitio, con las cuales se estableció una serie de pruebas experimentales en el laboratorio dirigidas a la simulación y optimación de los mecanismos naturales de ablandamiento dados por los efectos de aireación, y a la evaluación del proceso de sorción mediante pruebas batch y de columna con clinoptilolita. La conjunción de los resultados obtenidos, en las etapas experimentales precedentes, sustento el diseño y la implementación de un sistema de ablandamiento a escala piloto con el que se ejecutaron pruebas in situ. El agua del sitio de estudio se caracterizó cuantitativamente como de tipo cálcica-bicarbonatada-clorurada con fluctuaciones de dureza entre 208 a 273 mg L-1 de CaCO3, y cualitativamente como muy dura. El análisis de cuatro indicadores fisicoquímicos: pCO2, ISC, pH y dureza total, describieron la evolución espacio-temporal del agua identificando la ocurrencia de procesos naturales de ablandamiento asociados a los efectos físicos de aireación, velocidad y turbulencia, ocurridos durante su descanso, los cuales tienden a incrementar el pH, la interfase aire-agua (IAA) y el ISC, con la consecuente reducción natural de la dureza en niveles que, desafortunadamente, no consiguen por si mismos una reducción optima de la dureza. Se demostró experimentalmente que la precipitación del CaCO3, en la solución sintética, se logra con la ruptura del equilibrio químico de la solución que desgasifica el CO2 disuelto mediante el incremento de la IAA, así mismo, un mayor grado de incidencia del burbujeo sobre una interfase solida (ISA) favorece la nucleación de los compuestos carbonatados disueltos sobre superficies minerales. Un análisis de la sorcion con pruebas batch proporciono capacidades de sorción para clinoptilolita natural (CN) de 11 mg L-1 y 12 mg L-1 en estado sódico (CS), contrastando con los obtenidos en las pruebas de columna de 15 (CN) y 19 mg L-1 (CS), debidos las condiciones experimentales particularmente utilizadas. Para una concentración máxima 110 mg L-1 a la salida de la columna con una C0 de 240 mg L-1, los puntos de ruptura fueron 150 vp (CN) y 200 vp (CS), y los puntos de agotamiento de 340 vp (CN) y 360 vp (CS). Los resultados condujeron al diseño de una combinación de procesos inductores del ablandamiento in situ, compuesto por una columna de aireación de película delgada (APD) asociada a un proceso de sorción con clinoptilolita. Esta combinación de procesos logro, en la fase APD, una desgasificación del 87% del CO2 y en la fase complementaria de sorción, una remoción del 90 al 98% de la naturaleza. El incremento en el pH, de 7.24 a 8.5 y en la alcalinidad de 120 a 188 mg L-1 a la salida del sistema se situó dentro de los límites de tolerancia requeridos. La eficiencia de la implementación del proceso combinado de ablandamiento del agua in situ es consecuencia de una coordinación conveniente entre la investigación de campo, la simulación de los procesos naturales en el laboratorio y la implementación de pruebas a escala piloto

Inducción del ablandamiento en aguas carbonatadas mediante procesos fisicoquímicos de desgasificación del CO2 y mecanismos de sorción

El agua que emerge de manantiales kársticos contiene altas concentraciones de dureza causadas por la disolución de formaciones geológicas carbonatadas. Estas características son particularmente limitantes cuando la utilización de este recurso está destinada a una actividad distinta al uso doméstico e industrial, como es el caso de la acuicultura. En esta investigación, un enfoque experimental sustentado en la combinación de procesos fisicoquímicos de desgasificación del CO2 y mecanismos de sorción, fue adoptado para inducir el ablandamiento del agua en condiciones cercanas a la neutralidad. La consecución de este objetivo partió de una caracterización espacio-temporal del agua que posibilito la preparación de soluciones sintéticas, de composición equiparable al agua natural del sitio, con las cuales se estableció una serie de pruebas experimentales en el laboratorio dirigidas a la simulación y optimación de los mecanismos naturales de ablandamiento dados por los efectos de aireación, y a la evaluación del proceso de sorción mediante pruebas batch y de columna con clinoptilolita. La conjunción de los resultados obtenidos, en las etapas experimentales precedentes, sustento el diseño y la implementación de un sistema de ablandamiento a escala piloto con el que se ejecutaron pruebas in situ. El agua del sitio de estudio se caracterizó cuantitativamente como de tipo cálcica-bicarbonatada-clorurada con fluctuaciones de dureza entre 208 a 273 mg L-1 de CaCO3, y cualitativamente como muy dura. El análisis de cuatro indicadores fisicoquímicos: pCO2, ISC, pH y dureza total, describieron la evolución espacio-temporal del agua identificando la ocurrencia de procesos naturales de ablandamiento asociados a los efectos físicos de aireación, velocidad y turbulencia, ocurridos durante su descanso, los cuales tienden a incrementar el pH, la interfase aire-agua (IAA) y el ISC, con la consecuente reducción natural de la dureza en niveles que, desafortunadamente, no consiguen por si mismos una reducción optima de la dureza. Se demostró experimentalmente que la precipitación del CaCO3, en la solución sintética, se logra con la ruptura del equilibrio químico de la solución que desgasifica el CO2 disuelto mediante el incremento de la IAA, así mismo, un mayor grado de incidencia del burbujeo sobre una interfase solida (ISA) favorece la nucleación de los compuestos carbonatados disueltos sobre superficies minerales. Un análisis de la sorcion con pruebas batch proporciono capacidades de sorción para clinoptilolita natural (CN) de 11 mg L-1 y 12 mg L-1 en estado sódico (CS), contrastando con los obtenidos en las pruebas de columna de 15 (CN) y 19 mg L-1 (CS), debidos las condiciones experimentales particularmente utilizadas. Para una concentración máxima 110 mg L-1 a la salida de la columna con una C0 de 240 mg L-1, los puntos de ruptura fueron 150 vp (CN) y 200 vp (CS), y los puntos de agotamiento de 340 vp (CN) y 360 vp (CS). Los resultados condujeron al diseño de una combinación de procesos inductores del ablandamiento in situ, compuesto por una columna de aireación de película delgada (APD) asociada a un proceso de sorción con clinoptilolita. Esta combinación de procesos logro, en la fase APD, una desgasificación del 87% del CO2 y en la fase complementaria de sorción, una remoción del 90 al 98% de la naturaleza. El incremento en el pH, de 7.24 a 8.5 y en la alcalinidad de 120 a 188 mg L-1 a la salida del sistema se situó dentro de los límites de tolerancia requeridos. La eficiencia de la implementación del proceso combinado de ablandamiento del agua in situ es consecuencia de una coordinación conveniente entre la investigación de campo, la simulación de los procesos naturales en el laboratorio y la implementación de pruebas a escala piloto

Hidrogeoquímica y procesos naturales de ablandamiento del agua subterránea en sistemas kársticos

Bibiano, L., Gárfias, J., & Llanos, H. (mayo-junio, 2015). Hidrogeoquímica y procesos naturales de ablandamiento del agua subterránea en sistemas kársticos. Tecnología y Ciencias del Agua, 6(3), 57-78.El agua que emerge de los manantiales kársticos contiene altas concentraciones de dureza total causadas por la disolución de formaciones geológicas carbonatadas, lo cual limita el uso doméstico e industrial del recurso en estas zonas. El enfoque aplicado consistió en el análisis de los procesos geoquímicos y del ablandamiento natural para estimar los factores que controlan la dureza del agua en áreas kársticas. Una serie de muestras de agua se tomaron a lo largo del sistema hidrogeológico, considerando cuatro manantiales principales y tres sitios sobre los canales de flujo. Sobre la dirección del flujo se observó un cambio en la caracterización del agua de HCO3-Ca-Na a HCO3-Ca-Na-Cl, aunada al enriquecimiento iónico atribuido a la disolución de los minerales del sustrato. Además, se ha inferido la ocurrencia de procesos de dedolomitización originados en la disolución de minerales evaporíticos. Asimismo, casi 60% de las muestras presenta sobresaturación en cuanto a la calcita, en la mayoría de los casos como consecuencia de la pérdida del CO2 disuelto, lo cual induce el ablandamiento natural del agua. Esta evolución es causada por dos cambios físicos que experimenta el flujo en su trayecto superficial: turbulencia y aireación, que incrementan la interfase aire-agua, alcalinizando el pH del agua con la consecuente precipitación de la dureza del agua. La investigación futura, dirigida a la predicción de las tasas de reacción, debería enfocarse en la evaluación en la desgasificación del CO2que gobierna los procesos de ablandamiento del agua en el medio natural

Uso racional y sostenible de los recursos hídricos del acuífero del valle de Toluca

Groundwater is the primary water source in the valley of Toluca, this demand has been accompanied by the over-exploitation of the aquifer, the disappearance of wetlands and a significant risk to long-term groundwater quality. Implementing groundwater management and protection measures needs quantitative appraisal of aquifer evolution and effects based on detailed multidisciplinary studies, which have to be supported by reliable data. As a first step towards this effort, the main goal of this paper is to outline water management strategies in a more integrated and equitable system in order to move towards sustainable use of groundwater in the valley of Toluca. In consequence, some of the key policy issues inrelation to these different aspects of water management are discussed here, as they offer considerable potential to be the catalysts for a wider process of change within water resources policies and management. Finally, the basic steps necessary for sustainable use of groundwater in the valley of Toluca are delineated, such as improving the knowledge base, as well as adopting the ecosystem and adaptive management approaches to managing groundwater; further improving water efficiency and adopting a goal of long-term sustainable use.El agua subterránea constituye la principal fuente de agua potable en el valle de Toluca, esto ha inducido a una sobreexplotación del acuífero, así como la extinción de zonas húmedas y una constante degradación de la calidad del agua, por lo cual es necesario adoptar medidas de protección, realizando una evaluación cuantitativa de la evolución del acuífero y sus efectos a partir de estudios detallados en un contexto multidisciplinario y de datos fiables. En un primer paso hacia esta meta, el presente artículo tiene como finalidad plantear estrategias de ordenación de este recurso en el marco de un sistema más integrado y equitativo que conlleve a una explotación adecuada y duradera del recurso hidráulico. En consecuencia, se examinan algunas de las opciones de políticas esenciales en relación con distintos aspectos de la gestión del agua, ya que brindan considerables posibilidades de ser catalizadoras de un proceso más amplio de reforma de las políticas y la gestión de los recursos hídricos. Finalmente se describen los pasos para evolucionar hacia el uso sostenible de las aguas subterráneas en el valle de Toluca, buscando una mejora del conocimiento base en el que se adaptan los enfoques administrativos de ecosistemas y la administración en el manejo de las aguas subterráneas

Uso racional y sostenible de los recursos hídricos del acuífero del valle de Toluca

El agua subterránea constituye la principal fuente de agua potable en el valle de Toluca, esto ha inducido a una sobreexplotación del acuífero, así como la extinción de zonas húmedas y una constante degradación de la calidad del agua, por lo cual es necesario adoptar medidas de protección, realizando una evaluación cuantitativa de la evolución del acuífero y sus efectos a partir de estudios detallados en un contexto multidisciplinario y de datos fiables. En un primer paso hacia esta meta, el presente artículo tiene como finalidad plantear estrategias de ordenación de este recurso en el marco de un sistema más integrado y equitativo que conlleve a una explotación adecuada y duradera del recurso hidráulico. En consecuencia, se examinan algunas de las opciones de políticas esenciales en relación con distintos aspectos de la gestión del agua, ya que brindan considerables posibilidades de ser catalizadoras de un proceso más amplio de reforma de las políticas y la gestión de los recursos hídricos. Finalmente se describen los pasos para evolucionar hacia el uso sostenible de las aguas subterráneas en el valle de Toluca, buscando una mejora del conocimiento base en el que se adaptan los enfoques administrativos de ecosistemas y la administración en el manejo de las aguas subterráneas