Caracterización y Análisis Hidrogeoquímico de la Masa de Agua Subterránea de Tordesillas (Zamora-Valladolid, España)

Abstract

Para identificar los principales procesos geoquímicos que determinan la composición hidroquímica del agua en la Masa de Agua subterránea de Tordesillas (MAST), ubicada entre las provincias de Zamora y Valladolid, España, se realizaron 7 campañas de muestreo entre los meses de febrero y junio de 2024, en las que se tomaron muestras de 37 pozos que suministran agua para uso agrícola y consumo humano en el área. Se determinaron diferentes parámetros fisicoquímicos, tanto in situ (pH, conductividad eléctrica, temperatura, potencial redox) como en el laboratorio (aniones y cationes mayoritarios, algunos elementos traza). Los datos hidroquímicos fueron complementados con la revisión y compilación de la información hidroquímica generada por la Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) en 9 puntos ubicados en la MAST. Resultando un total de 46 puntos ubicados a lo largo del área de estudio. El balance iónico de las muestras caracterizadas arrojó errores inferiores al 10%, confirmando la calidad de los datos obtenidos. Se utilizaron métodos gráficos, hidroquímicos y estadísticos para la comprensión de los procesos geoquímicos. Los diagramas de Piper y Stiff mostraron que la facies bicarbonatada cálcica es el tipo de agua dominante en el área de estudio, seguida de la facies bicarbonatada sódica y, en menor proporción, clorurada sódica y sulfatada sódica. Los datos experimentales se analizaron con técnicas estadísticas multivariantes para facilitar la visualización de las relaciones entre variables y las similitudes entre muestras. El Análisis de Componentes Principales (ACP) permitió concentrar la información química en tres componentes principales que explican el 63.3% de la variabilidad de los datos. El Análisis de Agrupamiento Jerárquico (AAJ) permitió agrupar las 46 muestras en 3 grupos de características similares. La geología e hidrogeología del área de estudio se correlacionó con los resultados gráficos y estadísticos, identificando así los 5 principales procesos hidrogeoquímicos que determinan la química del agua subterránea en la MAST: 1) recarga - infiltración de agua meteórica; 2) disolución y precipitación - interacción con minerales; 3) intercambio catiónico; 4) evolución química del agua y 5) contaminación antropogénica.

To identify the main geochemical processes that determine the hydrochemical composition of water in the Tordesillas Groundwater Body (MAST), located between the provinces of Zamora and Valladolid, Spain, 7 sampling campaigns were carried out between February and June 2024, in which 37 wells that supply water for agricultural use and human consumption in the area were sampled. Different physicochemical parameters were determined, both in situ (pH, electrical conductivity, temperature, redox potential) and in the laboratory (anions and majority cations, some trace elements). The hydrochemical data were complemented with the review and compilation of hydrochemical information generated by the Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) at 9 points located in the MAST. This resulted in a total of 46 points located throughout the study area. The ionic balance of the characterized samples showed errors of less than 10%, confirming the quality of the data obtained. Graphical, hydrochemical and statistical methods were used to understand the geochemical processes. Piper and Stiff diagrams showed that the calcium bicarbonate facies are the dominant water type in the study area, followed by the sodium bicarbonate facies and, to a lesser extent, sodium chloride and sodium sulfate. The experimental data were analyzed with multivariate statistical techniques to facilitate the visualization of relationships between variables and similarities between samples. Principal Component Analysis (PCA) allowed concentrating the chemical information in three principal components that explain 63.3% of the variability of the data. The Hierarchical Cluster Analysis (HCA) allowed grouping the 46 samples into 3 groups of similar characteristics. The geology and hydrogeology of the study area were correlated with the graphical and statistical results, thus identifying the 5 main hydrogeochemical processes that determine groundwater chemistry in the MAST: 1) recharge - infiltration of meteoric water; 2) dissolution and precipitation - interaction with minerals; 3) cation exchange; 4) chemical evolution of water and 5) anthropogenic contamination.