Análisis hidrogeoquímico-multivariado del agua subterránea del sistema acuífero del Valle Medio del Magdalena – Colombia

Abstract

Para identificar los principales procesos geoquímicos que determinan la composición química y la calidad del agua subterránea del Sistema Acuífero del Valle Medio del Magdalena - Colombia, se creó una base de datos con las caracterizaciones fisicoquímicas disponibles en las diferentes entidades gubernamentales y privadas ubicadas en el área de estudio. En total se recopilaron 2.207 caracterizaciones para el periodo comprendidos entre los años 2005 a 2014. Para este estudio se conservaron las muestras con un error analítico menor o igual al 10 %, correspondientes a 140 caracterizaciones. Se utilizaron métodos gráficos, hidroquímicos y estadísticos, para la comprensión de los procesos geoquímicos. De acuerdo con el análisis del diagrama de Piper se observó que el tipo de agua bicarbonatada cálcica es la facie hidrogeoquímica dominante a lo largo del área de estudio, seguidas por la del tipo bicarbonatada sódica y clorurada sódica. El estudio se complementó haciendo un análisis estadístico multivariado, incluyendo un Análisis de Componentes Principales (ACP) y Análisis de Agrupamiento Jerárquico (AAJ). Con el ACP, se determinaron tres componentes que representa el 59,4% de la variabilidad de los datos. La geología e hidrogeología del área de estudio se correlacionó con los resultados del ACP y se identificó que el primer componente está relacionado con la disolución de silicatos, el segundo con un posible proceso de óxido-reducción y el tercero asociado con procesos de contaminación antrópica. Seis grupos geoquímicamente distintos resultaron del AAJ, los cuales apoyaron los resultados del ACP respecto a los procesos geoquímicos identificados en el sistema acuífero del Valle Medio del Magdalena.

Abstract. The aim of this study was to identify the main geochemical processes that determine the chemistry composition and the quality of groundwater in the Middle Magdalena Valley Aquifer System – Colombia. Consequently, a database including the physicochemical characterization available in the different Government and private entities located in the study area was created. In total, 2.207 characterizations were collected for the period from 2005 to 2014. For this study, the samples with an ion- balance error less than or equal to 10% were kept, corresponding to 140 characterizations. Graphic, hydrochemical and statistics methods were used to understand the geochemical process. In agreement with the Piper diagram analysis, the Calcium Bicarbonate water type was the dominant facie through the study area, followed by the Sodium Bicarbonate and Sodium Chloride water types. The study was complemented performing a multivariate statistical analysis, counting a Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Cluster Analysis (HCA). With the PCA, three main components that represent 59,4% of the data variability were determined. Geology and hydrogeology were correlated with the outcome of the PCA, and a relationship between the first component and the silicate dissolution, the second one and a possible oxidation-reduction process, and the third one with an anthropic pollution process were identified. Six clusters different geochemically resulted from the HCA. These clusters supported the PCA outcomes regarding to the geochemical processes identified in the Aquifer System of the Middle Magdalena Valley.