Los recursos hídricos juegan un papel fundamental en el desarrollo de las ciudades y en las
actividades industriales, mineras y agrícolas en la zona árida del Norte de Chile. Las
aguas subterráneas son el componente principal de los recursos hídricos en esta región. El
uso racional de las aguas subterráneas requiere de una evaluación del balance hídrico del acuífero de manera que la extracción no comprometa el recurso a largo plazo. Uno de los componentes principales del balance hídrico es la cantidad de recarga al acuífero. El otro componente es el tiempo de residencia del agua subterránea que tiene implicaciones para la extracción y protección del recurso subterráneo. Los isótopos ambientales son una de las herramientas que se ha usado en los estudios de recursos hídricos en el norte de Chile. Un ejemplo típico de la aplicación de isótopos embientales en esta región son los estudios que se ha hecho en la Pampa del Tamarugal. Esta región es parte del Desierto de Atacama, una de las zonas más aridas del mundo. La precipitación es nula en las zonas bajas y llega a 200 mm/años a los 3.500 metros sobre el nivel del mar. La Pampa del Tamarugal es un valle transversal localizado entre la Cordillera de la Costa y la Cordillera de los Andes a una altura de 1.000-1.200 m. Este valle es parte de una cuenca cerrada que tiene un sistema de drenaje asociado a la parte alta de la Cordillera de los Andes. Los acuíferos son parte de una secuencia sedimentaria de un espesor de cerca de 3.000 m que fue depositada durante el Terciario y el Quaternario. El relleno quaternario tiene un espesor de 500 m y esta compuesto de material aluvial, fluvial y de origen lacustre. Solamente los primeros 250 m estan siendo usados para extracción de agua subterránea.
Uno de los aspectos principales que se evaluaron usando isótopos ambientales fue el origen del agua subterránea. Esto esta relacionado con la ubicación de las áreas de recarga. Esta información era clave para evaluar si el acuífero de la Pampa del Tamarugal es un sistema de acuíferos multiples asociados a distintas áreas de recarga. En estos estudios se usaron los isótopos ambientales oxígeno-18 y deuterio, isótopos estables del oxígeno y hidrógeno respectivamente. Estos isótopos son parte de la molécula de agua, luego son trazadores ideales para estudiar el comportamiento del agua dentro del ciclo hidrológico. Los datos isotópicos se reportan en unidades de delta por mil que es definida por (Rsm -Rst)/Rst * 1000, donde Rsm y Rst son la razon isotópica (18O/16O, 2H/1H) de la muestra y del standard, respectivamente. El uso de oxígeno-18 y deuterio esta basado en que la composición isotópica del agua subterránea es un reflejo del promedio ponderado de la composición isotópica de la precipitación en las zonas de recarga. Está bien documentado que la composición isotópica de las precipitaciónes se empobrece en los isótopos pesados cuando las másas de aire se mueven desde la costa hacia el interior del continente (efecto continental). Este mismo efecto se produce cuando las másas de aire suben en altura (efecto altura). Luego, las lluvias costeras son mucho más enriquecidas en oxígeno-18 y deuterio que las lluvias que caen al interior del continente y sobre las montañas. Es importante establecer que la composición isotópica del agua subterránea es conservativa a lo largo de la dirección de flujo del agua subterránea.
En el caso del norte chileno, como parte de los estudios, se estableció la existencia de un gradiente isotópico con la altura en la precipitaciónes. Esto mostró que las precipitaciónes por ejemplo a los 2.700 m son más enriquecidas isotópicamente que las lluvias sobre los 4.000 m. Esta relación fue confirmada con datos isotópicos obtenidos en manantiales colectados a differentes alturas. La próxima etapa fue evaluar si esta relación también se preservaba en las aguas subterráneas. Esta evaluacion se hizo colectando muestras de aguas subterráneas de las zonas norte, central, sur y de la región de Pica. En esta última región se encuentran las vertientes de Pica que son aguas termales que proveen agua para uso potable y actividades agrícolas. Los datos isotópicos en las aguas subterráneas mostraron un amplio rango en valores de delta por mil que variaba entre -5 y -13 ‰ para O-18 y entre -35 and -105 ‰ para H-2. Los valores isotópicos más enriquecidos y más empobrecidos se encontraron en la parte norte y en la zona de Pica, respectivamente. Las temperaturas elevadas del agua subterránea de la zona de Pica esta asociado a un sistema de flujo profundo que empieza en la parte alta del área de estudio. El comportamiento isotópico del agua subterránea y de los manantiales y precipitaciónes a distintas alturas claramente mostraron la existencia de un acuífero multiple en la Pampa del Tamarugal asociado a distintas áreas de recarga.
Esta información fue esencial para entender la relación entre precipitación actual y recarga al acuífero. Por ejemplo, la existencia de aguas subterráneas con una composición isotópica en el rango de -5 a -7‰ para O-18 indicó que estas aguas fueron recargadas a alturas no mayores que 2.700 m. La precipitación actual en estas alturas es prácticamente nula, lo cual significa que esas aguas subterráneas fueron recargadas durante un período mucho más húmedo que el actual cuando llovía mucho más a alturas más bajas. Esta informacion, más datos hidrológicos y de tiempo de residencia del agua subterránea obtenidos usando C-14, isótopo radioactivo del carbono, indicó que una gran parte de las aguas de la Pampa del Tamarugal debería considerarse como recurso no renovable. Esta información entregada por el uso de isótopos ambientales tiene implicaciones significativas para el manejo de los recursos hídricos en el norte de Chile.
Los isótopos ambientales han sido ampliamente usados en estudios de recursos hídricos en
Latinoamerica. Varios de estos estudios se han realizado con el apoyo analítico del
Laboratorio de Isótopos Ambientales de la Universidad de Waterloo (EIL). Este laboratorio
cuenta con las más avanzadas técnicas analíticas para análisis de isótopos ambientales en
aguas y compuestos inorgánicos y orgánicos.
Nombre de la organización: Laboratorio de Isótopos Ambientales de la Universidad de Waterloo
Dirección: 200 University Avenue West
Ciudad: Waterloo
Código postal: N2L 3G1
País: Canada
Teléfono: 1 (519) 888-4567 Ext. 32580
E-mail: rdrimmie@uwaterloo.ca
Web: http://www.uweilab.ca
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