Análisis de la evolución hidrogeoquímica y diagnóstico de procesos de biomineralización controlada en agua subterránea : caso Pozo UPTC, Sogamoso

Abstract

Geomicrobiology has special interest in the role played by microorganisms in chemical cycles of chemical elements, including iron. Therefore, the incidence of bacteria in the absorption and reduction of elements of interest has been studied; Experimental studies have also been carried out on the use of catabolic processes of different bacteria as a bioremediation technique during the treatment of groundwater. However, the design of a formulation for the purification of this type of water, it is advisable to know the dynamics of the flow and the great part of the rock-water interaction processes that have influenced the chemical tool of the underground resource. In accordance with the above, it was pointed out the hydrogeochemical processes that have intervened in the evolution of the groundwater captured in the UPTC well, Sogamoso, and the iron and manganese removal capacity in the well water samples was evaluated from the exploitation of bacterial biomineralization processes. To do this, the sampling of eleven (11) samples of groundwater was carried out for the analysis of physicochemical parameters and the determination of the concentrations of the ionic content of interest. The processing of the information was done through hydrogeochemical diagrams (Piper, Stiff and Schoeller-Berkaloff) and some binary graphs that provide information on local conditions; and in a complementary manner, two (2) multivariate statistical methods were applied to quantitatively verify the results obtained through the hydrogeochemical analysis. In a complementary manner, the isotopic content of four (4) of the samples was analyzed to identify the possible recharge zones and, in this way, the preliminary hydrogeological model was constructed for the study area. The integration of this information allowed to define part of the natural and exogenous constituents to the dynamics of the underground flow. Additionally, an experimental method of bioremediation based on the biomineralization mechanisms, typical of the Magnetotactic Bacteria (MTB's) was tested, from which it was possible to eliminate part of the high content of Fe and Mn in the well waters. For this, it was required of the prospection of MTB at regional level, the isolation, the characterization and the verification of the magnetic response of the microorganisms, to finally, perform a process of inoculation of samples enriched with MTB in well water samples. This research for the opening to the future development of methodologies that include the use of microorganisms with magnetic properties and the use of bacterial biomineralization processes for the removal of medical crystals during the treatment of groundwater.

La geomicrobiología tiene especial interés en el papel que desempeñan los microorganismos en los ciclos biológicos de los elementos químicos, entre ellos el hierro. Por ello, se ha estudiado la incidencia de bacterias en la absorción y reducción de elementos de interés; asimismo se han realizado estudios experimentales acerca de la utilización de los procesos catabólicos de diferentes bacterias como técnica de biorremediación durante el tratamiento de aguas subterráneas. No obstante, previo a cualquier formulación para la depuración de este tipo de aguas, es recomendable conocer la dinámica del flujo y gran parte de los procesos de interacción roca-agua que han incidido en la composición química del recurso subterráneo. Conforme a lo anterior, se analizaron los procesos hidrogeoquímicos que han intervenido en la evolución del agua subterránea captada en el pozo UPTC, Sogamoso, y se evaluó la capacidad de remoción de hierro y manganeso en muestras de agua del pozo a partir del aprovechamiento de los procesos de biomineralización bacteriana. Para ello, se realizó la toma de once (11) muestras de agua subterránea para el análisis de parámetros fisicoquímicos y la determinación de las concentraciones del contenido iónico de interés. El procesamiento de la información se realizó a través de diagramas hidrogeoquímicos (Piper, Stiff y Schoeller-Berkaloff) y algunos gráficos binarios que aportaran información de las condiciones locales; y de manera complementaria, se aplicaron dos (2) métodos estadísticos multivariantes para comprobar cuantitativamente los resultados obtenidos a través del análisis hidrogeoquímico. De manera complementaria, se analizó el contenido isotópico de cuatro (4) de las muestras, para identificar las posibles zonas de recarga y de esta manera construir el modelo hidrogeológico preliminar para el área de estudio. La integración de esta información permitió definir parte de los constituyentes naturales y exógenos a la dinámica del flujo subterráneo. Adicionalmente, se ensayó un método experimental de biorremediación basado en los mecanismos de biomineralización, propios de las bacterias Magnetotácticas (MTB’s), a partir del cual se logró remover parte del alto contenido de Fe y Mn en las aguas del pozo. Para ello, se requirió de la prospección de MTB’s a nivel regional, el aislamiento, la caracterización y la comprobación de la respuesta magnética de los microorganismos, para finalmente, realizar un proceso de inoculación de muestras enriquecidas con MTB´s en muestras de agua del pozo. Esta investigación da apertura al futuro desarrollo de metodologías que incluyan la utilización de microorganismos con propiedades magnéticas y el uso de procesos de biomineralización bacteriana para la remoción de elementos metálicos durante el tratamiento de aguas subterráneas.