Utilización de la conectividad hidrológica para evaluar la transferencia de metales entre sedimentos fluviales

Abstract

La conectividad hidrológica, definida como la transferencia de materia, energía y/u organismos, mediada por el agua, dentro y entre los elementos del ciclo hidrológico, permite evaluar el efecto de la actividad antrópica sobre los sistemas fluviales. La transferencia de metales entre el agua y las partículas de sedimento es uno de los fenómenos más importantes que ocurren en los ríos. El presente trabajo propone una nueva dimensión en el estudio de la conectividad hidrológica, la dimensión Vertical Superficial, para comparar la concentración de metales entre sedimentos superficiales (expuestos al intercambio iónico permanente con la columna de agua) y sedimentos profundos (no influenciados por las alteraciones recientes en la superficie). El estudio se centró en el río Negro, un sistema fluvial de llanura ubicado en el nordeste argentino, que atraviesa en su tramo final un humedal natural protegido y que es uno de los tributarios más importantes del río Paraná, principal recurso hídrico de la región. El objetivo de este trabajo fue identificar variaciones en la concentración de metales mayoritarios fácilmente intercambiables en sedimentos, teniendo en cuenta la dimensión vertical superficial y la dimensión lateral (indicador de niveles base en la concentración de metales), con el fin de evaluar el efecto de la actividad humana sobre este sistema fluvial y proveer información para su correcta gestión. Se tomaron muestras de sedimentos (superficiales y profundos) del cauce y de la llanura aluvial, en cuatro puntos de muestreo seleccionados a lo largo del río. Los resultados indican que, en general, no se observaron variaciones verticales estadísticamente significativas en el contenido de metales lixiviables. En la dimensión lateral se observaron variaciones de hasta dos órdenes de magnitud en las concentraciones de metales. La mayor concentración de metales se registró en los sedimentos del cauce, en contacto permanente con la columna de agua que recibe desechos de la actividad humana, por lo que este estudio evidencia el efecto nocivo de la actividad agrícola e industrial en la historia sedimentológica del recurso hídrico estudiado.

Hydrologic connectivity is the transfer of matter, energy, and/or organisms, mediated by water, within and between the elements of the hydrological cycle. These exchanges are closely related to the effect of anthropic activity on the water bodies. The transfer of metals between water and sediments is an important phenomenon in rivers. In this study, the Shallow Vertical Connectivity is proposed as a new dimension of hydrologic connectivity, allowing to compare the concentration of metals between surface sediments (exposed to permanent ion exchange with the water column) and deep sediments (not influenced by recent physical or chemical alterations at the surface). The work is focused on the Negro River, a plain river system located in the Chaco-Pampeana Plain (Northeast of Argentina) that crosses a protected natural wetland and is one important tributary of the Paraná River, the main water resource of the region. The main objective of this research was to identify variations in the concentration of easily exchangeable major metals in sediments, taking into account the shallow vertical and the lateral dimensions, in order to evaluate the effect of human activities on this fluvial system and to provide information for its correct management. The concentrations of water-exchangeable major metals were analyzed in surface and subsurface sediments, sampled from the channel and the alluvial plain at four sampling points along the river course. The results indicate that, in general, there were no statistically significant vertical variations in the leachable metal content. In the lateral dimension, concentrations of leachable metals in channel sediments were hundredfold higher than in floodplain sediments because the channel sediments are in permanent contact with the water column thus receiving polluting discharges (industry, agriculture and urban), demonstrating the harmful effect of anthropic activities on the river sedimentological history.