Presencia, distribución, hidrogeoquímica y origen de arsénico, fluoruro y otros elementos traza disueltos en agua subterránea, a escala de cuenca hidrológica tributaria de Lerma-Chapala, México

The occurrence, distribution and origin of total inorganic arsenic (iAs), fl uoride (F ¿) and other trace elements (Se, Sb, V, Cr, Mo, Re, Pb, Cu, Cd, Co y Zn) in the Independencia basin (IB) are investigated through hydrogeologic, hydrochemical and isotopic techniques. This basin, with an area of 7000 km2, is tributary to the continental Lerma-Chapala basin of central Mexico. Analyses of groundwater samples from 246 wells, in both granular and fractured aquifers, indicate high iAs (0.025¿0.120 mg/L) and F ¿ (1.5¿16 mg/L) concentrations in the northeastern part of the basin, in an area of about 500 km2. Thirty three water samples from this area, where a regional drawdown cone has developed, indicate that the origin and hydrochemistry of iAs and F ¿ are associated to high concentrations of HCO3 ¿ and Na+, mainly derived from the dissolution of sodium feldspar and other minerals present in the rhyolite-ignimbrite rocks that form the fractured aquifer, with long groundwater residence times up to 35,000 years. Dissolution of arsenic minerals is a secondary processes for iAs enrichment in groundwater, whereas F ¿ enrichment is related to dissolution of fl uorite, high concentrations of Li+ , Cl ¿, Cs, Br ¿, and thermal water. The abundance of iAs and F ¿ does not correlate with that of heavy metalloids or oxide-forming elements, neither with other trace elements in solution. Stable isotopes, in 125 samples, indicated a meteoric origin of the groundwater, variable altitude of the recharge, and that water was unaffected by evaporation during recharge, including those with ages in the range of thousands of years of residence time in the aquifer. Besides, there are no evidence that the basin was closed throughout its geologic evolution. If criteria and policies for groundwater management are not established for the IB, the size of the areas impacted by high concentrations of iAs and F ¿ may increase with time, which would affect the health of the inhabitants and the environmental and economic sustainability of the basin.La presencia, distribución y origen de arsénico inorgánico total (iAs), fl uoruro (F �) y otros elementos traza disueltos en agua subterránea (Se, Sb, V, Cr, Mo, Re, Pb, Cu, Cd, Co y Zn), en los 7000 km2 que cubren la cuenca de la Independencia (CI), tributaria de la cuenca Lerma-Chapala, se estudian a través de técnicas hidrogeológicas, hidrogeoquímicas e isotópicas. Análisis de muestras provenientes de 246 pozos, de un acuífero granular y otro fracturado subyacente, indican la presencia de altas concentraciones de iAs (0.025�0.12 mg/L) y F � (1.5�16 mg/L) en la porción noreste de la cuenca, en un área aproximada de 500 km2. Treinta y tres muestras de esta región, donde se ubica un importante cono de abatimiento piezométrico regional, indican que el origen e hidrogeoquímica del iAs y del F � se encuentran asociados a altas concentraciones de HCO3 � y Na+, producto de la disolución de feldespato sódico, principalmente, y de otros minerales constituyentes de las riolitas e ignimbritas que forman el acuífero fracturado, con largos periodos de residencia del agua subterránea hasta de 35,000 años. La disolución de minerales de arsénico es un proceso secundario de concentración de iAs, mientras que el enriquecimiento en F� se encuentra asociado a la disolución de fl uorita, a altas concentración de Li+, Cl �, Cs, Br � y a agua termal. No se encontraron correlaciones de iAs y F � con otros metaloides pesados o con elementos formadores de óxidos, ni con otros elementos traza en solución. Los isótopos estables, en 125 muestras, indican un origen meteórico local del agua subterránea, alturas variables de recarga y que durante ésta no ocurrieron procesos de evaporación, incluyendo aquélla cuya edad representa miles de años de residencia. Tampoco existen evidencias de que la cuenca haya sido cerrada. De no establecerse criterios y políticas adecuadas de manejo del acuífero en la CI, es de esperarse que las áreas impactadas por la presencia de altas concentraciones de iAs y F � y otros elementos se incrementen con el tiempo, con efectos progresivamente mayores tanto a la salud de la población como al ambiente