Discriminant model and hydrogeochemical processes for characterizing preferential flow paths in four interconnected volcanic aquifers in Costa Rica

Abstract

El sistema multiacuífero volcánico de Barva y Colima es crucial para el suministro de agua potable de unos 1.7 millones de personas, aproximadamente el 30% de la población de Costa Rica. La complejidad de este sistema y la presencia simultánea de procesos antropogénicos y naturales complican la comprensión de la dinámica hidroquímica e hidrogeológica, ambas esenciales para la protección del agua subterránea. Esta investigación tuvo como propósito desarrollar un modelo para la clasificación de las aguas subterráneas de acuerdo con el acuífero primordialmente extraído y la línea de flujo subterráneo, evaluar las conexiones entre los acuíferos y los principales procesos hidroquímicos que rigen la calidad del agua. Se analizaron muestras (571) de 38 sitios, recolectadas trimestralmente desde 2016 hasta 2020, para determinar el nitrato, los iones mayoritarios y la sílice. El análisis de componentes principales y el análisis discriminante evidenciaron y validaron la clasificación de las muestras de acuerdo con el sistema acuífero primordialmente captado, es decir, Barva Superior, Barva Inferior, Colima Superior o Colima Inferior, así como la ocurrencia de dos líneas de flujo en los acuíferos Barva Inferior y Colima Superior. Los análisis hidroquímicos y estadísticos demostraron la resiliencia a la variación química estacional en los acuíferos más profundos y además tres procesos de mezcla de aguas subterráneas. El agua subterránea del Barva Inferior se enriquece en bicarbonato, magnesio, calcio, sodio y sílice, principalmente debido a la meteorización de lavas máficas andesítico-basálticas. Los Colima Superior e Inferior mostraron un mayor contenido de sílice y de iones mayoritarios, excepto por el calcio, lo que es indicativo de tiempos de residencia más largos, disolución de minerales andesíticos félsicos y adsorción de calcio por intercambio iónico normal. [...]