Assessment of hydrochemical characteristics of the Langueyú creek basin applying multivariate statistical analysis

Abstract

This work aimed to analyze a hydrochemical dataset of Langueyú creek basin (Buenos Aires, Argentina) applying two multivariate statistical analysis methodologies: cluster analysis and main component analysis. In the basin is settled the Tandil city, which relies on groundwater for different purposes (drinking, industry, agriculture, etc.). This is why it is considered essential to a thorough understanding of hydrochemical characteristics. Phreatic levels were measured and groundwatersamples were taken with a quaterly frecuency in a monitoring net of thirty wells. Physicochemical parameters, conductivity, pH, major ions and nitrate, were determined. The results of cluster and main component analysis showed that it is possible to separate two groups of samples: One group is composed of samples located in the recharge zone and the proximal foothill (elevation 150 m.a.s.l); and a second group is composed of samples that are located to the NE. It was concluded that two processes are determinants to define hydrochemical characteristics of the study area: a) the salts acquisition during the way through the porous medium, which begins with the dissolution of carbonates, due to the acidity acquired by the reaction with CO2 during its infiltration through the unsaturated zone, and b) calcium-sodium exchange combined with the retention of potassium in clays. Multivariate statistical analysis has proved to be a useful tool for interpreting hydrochemical results and the validation of the hydrogeological conceptual model.

Este trabajo tuvo como objetivo analizar un conjunto de datos hidroquímicos de la cuenca del arroyo Langueyú (Buenos Aires, Argentina) aplicando dos metodologías de análisis estadístico multivariado: análisis de conglomerados y de componentes principales. En la cuenca se asienta la ciudad de Tandil, que depende del agua subterránea para diferentes fines (consumo humano, industria, agricultura, etc.). Es por esto que se considera indispensable un conocimiento profundo de sus características hidroquímicas. Se midieron los niveles freáticos y se tomaron muestras de agua con una frecuencia cuatrimestral en una red de monitoreo de treinta pozos. Se determinaron los parámetros físico-químicos, conductividad, pH, iones mayoritarios y nitrato. Los resultados de los análisis de conglomerados y componentes principales mostraron que es posible separar dos grupos de muestras: Un grupo se compone de las ubicadas en la zona de recarga y piedemonte proximal (elevación 150 msnm); y otro grupo se compone de las muestras ubicadas hacia el NE. Se concluyó que los dos procesos determinantes para definir las características hidroquímicas son: a) la adquisición de sales en el recorrido por el medio poroso, que comienza con la disolución de carbonatos, debido a la acidez adquirida por la reacción con CO2 durante su infiltración a través de la zona no saturada, y b) el intercambio iónico calcio-sodio, combinado con la retención de potasio en las arcillas. El análisis estadístico multivariado ha demostrado ser una herramienta útil para interpretar resultados hidroquímicos y para la validación del modelo hidrogeológico conceptual.