Efecto de la erupción en las aguas subterráneas de La Palma (Hidroquímica)

 Effects of the 2021 La Palma volcanic eruption on groundwater hydrochemistry: Geochemical modelling of endogenous CO2 release to surface reservoirs, water-rock interaction and influence of thermal and seawater

Volcanic islands face unique challenges in protecting and managing their water resources due to their small size, limited freshwater availability, and vulnerability to natural hazards. The recent 2021 eruption of the Tajogaite volcano on La Palma Island in the Canary Islands, Spain, raised concerns regarding the potential impact on groundwater hydrochemistry. This work aimed to characterize and model the processes that lead to the measured hydrochemical impacts in the groundwater of La Palma as a consequence of the volcanic eruption. The study involved conducting three groundwater sampling campaigns during the eruption, and six after the eruption ceased. A total of 15 monitored points, including piezometers, wells, water galleries, and the main gully collector of the island, all relatively close (2 to15 km) to the erupted volcano, were sampled for the analysis of major solutes and SiO2. Unpublished hydrochemical data previous to the eruption were provided by the local water management authorities of La Palma (CIALP) and the Geological Survey of Spain (IGME). Statistical analyses were performed to assess the differences in groundwater composition before, during, and after the eruption, and a Principal Component Analysis (PCA) mixing model was calculated. Three compositional extreme waters were defined as end members in the system: (1) a high SiO2 computed thermal end member; (2) a low salinity computed fresh groundwater; (3) and seawater. The results of the mixing model showed two main events of maximum mixing ratios in the fresh groundwater reservoirs of La Palma after the eruption; the first one of seawater in July 2022, and the next one of thermal fluids in December 2022. This water mixing during and after the eruption, together with a volcanic CO2 input to the reservoirs, led to significant increases in the concentrations of Na, Ca, SiO2 and SO4 in fresh groundwater, as well as a drop in pH. The significance of these findings relies in improving our understanding of the effects of volcanic eruptions on groundwater, emphasizing the necessity for frequent monitoring and evaluation, given the scarcity and vulnerability of groundwater resources in volcanic islands.

Las islas volcánicas enfrentan desafíos únicos en la protección y gestión de sus recursos hídricos debido a su pequeño tamaño, la disponibilidad limitada de agua dulce y su vulnerabilidad a los peligros naturales. La reciente erupción del volcán Tajogaite en la isla de La Palma, en las Islas Canarias, España, en 2021, suscitó preocupaciones sobre el posible impacto en la hidroquímica de las aguas subterráneas. Este trabajo tuvo como objetivo caracterizar y modelar los procesos que llevaron a los impactos hidroquímicos medidos en las aguas subterráneas de La Palma como consecuencia de la erupción volcánica. El estudio incluyó tres campañas de muestreo de aguas subterráneas durante la erupción y seis después de que esta cesara. Se muestrearon un total de 15 puntos de monitoreo, incluidos piezómetros, pozos, galerías de agua y el principal colector de barrancos de la isla, todos relativamente cercanos (2 a 15 km) al volcán erupcionado, para el análisis de solutos principales y SiO2. Los datos hidroquímicos no publicados anteriores a la erupción fueron proporcionados por las autoridades locales de gestión del agua de La Palma (CIALP) y el Instituto Geológico y Minero de España (IGME). Se realizaron análisis estadísticos para evaluar las diferencias en la composición de las aguas subterráneas antes, durante y después de la erupción, y se calculó un modelo de mezcla utilizando Análisis de Componentes Principales (PCA). Se definieron tres aguas extremas composicionales como miembros finales en el sistema: (1) un miembro térmico con alto contenido de SiO2; (2) un miembro de agua dulce con baja salinidad; y (3) agua de mar. Los resultados del modelo de mezcla mostraron dos eventos principales de proporciones máximas de mezcla en los reservorios de agua dulce de La Palma después de la erupción; el primero de agua de mar en julio de 2022 y el segundo de fluidos térmicos en diciembre de 2022. Esta mezcla de agua durante y después de la erupción, junto con una entrada de CO2 volcánico a los reservorios, condujo a aumentos significativos en las concentraciones de Na, Ca, SiO2 y SO4 en las aguas dulces, así como a una caída en el pH. La importancia de estos hallazgos radica en mejorar nuestra comprensión de los efectos de las erupciones volcánicas en las aguas subterráneas, subrayando la necesidad de un monitoreo y evaluación frecuentes, dada la escasez y vulnerabilidad de los recursos hídricos en las islas volcánicas.

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DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.172594