Role of Nitrogen in Assessing the Sustainability of Irrigated Areas: Case Study of Northern Mexico

Gutiérrez, Mélida; Calleros-Rincón, Esperanza Yasmín; Espino-Valdés, María Socorro; Alarcón-Herrera, María Teresa

doi:10.1007/s11270-021-05091-6

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“…However, the variation of F among sections indicates that other enrichment factors affecting F may be at play. With respect to TDS as an enrichment factor, limestone and other sedimentary rocks that outcrop in the eastern sections provide dissolved Ca, Mg, HCO 3 , and SO 4 .Their increase is likely exacerbated by both evaporation and land use, as they show the largest increase in the NE section, where intensive agriculture and dairy farms generate large amounts of waste (e.g., salt-rich drain returns and excess fertilizers) (Gutiérrez et al, 2021b). Since the sections high in TDS are not necessarily rich in As or F (Table 2), then TDS s not an As, F enrichment factor per se in the region.…”

Section: And Discussionmentioning

confidence: 99%

Arsenic and fluorine in groundwater in northern Mexico: spatial distribution and enrichment factors

Gutiérrez

Herrera²,

Gaytán-Alarcón³

2022

Environ Monit Assess

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North-central Mexico has groundwater contaminated with arsenic (As) and uoride (F). Based on the dispersion patterns of these solutes, their sources are linked to felsic volcanic rock fragments and secondary minerals (clays, iron oxyhydroxides) within the alluvium ll of the aquifers. However, little is known about the effect of the enrichment factors for F and As in this area. Natural enrichment factors include evaporation, Ca/Na, and competitive adsorption and desorption from solid phases. This study used 1,237 groundwater quality data measurements from 305 sampling sites collected between 2012 and 2019 in the state of Durango in north-central Mexico. To determine the contribution of enrichment factors to As and F content, the study area was divided into four sections, two being in the mountainous part of the state and two in the high plateaus. The data were compared among sections and analyzed using Spearman correlation and Piper and Block diagrams. The results indicate that the main solute enrichment mechanism are evaporation and weathering of silicates and evaporites. Among the four sections, As, pH, and HCO 3 seemed not to vary, F varied slightly, and nitrate and total dissolved solids varied the most. The lack of variation in As among sections is associated to its strong adsorption to clay minerals and iron oxyhydroxides, whereas the diminished F content in the eastern sections is likely linked to the adsorption of F to precipitating calcite (, since groundwater is saturated with respect to calcite ( SI calcite = 0.43) and undersaturated for uorite (SI uorite = -1.16). These processes shed light on the distribution of F and As in this area, and are likely operating in other states in northern Mexico and in semi-arid areas elsewhere.

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Section: And Discussionmentioning

confidence: 99%

Arsenic and fluorine in groundwater in northern Mexico: spatial distribution and enrichment factors

Gutiérrez

Herrera²,

Gaytán-Alarcón³

2022

Environ Monit Assess

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“…En contraste, existe una gran cantidad de contaminantes de origen antrópico, las cuales se asocian con actividades humanas especificas realizadas en cada región (Stuart & Lapworth, 2013). Una actividad importante por su potencial de infiltrar contaminantes al subsuelo en forma difusa es la agricultura (Gutiérrez et al, 2021b;Mora et al, 2021).…”

Section: Introductionunclassified

“…En el caso particular de México, se han detectado el As y el F en gran parte de su extensión territorial (Alarcón-Herrera et al 2020;Ortiz-Letechipia et al, 2022;Sierra-Sánchez et al, 2022), especialmente en la región norte-centro (Reyes-Gómez et al, 2013;González-Horta et al, 2015;Navarro et al, 2017;Gutiérrez et al, 2021a). Asimismo, en las zonas agrícolas se reporta un incremento de contaminantes entre los cuales destacan nitratos (NO3-N) y salinidad, cuyo contenido se asocia a actividades antrópicas como aplicación de fertilizantes y estiércol, aguas residuales domésticas, y extracción de agua subterránea (Gutiérrez et al, 2021b;Mora et al, 2021).…”

Section: Introductionunclassified

“…Está bien documentado que la ingesta de agua con alto contenido de nitratos (NO3-N >10 mg L -1 ) pone en riesgo la salud humana (Espino et al, 2007;Gutiérrez et al 2021b) y a partir de una concentración menor (NO3-N > 3 mg L -1 ) provoca eutrofización de cuerpos de agua (Dodds & Welch, 2000). La salinidad, expresada como sólidos disueltos totales (SDT) o conductividad eléctrica (CE) puede ser tóxica para especies vegetales aún a concentraciones menores de las requeridas para agua potable (SDT <1,000 mg L -1 , NOM-127-SSA1-1994).…”

Section: Introductionunclassified

“…En contraste, NO3-N y SDT son menos tóxicos que As y F. No obstante, el consumo crónico de agua con alto contenido de NO3-N ocasiona trastornos varios a la salud (Espino et al, 2007;Hamlin et al 2022). Además, y debido a su asociación con residuos agrícolas, la presencia de NO3-N se utiliza como indicador de una amplia gama de contaminantes traza o emergentes tales como herbicidas, insecticidas, hormonas y antibióticos (Stuart & Lapworth, 2013;Gutiérrez et al, 2021b), los cuales pueden ser tóxicos a concentraciones muy bajas (Stuart & Lapworth, 2013). Estudios de As y F en agua subterránea concuerdan en que su origen es de tipo natural, iniciado con la interacción agua-roca (Kumar et al, 2020;McMahon et al, 2020;He et al, 2020;Su et al 2021;Alarcón-Herrera & Gutiérrez, 2022).…”

Section: Introductionunclassified

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Impacto de factores de concentración en la calidad del agua subterránea en el norte-centro de México

2022

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Se analizaron datos de calidad de agua subterránea de los estados de Chihuahua, Coahuila y Durango (N=704) para determinar la distribución de tres contaminantes comúnmente presentes en el área, arsénico (As), fluoruro (F), y nitrato (NO3-N), y determinar el efecto de factores de enriquecimiento. Dichos factores incluyen evaporación, intemperismo de rocas, HCO3, y solidos disueltos totales (SDT). Se construyeron mapas de concentración y se obtuvieron correlaciones para contaminantes entre sí, así como entre los contaminantes y factores de enriquecimiento. Los resultados muestran que los procesos más importantes de enriquecimiento de As y F son el intemperismo de rocas y en segundo lugar la evaporación, y para NO3-N el uso de suelo (agricultura) y la evaporación. La correlación entre As y F fue moderada (ρ= 0.417, p< 0.001) y no se encontró correlación entre As o F con NO3-N, SDT ni HCO3, lo que sugiere que la variación de tanto SDT como HCO3 dentro del área de estudio son insuficientes para afectar en forma significativa el contenido de As ó F. Asimismo, no se encontró una diferencia significativa entre el contenido de As ó F entre cuencas cerradas o cuencas abiertas. En contraste, NO3-N se encontró fuertemente asociado con SDT y ambos SDT y NO3-N concentrados en cuencas cerradas. Consecuencias indirectas de este estudio incluyen la identificación de 23 pozos con concentraciones extremas de As-F y la comparación de coberturas de datos entre los tres estados bajo estudio.

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Dynamics of Soil Salt and Nitrogen and Maize Responses to Nitrogen Application in Hetao Irrigation District, China

Liu

2022

J Soil Sci Plant Nutr

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Role of Nitrogen in Assessing the Sustainability of Irrigated Areas: Case Study of Northern Mexico

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Arsenic and fluorine in groundwater in northern Mexico: spatial distribution and enrichment factors

Arsenic and fluorine in groundwater in northern Mexico: spatial distribution and enrichment factors

Impacto de factores de concentración en la calidad del agua subterránea en el norte-centro de México

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