PROCESOS CONTAMINANTES • Identificación del FOCO DE CONTAMINACIÓN • Comprensión de los procesos de MIGRACION • Programación del CONTROL • Criterios para la REMEDIACION / REGENERACION

No se trata de DETECTAR (análisis químicos, bacteriológicos, determinaciones físicas), sino de CONTROLAR (hidrogeoquímica)

• El agua destinada a bebida de los animales ha de ser bacteriológicamente similar a la de consumo humano. El contenido en sales no puede especificarse dada la gran diversidad de alimentación de las diferentes especies. • La clasificación de aguas para riego más generalizada es la del U.S. Salinity Laboratory Staff , que se basa en los siguientes puntos: a) La concentración total de sales disueltas expresada por la conductividad a 25 ºC (uS/cm) b) La concentración relativa de sodio con respecto a calcio y magnesio, denominada índice SAR (relación de adsorción de sodio) S.A.R. = rNa / (rCa + rMg) /2 En base a la conductividad y al índice SAR se establecen 16 categorías. c)) Concentración de boro (mg/l)

PROCESOS CONTAMINANTES CONCEPTOS DE CALIDAD Y DE CONTAMINACIÓN Contaminación es la modificación de las características físico-químicas de un agua, debida a la intervención humana y que la inutiliza para un uso determinado. Calidad natural se refiere a los componentes físico-químicos, independientemente de su origen y de las posibilidades de utilización Calidad, representa la composición y características de un agua bajo el punto de vista de una utilización o aplicación determinada. Reglamentación Técnico Sanitaria para el abastecimiento y control de la calidad de las aguas potables de consumo público (BOE 154, 29/06/1982) • Aguas potables de consumo público • Agua potable • Agua sanitariamente permisible • Agua no potable • Agua tratada • Caracteres orientadores de calidad • Caracteres tolerables

PROCESOS CONTAMINANTES Agente contaminante Toda propiedad, organismo o sustancia que deteriora las características naturales de un agua Grupos de Agentes Contaminantes Contaminantes químicos Iones normales (Cl, SO4, HCO3,Na, Ca, Mg y parámetros derivados) Iones nitrogenados Materia orgánica Metales pesados (Fe, Mn, Al, Cu, Pb, CrVI, As…) Compuestos tóxicos (plaguicidas organoclorados, detergentes, cianuro) Contaminantes biológicos Bacterias Virus Contaminantes radioactivos

• En cuanto a la calidad para uso industrial, la clasificación no es posible pero, en general, suelen tenerse en cuenta la agresividad y el poder incrustante del agua como características más destacadas

1

MECANISMOS DE INTRODUCCION Y PROPAGACION DE LA CONTAMINACION EN EL ACUIFERO CONTAMINANTE

CONTAMINANTE

Contaminación

Contaminación

LUCHA CONTRA LA CONTAMINACIÓN •La protección que para el acuífero supone la ZNS •La dificultad de localizar y eliminar la contaminación del acuífero una vez producida

Métodos preventivos Estos métodos, en conjunto, persiguen una triple finalidad: II. Propagación originada en la ZNS Alcantarillado

I. Propagación a partir de la superficie

CONTAMINANTE

a) Evitar que el contaminante llegue al acuífero b) Reducir su peligrosidad antes de que el contaminante alcance el acuífero c) Limitar la cantidad de contaminante que llega al acuífero

Métodos curativos

Contaminación

ZONA NO SATURADA ACUÍFERO

Se basan, normalmente, en procesos de alteración del flujo subterráneo

Flujo Subterráneo

III. Propagación originada en la ZS Inyección directa al acuífero

III. Propagación originada en la ZS Alteración del régimen de flujo

LUCHA CONTRA LA CONTAMINACIÓN

LUCHA CONTRA LA CONTAMINACIÓN

a) Evitar que el contaminante llegue al acuífero • Ordenación espacial de las actividades contaminantes en áreas cuya vulnerabilidad haya sido previamente determinada • Establecimiento de perímetros de protección de calidad, prohibiendo o limitando ciertas actividades, especialmente en las proximidades de las captaciones o en las zonas de recarga de los acuíferos. • Establecimiento de normativas de construcción y abandono de pozos, vía frecuente de contaminación directa de acuíferos. • Impermeabilización y control efectivo de la misma en cuantos depósitos o almacenamientos de residuos constituyan una amenaza para el mantenimiento de la calidad del agua subterránea. • Drenaje somero, especialmente en zonas de contaminación difusa.

b) Reducción de la peligrosidad La reducción de la peligrosidad de un contaminante antes de que alcance el acuífero puede lograrse a través de diferentes tratamientos de depuración artificial o natural del mismo ( plantas de tratamiento o vertido en zonas con adecuado poder autodepurador).

c) Reducción de la cantidad de contaminante La reducción de la cantidad de contaminante puede lograrse a través de reciclados, optimizando la aplicación de fertilizantes nitrogenados utilizados en agricultura y mediante vertidos controlados que limiten la producción de lixiviados, con drenajes adecuados, impermeabilización, etc..

• Control de la inyección directa de residuos industriales o domésticos • Protección frente a la intrusión marina por limitaciones de caudales de bombeo.

2

LUCHA CONTRA LA CONTAMINACIÓN

Métodos curativos • Modificación de bombeos, especialmente en zonas con problemas de intrusión marina o de acuíferos conectados con ríos contaminados

VIGILANCIA DE LA CALIDAD DEL AGUA SUBTERRANEA Programa, científicamente concebido, de reconocimiento continuo que incluye muestreos directos y medidas indirectas de calidad, inventario de las causas de cambio actuales o potenciales, así como análisis de la causa de cambios acaecidos y predicción de la naturaleza de los futuros cambios de calidad

Tipos de vigilancia

• Barreras hidráulicas de presión, modificando los gradientes de modo que se detenga el flujo de agua contaminada hacia los puntos de extracción

• Determinación de la tendencia general que permita conocer el estado de la calidad en relación con las normas de calidad así como definir el "fondo regional de calidad".

• Barreras de depresión entre el foco contaminante y las captaciones a proteger

• Detección de las fuentes potenciales de contaminación

• Intercepción y extracción, por bombeo, del contaminante (p.e. en fugas de hidrocarburos) • Barreras subterráneas impermeables

• Observación de las contaminaciones detectadas • Vigilancia y control de contaminaciones esporádicas

RED DE CONTROL

VULNERABILIDAD A LA CONTAMINACIÓN Se pueden establecer categorías de vulnerabilidad de los acuíferos a la contaminación de cualquier origen, en función de las siguientes litologías: 1. Acuíferos muy vulnerables a la contaminación. Zonas donde es necesario extremar las medidas preventivas: - Formaciones aluviales - Acuíferos libres - Calizas muy fisuradas y/o karstificadas - Formaciones fisuradas ( calizas, areniscas, basaltos) 2. Acuíferos parcialmente protegidos, bien de la entrada de agentes contaminantes o bien de su propagación, por ciertas características específicas: - Acuíferos aluviales cautivos poco profundos - Acuíferos en arenas o areniscas

VULNERABILIDAD A LA CONTAMINACIÓN 3. Acuíferos donde la contaminación puede revestir características variables, por ser poco extensos y de tipos muy diversos: • Formaciones de permeabilidad variable. Alternancia de materiales permeables e impermeables: calizas, margas, arenas, arcillas, pizarras, molasas, materiales volcánicos... 4. Acuíferos no vulnerables: Zonas en las que, por no existir prácticamente afloramientos de materiales permeables, la contaminación afectará casi exclusivamente, a las aguas superficiales: •Formaciones sedimentarias impermeables. Margas y arcillas. Sirven de protección a acuíferos cautivos profundos. •Terrenos antiguos plegados y metamorfizados. Pizarras, micacitas, neises,.. •Terrenos graníticos y ultrametamórficos. No se excluye la presencia de pequeños acuíferos libres, muy vulnerables, asentados en las áreas de alteración o arenización.

3

Migración de contaminantes Es el conjunto de procesos de transporte, almacenamiento, intercambio y transformación (transferencia), que por causas físicas, químicas y biológicas afectan a los solutos en el suelo y las aguas subterráneas

Transporte

• Advección • Difusión • Dispersión

Transferencia

• Almacenamiento • Intercambio • Transformación

Migración de contaminantes El transporte de solutos afecta a las fases fluidas, gases o líquidos que circulan a través del medio poroso. Los componentes de esta fase fluida pueden ser disueltos en la fase acuosa (solutos)

Solutos

• • • •

Iones Complejos Compuestos eléctricamente neutros Coloides

Tipos de solutos

• Reactivos

Conservativos (masa en las fases fluida y sólida cte con el tiempo) No conservativos

• No reactivos

PROCESOS DE TRANSPORTE DE CONTAMINANTES • Advección • Dispersión mecánica • Difusión • Dispersión hidrodinámica

ADVECCION (transporte advectivo o flujo másico advectivo) Se refiere al movimiento pasivo de solutos disueltos en el agua. Entrada de masa Distribución advectiva Línea de flujo Línea equipotencial

PROPAGACIÓN DE UNA SUSTANCIA CONTAMINANTE

DISPERSIÓN HIDRODINÁMICA DISPERSIÓN

FA = q C DIFUSIÓN MOLECULAR

NP

q

flujo de Darcy

C concentración en disolución

4

DISPERSION MÉCANICA O HIDRÁULICA Los diferentes tipos, tamaños y orientación de los poros da lugar a velocidades que difieren de unos puntos a otros. Además también hay variaciones de velocidad en un mismo poro.

DISPERSION (transporte dispersivo o flujo másico dispersivo) F h = Dh δ C / δ x

Dispersión transversal

Macrodispersión

Dh = coeficiente de dispersión mecánica

K1 K2

α = dispersividad v = velocidad del flujo

K3 Dispersión longitudinal

1

1

C / C0

C / C0

0

Dh = α v

K4

Frente advectivo

0 tiempo

tiempo

DIFUSION (transporte difusivo o flujo másico difusivo) Debido al movimiento de iones disueltos y moléculas debido a la existencia de gradientes de concentración y a la agitación térmica de las moléculas.

FLUJO DE SOLUTO

Fs = FA + FD + Fh Fs = q C + Dm δC/δx + Dh δC /δz Fs = q C + D δC/δz

Este proceso puede ser descrito mediante la Ley de Fick:

F D = Dm δ C / δ x Dm = coeficiente de difusión del medio poroso x = distancia

Dm y Dh son similares desde el punto de vista macroscópico, por lo que pueden sumarse: D = Dh + Dm D = coeficiente de DISPERSIÓN HIDRODINÁMICA

Dm es más pequeño que el correspondiente a la difusión molecular en agua pura Da, debido a la tortuosidad del medio: Dm = Da / τ Tortuosidad (τ): recíproco de la relación existente entre la trayectoria real entre los puntos y la trayectoria rectilínea. Su valor medio (entre 0,01 y 1) depende de la estructura del medio (poros, fisuras, huecos,..) y del contenido de humedad

En el medio no saturado:

δθC / δt = - δFs / δz La ecuación general queda:

Ecuación de la continuidad

∂θC ∂ = ∂t ∂z

θD

∂C − qC ∂z

Como Da = 10-9 m2/seg, la difusión molecular suele estar entre 10-11 y 10-9 m2/seg.

5

t = tR + T

d contaminante

tR = H m r / R

pozo

Ht R

ZNS

mr i m

Medio saturado

k T penacho

impermeable

En el medio saturado

En el medio no saturado H (m) R (cm/año) mr tR (años)

10 5 0,1 20

T=dm/ki H = espesor no saturado R = recarga local mr = humedad volumétrica media del perfil d = distancia horizontal foco – captación m = porosidad volumétrica total k = conductividad hidráulica i = gradiente hidráulico

10 20 0,1 5

d (m) k (m/día) m i T (días)

1000 10 0,25 0,025 1000

1000 100 0,25 0,025 100

6