semana 9 " aguas subterraneas"

EL AGUA SUBTERRÁNEA

En las zonas alejadas de los grandes cauces fluviales las necesidades de agua se suelen satisfacer con el aprovechamiento de manantiales o practicando pozos que permiten el acceso al agua almacenada en las cavidades de las rocas existentes en el subsuelo. De este modo, las agua subterráneas se han convertido en un recurso de gran importancia. Sin embargo, dicho recurso puede agotarse si se consume de forma desmedida. También puede contaminarse, lo cual es indeseable, si entra en contacto con sustancias ajenas a su composición. Las fuentes principales de agua subterránea son la lluvia y la nieve que se filtran a través del suelo. En segundo lugar podemos citar las aguas que se filtran hacia el subsuelo, procedentes de ríos y lagos situados sobre materiales más o menos porosos. Durante el proceso de filtración las aguas van recogiendo sustancias disueltas o en suspensión dependiendo de la naturaleza de los materiales que atraviesan las aguas, materiales filtrantes. Vamos a estudiar dos propiedades importantes relacionadas con todo es proceso de filtración: POROSIDAD y PERMEABILIDAD, ambas influyen de forma decisiva tanto en la cantidad como en la calidad de las aguas subterráneas. Porosidad Cuando las rocas y sedimentos que constituyen los suelos son muy porosos, es porque existen grandes y muy numerosos espacios entre las partículas que las componen. Las rocas consolidadas son, por lo general, menos porosas que los materiales no consolidados, aunque, si se encuentran fracturadas, permiten el paso de fases fluidas (líquidos y gases). En los sedimentos no consolidados la porosidad depende del tamaño de grano, de modo que cuanto mayor sea éste, más porosos serán. Como la porosidad es el porcentaje de espacio vacío entre los granos de un material respecto del volumen total, cuanto más heterogéneo sea el tamaño de grano, menos poroso será y, en cambio, cuando todos los granos tengan tamaños parecidos, la porosidad será máxima. La explicación de las anteriores afirmaciones es la siguiente: Cuando hay granos de muy distintos tamaños, los espacios que quedan entre los granos más voluminosos son ocupados por granos más pequeños, de esta forma se aprovecha más el espacio y quedan huecos más pequeños. Los limos y arcillas son materiales más porosos que las gravas y arenas ya que el tamaño de las partículas de aquellas es muy similar mientras que el de éstas es más dispar aunque sus partículas sean más grandes. Permeabilidad La permeabilidad es la capacidad que tiene un material para permitir el paso de fluidos a través de él. Esta propiedad depende principalmente de tres factores que son la porosidad, el tamaño de grano y la naturaleza sus partículas. El limo y la arcilla son materiales muy porosos, sin embargo son poco permeables debido al pequeño tamaño de sus partículas y a su gran capacidad de retención de agua. Con las arenas ocurre lo contrario, aunque son menos porosas, sus partículas son de mayor tamaño y tienen menor capacidad de retención de agua, por ello son unos materiales muy permeables. También son permeables las rocas consolidadas que tengan grietas y fracturas, sobre todo si éstas se encuentran interconectadas, pues a su través puede haber una buena circulación del agua. De todo lo dicho anteriormente deducimos que un acuífero es un conjunto de zonas permeables que permiten la circulación de agua (aqua-fero = transportador de agua). Los materiales que nos encontramos en un acuífero son gravas y arenas de grano redondeado y homogéneo. También constituyen acuíferos las rocas carbonatadas, calizas y dolomías, que se van disolviendo por la acción de las aguas naturales lo cual da lugar a la formación de grandes huecos o cavidades en las que se almacena el agua. Se denominan acuitardos los materiales que impiden al movimiento de agua, como las rocas ígneas y metamórficas no fracturadas. LOS NIVELES FREÁTICOS. Cuando llueve o nieva, una parte el agua se evapora con rapidez, otra forma la escorrentía y el resto se filtra a través del suelo en dirección vertical, descendiendo por gravedad y ascendiendo por capilaridad cuando cesan las lluvias y comienza la evaporación. La zona en la que se producen los movimientos verticales de agua se llama zona de aireación y el agua presente en ella es el agua suspendida. La zona de aireación se encuentra sobre la zona de saturación o zona en la que todos los poros se encuentran ocupados por el agua. La zona de saturación se extiende en profundidad hasta que aparece una capa impermeable que no permite la circulación de agua, zona de estancación. En ella el agua se desplaza sólo en dirección horizontal. Entre la zona de aireación y la zona de saturación existe una franja de espesor variable a través de la cual el agua asciende por tensión superficial de forma vertical. Esta franja se denomina capilar y constituye el nivel freático, también llamado nivel hidrostático o nivel piezométrico. El nivel freático suele estar relacionado, aunque con cierta suavidad, con el nivel superficial, es decir, alcanza los niveles más elevados en páramos y montañas y desciende en los valles, lo cual permite su afloramiento en algunas zonas. En las zonas áridas el nivel freático es más horizontal y se encuentra siempre por debajo del nivel de los valles. La configuración de los niveles freáticos depende de varios factores como la pluviosidad o la permeabilidad del suelo. En épocas lluviosas los niveles freáticos presentan un relieve más marcado, de modo que en las zonas altas (colinas, montañas) se acumulan grandes cantidades de agua ya que el movimiento horizontal a través de la zona de saturación se ve dificultado. En general, el movimiento de agua en los acuíferos depende de muchos factores, en materiales permeables alcanza los 250 m/día, mientras que en materiales impermeables sólo es de unos pocos centímetros por día. MANANTIALES Y POZOS Los acuíferos tienden a descargarse de forma natural, cuando el nivel freático intersecta una zona superficial y, en consecuencia, pueden aparecer manantiales. Podemos definir un manantial como el lugar donde el agua subterránea fluye o resurge del suelo. La mayoría de los manantiales se encuentran en las laderas de los valles, es decir, en los lugares donde se produce la intersección entre la superficie y el nivel freático. También se puede provocar la descarga artificial de los acuíferos, para ello se realizan perforaciones o pozos a través de la zona de saturación, aunque en algunos casos es necesaria la utilización de bombas que acerquen el agua a la superficie. Estas extracciones de agua implican un descenso del nivel freático en los alrededores del pozo dando lugar al llamado cono de abatimiento o cono de depresión cuyo tamaño depende de la cantidad de agua extraída por unidad de tiempo. Si se produce una sobreexplotación del pozo, el cono de depresión irá aumentando de tamaño progresivamente de modo que pueden secarse algunos pozos situados en los alrededores del cono de abatimiento. Por ello, es preciso que la extracción de agua se encuentre debidamente regulada y los pozos que se practiquen deben cumplir una serie de requisitos técnicos y legales que no se van a exponer aquí pues ello se escaparía del alcance de este artículo. Finalmente, hay que mencionar el hecho de que el abuso del riego con aguas subterráneas puede modificar, a medio y largo plazo, la salinidad de los suelos, ya que se aportan componentes indeseables, como el sodio que puede disminuir la productividad de los terrenos llegando a provocar la desertización. Flujo de las aguas subterráneas Si el sedimento que contiene el acuífero tiene muchos poros, cuando se conectan, forman una red que permite el movimiento del agua. El movimiento del agua en los acuíferos  es del orden de algunos pocos metros por día. Pero es suficiente para crear verdaderas corrientes subterráneas horizontales, y también verticales que permiten realimentar acuíferos más profundos. Contaminantes de origen natural En las aguas subterráneas se encuentran  en forma natural distintas sustancias químicas. Los más conocidos e importantes de nuestra aguas son el Arsénico y Fluor, que se originan a partir de la disolución en los sedimentos de partículas de origen volcánico que se depositaron en la región durante las últimas decenas de miles años. El consumo crónico de estas substancias puede ocasionar severos problemas de salud en las personas. La concentración de estas substancias y otras sales aumenta con la profundidad de la perforación. También  son de origen natural los carbonatos de sodio y magnesio, que dan dureza al agua y se depositan en forma de sarro en las superficies metálicas, losas, vidrios, etc. Los carbonatos provienen de la disolución de partículas calcáreas y magnésicas presentes en el suelo. Además en la primer napa son importantes, los nitratos y nitritos, productos naturales de la descomposición de plantas y animales de la superficie y que nfiltran hasta las aguas subterráneas. A los que se suman los aportados por el hombre, provenientes de fertilizantes, "feed-lots" y filtraciones de pozos ciegos que llevan la concentración de estas substancias a niveles peligrosos para la salud humana. Contaminación biológica de las aguas Los acuíferos o "napas" pueden contaminarse con distintos microorganismos. Esta contaminación biológica se produce por el contacto de las aguas subterráneas con aguas residuales domésticas sin tratar, o con excrementos humanos y animales, que pueden filtrase  desde pozos ciegos y perforaciones mal construidas o selladas. La contaminación de origen fecal en especial, puede aportar diferentes microorganismos patógenos existentes en la población circundante. Tipos de contaminantes biológicos: a) Virus: Son importantes por la cantidad de partículas virales que se eliminan a través de las heces. Se conocen más de 100 virus diferentes que se eliminan por las heces y pueden ser patógenos para el hombre. b) Bacterias: En los intestinos de todas las personas viven gran cantidad de diferentes bacterias benéficas para la salud. Pero algunas bacterias son responsables de importantes enfermedades. Por ello la presencia de cualquier tipo de bacteria intestinal en el agua, indica contaminación por materia fecal y la convierten en no potable porque pueden estar acompañadas de bacterias patógenas. Protozoos: Existen distintas especies de protozoos que pueden infectar al hombre. Pueden vivir en los intestinos de animales y el hombre,  produciendo diarreas y disentería.