La contaminación de los acuíferos

Uno de los mayores problemas a los que se enfrenta el estudio del agua para abastecimiento humano es el de la calidad de las aguas naturales. Y dentro de los habituales orígenes del agua destinada a consumo humano tiene un peso especial el agua que procede del subsuelo, hasta el punto de que en España las aguas subterráneas suponen aproximadamente el 60% del agua utilizada para abastecimiento. Pero en contra de lo que muchas veces se dice o se piensa, un agua subterránea no es automáticamente sinónimo de calidad. Y es que muchas veces estas aguas son deficientes debido a factores que pueden ser tanto naturales como humanos y que normalmente nos es muy difícil discernir. Por ello el estudio de las aguas subterráneas es tan importante, pero para tratar las causas que puede haber detrás de una mala calidad en ellas deberemos explicar antes dónde están confinadas las aguas subterráneas y qué características generales tienen.

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Las aguas subterráneas son una de las principales fuentes de agua para consumo humano y su contaminación un grave problema medioambiental que no siempre es visible (imagen tomada de leisa-al.org).

Los acuíferos, ¿de verdad son ríos subterráneos?

Estoy seguro de que muchos habéis pensado alguna vez que los acuíferos son como ríos subterráneos que hay en el subsuelo que no se diferencian demasiado de los ríos que tenemos en superficie. Pero lo cierto es que la realidad es muy diferente a eso, ya que para empezar nunca vemos los acuíferos precisamente por su posición subterránea, lo que tiene además grandes implicaciones a la hora de hablar de su contaminación. Así que, ¿qué es un acuífero en realidad? En hidrogeología definimos a un acuífero como «una formación geológica que contiene agua en cantidad apreciable y que permite que circule a través de ella con facilidad». Es decir, independientemente de lo que hayamos oído o solamos pensar, un acuífero no es más que una masa rocosa empapada en agua en la que dicho agua circula sin mayores problemas. Pero los acuíferos no son las únicas formaciones geolóicas que  contienen agua, si bien no es tan fácil de explotrarlas como los acuíferos, ya que también podemos encontrar formaciones con agua en las que apenas circula (acuitardos) o incluso formaciones en las que hay agua pero esta no circula de ninguna manera (acuicludos). Independientemente de que estemos ante un acuífero o un acuitardo, ya que siempre necesitamos que el agua circule, en ocasiones se produce la salida a la superficie mediante manantiales naturales o surgencias.

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En ocasiones el agua que discurre por el interior de algunas puede encontrar una salida. Ese es el origen de los manantiales y las surgencias en rocas carbonatadas (fuente: eltiempohoy.es).

Los acuíferos y los acuitardos se diferencian entre sí sólo porque en los primeros el agua circula bien y en los segundos no. ¿Pero qué es lo que marca esa diferencia? La permeabilidad, definida como «la capacidad de un cuerpo para permitir que un fluido lo atraviese sin problemas», un fluido que para el caso que nos ocupa es el agua. La permeabilidad es una característica del material atravesado, de la propia formación geológica, que tiene su origen en otra propiedad física: la porosidad. La porosidad es un concepto muy intuitivo que no obstante va más allá de lo que pueda parecer a simple visto. Normalmente cuando oímos esta palabra pensamos en un material granuloso que está formado por granos sueltos entre los que hay huecos por los que pasará el agua, como puede ser una arena o un saco de arroz. Esta imagen es correcta pero no del todo, ya que en primer lugar, para que un material sea permeable no necesita que todos sus huecos estén ocupados por agua, ni tampoco que los que sí lo están lo estén por completo llenos de agua. Pero es que además esta definición es sobre un material suelto que podría tratarse de un sedimento (caso de una arena), y las rocas también tienen porosidad aunque sus granos no estén sueltos. Incluso cuando una roca parece compacta pero tiene fracturas por las que el agua puede discurrir sería un material con cierta porosidad que puede definir un acuífero o un acuitardo.

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La porosidad de un material tiene mucho que ver con su propia permeabilidad, ya que abre un camino en ella que el agua puede utilizar para moverse por su interior (imagen tomada de Apuntes de Hidrogeología, de F. Javier Sánchez San Román, Universidad de Salamanca).

Ya hemos dicho que los poros del terreno no tiene por qué estar ocupados por completo de agua. De hecho en realidad los poros que tiene el suelo están por lo general libres de agua en mayor medida hasta una cierta profundidad, por debajo de la cual ya están completamente llenos, o saturados si usamos la palabra correcta. A este nivel que separa la parte con huecos saturados (zona saturada) de la parte en la que los huecos están ocupados tanto por agua como por aire (zona no saturada) es lo que llamamos nivel freático, definido como una superficie con presión igual a la presión atmosférica. El nivel freático tiene una gran importancia a la hora de hablar de acuíferos porque es también el nivel a partir del cuál vamos a encontrar agua que podamos explotar, pero también porque nos ayuda a clasificar los acuíferos en tres tipos que vamos a ver a continuación. Un acuífero libre es aquel en el que su parte superior está a presión atmosférica y por tanto en equilibrio con el exterior, de manera que si sacamos agua de un pozo que lo perfore el nivel freático bajará en función de lo que hayamos extraído. Por su parte un acuífero confinado es aquel que no tiene contacto con el exterior y en el que la parte superior está a una presión mayor que la atmosférica (si alguna capa confinante que aisla el acuífero es un acuitardo que permite un limitado contacto entonces estaríamos hablando de un acuífero semiconfinado). En los acuíferos confinados, cuando los perforemos para sacar agua, el nivel freático inicialmente no baja debido a que la extracción está al principio sustentada por la bajada de la presión a la que está el agua. En otras palabras, mientras que un acuífero libre es como un vaso de agua del que bebemos con una pajita, un acuífero confinado es una botella de gaseosa movida y a punto de explotar que perforamos con una aguja.

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En función de la presión a la que se encuentra el agua en un acuífero podemos hablar de acuíferos libres, acuíferos confinados y acuíferos semiconfinados (imagen tomada de aquabook.agua.gob.ar, sacada del Banco de imágenes del Departamento General de Irrigación).

Estamos viendo que los acuíferos, a pesar de que se suelan considerar como ríos bajo el suelo, lo cierto es que no son exactamente así. En primer lugar debemos tener en cuenta que en ellos el agua discurre sólo por los poros disponibles del terreno, que no van a estar alineados. Por ello la velocidad a la que el agua avanza en un acuífero es muy inferior a la de un río superficial. Pero es que además hay otro factor a tener en cuenta, y es que mientras que en superficie el agua va de las zonas altas a las zonas bajas, en los acuíferos lo hace desde los puntos con mayor columna de agua sobre ellos (mayor presión hidrostática) a los que tienen una menor columna. En ambos casos el agua se mueve buscando el punto de menor energía, en el que le cueste menos esfuerzo permanecer, lo que nos recuerda una vez más que la naturaleza siempre es vaga, como ya vimos en El origen del relieve. Todo esto nos sirve para ver que, aunque la superficie del terreno puede descender, el agua subterránea puede ascender si eso le supone un estado de menor energía. Esto se entiende muy bien con un acuífero confinado en el que el agua está a gran presión y por tanto con mucha energía. Si nosotros perforamos este acuífero el agua no subirá hasta el nivel freático sino hasta otra superficie teórica que es en la que el agua del acuífero estaría en equilibrio, lo que llamamos nivel piezométrico. Esto ocurre muchas veces, y es la causa de que en ocasiones, al perforar un pozo, de él salga un chorro de agua que sobrepase la superficie del terreno.

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En los acuíferos confinados el agua está a mayor presión que la que hay en superficie, lo que hace que cuando los perforamos el agua pueda salir disparada hacia arriba en busca de su nivel piezométrico (fuente: avias-aguassubterraneas.blogspot.com.es).

Formas de contaminación y actividades contaminantes

Ahora que ya sabemos cómo se comportan las aguas subterráneas y qué son los acuíferos vamos a ver cómo pueden contaminarse. Pero antes tenemos que tener en cuenta que la composición química del agua subterránea no es siempre la misma porque va a depender de muchos factores, entre ellos la contaminación atmosférica o el tipo de roca con las que está en contacto el agua. Porque no podemos olvidar que parte del agua de un acuífero viene de la infiltración del agua de lluvia en el terreno, por lo que si en la atmósfera había ciertos contaminantes solubles estos pueden ser arrastrados hasta el acuífero. Pero también debemos tener en cuenta que el agua no es inerte y que va a reaccionar con los minerales y las rocas del suelo, de manera que a veces disolverá minerales (sal, yeso, carbonatos) y se enriquecerá en determinados elementos químicos que en algunos de los casos podrían ser nocivos para el ser humano (arsénico, por ejemplo). Por tanto, a pesar de que las aguas subterráneas se consideran una buena fuente de agua dulce, lo cierto es que muchos acuíferos no son potables por diversos motivos naturales o de origen humano, tales como contener agua salada o petróleo (que se desplaza también por la porosidad de la roca) o con altas concentraciones en elementos tóxicos. Es por este motivo que antes de explotar un acuífero es siempre necesario saber cuál es la calidad inicial de las aguas subterráneas para saber si efectivamente podrá ser empleada para consumo humano o no. Y aunque muchas veces el origen de la contaminación de un acuífero es natural, a partir de ahora vamos a centrarnos en la contaminación de las aguas subterráneas a partir de actividades humanas.

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El agua de las precipitaciones puede tomar tres caminos después de caer: ser captada por las plantas, volver a la atmósfera por medio de la evapotranspiración o fluir por el terreno, ya sea en superficie o de manera subterránea (imagen tomada de Apuntes de Hidrogeología, de F. Javier Sánchez San Román, Universidad de Salamanca).

Hay cuatro vías por las que un acuífero puede contaminarse. La primera de ellas es mediante infiltración de contaminantes que hay en superficie (vertederos mal sellados, abuso excesivo de abonos y pesticidas…) y que pueden infiltrarse en el terreno por ellos mismos o favorecidos por el agua de lluvia. La segunda vía es la de la filtración de sustancias líquidas que pueden estar en almacenes subterráneos de mala calidad o que pueden proceder de ríos influentes (ver La ciencia del Ciclo del Agua) ya contaminados. La tercera es la contaminación por captaciones, bien porque ponemos en contacto un acuífero contaminado con otro que no lo estaba, porque con una sobreexplotación rompemos el equilibrio existente en el acuífero y en consecuencia entra agua de mala calidad, o bien por captaciones mal construidas o abandonadas (pozos ilegales) que crean un acceso al acuífero desde superficie. Y por último tenemos la inyección de sustancias nocivas dentro del acuífero para quitarlas de la superficie. Independientemente de la vía de entrada del contaminante, una vez dentro del acuífero este se distribuirá siguiendo el flujo subterráneo que tenga el propio acuífero, muy lento pero también muy difícil de detectar.

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La contaminación de las aguas subterráneas implica en ocasiones complejos mecanismos de transporte de los contaminantes, que pueden llegar al acuífero por cuatro vías principales: infiltración, filtración, inyección o mediante captaciones (fuente: empresayeconomia.republica.com).

La contaminación de acuíferos es un tema muy serio porque una buena parte de la población consume agua de este origen. Por ello también conviene saber qué actividades humanas son las más contaminantes y cómo afectan a las aguas subterráneas para poder saber cómo actuar, ya sea en prevención o en remediación (evitando la contaminación o arreglándola una vez ya ha ocurrido). Los residuos urbanos y las aguas residuales son uno de los principales tipos de contaminantes de aguas subterráneas, a las que pueden llegar por infiltración desde la superficie, mediante filtración a partir de fosas sépticas o por inyección en acuíferos agotados o inservibles para consumo humano. Lo bueno de estos casos es que el foco de contaminación está muy localizado, por lo que una vez detectado el problema es relativamente fácil solucionarlo, aunque no así la limpieza del acuífero. Las actividades industriales de todo tipo son otro ejemplo de actividad humana que tiene un importante impacto en aguas subterráneas, a donde los contaminantes pueden llegar por muy diversas vías (rotura de tanques y balsas, fisuras, infiltración a partir de escombreras, inyección para obtención de agua o petróleo, residuos nucleares…). Pero si hay una actividad que produce una grave y muy peligrosa contaminación de los acuíferos esa es, curiosamente, la agricultura y la ganadería. En el primer caso la contaminación es siempre difusa y por tanto muy difícil de controlar, aportando a las aguas subterráneas sustancias (fertilizantes y plaguicidas) que pueden permanecer durante años dentro del acuífero antes de verse degradadas. Pero es que a veces, cuando se degradan, estas sustancias se convierten en otras que resultan ser mucho más tóxicas que las iniciales, ya ni hablar de impurezas que no vienen contempladas en la ley y que pueden tener consecuencias nefastas si luego ese agua se emplea para consumo humano. Porque aunque cueste creerlo, en ocasiones el 50% del fertilizante echado en un campo acaba infiltrándose hasta los acuíferos que hay debajo, lo que es sin duda un porcentaje muy elevado que ya nos habla de un gran derroche de agua y de un gran impacto. En cuanto a la ganadería, por lo general no tiene un gran impacto e las aguas subterráneas debido a que está bastante localizada y controlada esta actividad, pero en ocasiones puede suponer un grave problema si hablamos de grandes instalaciones o de una granja porcina, que libera muchos purines.

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Son muchas las actividades humanas que pueden provocar la contaminación de las aguas subterráneas, destacando de entre ellas la agricultura y la ganadería (imagen tomada de Los grandes escultores del relieve terrestre, de Francisco J. Barba Regidor).

Conclusiones finales

La contaminación de los acuíferos y las aguas subterráneas por actividades humanas es uno de los mayores problemas medioambientales a los que nos enfrentamos como especie. El motivo quizás sea que, dado que un acuífero contaminado no se ve (como sí se ve un río o un lago), no les prestemos la misma atención. Y es que un problema que vemos podemos combatirlo, pero uno que no vemos es imposible conocerlo al mismo nivel, mucho menos arreglarlo. Por ello hay que tener en cuenta que, antes de sobreexplotar un acuífero o usar abusivamente de ciertas sustancias (especialmente fertilizantes), un acuífero contaminado es prácticamente imposible de arreglar. De hecho en realidad nuestras opciones de actuación son muy limitadas y prácticamente sólo podemos esperar a que los contaminantes sean eliminados de manera natural, ya sea porque se degradarán con el tiempo, se diluirán en el volumen total del acuífero, se filtrarán a niveles que no nos afecten, precipitarán o serán eliminadas por reacciones químicas de oxidación-reducción. Y si esto no ocurre, la única manera que nos queda es la de esperar a que el contaminante salga del acuífero, en cuyo caso no podemos olvidarnos que el agua avanza muy lentamente por ellos y que a vece puede permanecer en un acuífero (los contaminantes también) durante miles de años. Por ello los acuíferos hay que protegerlos y no fomentar nunca ni su sobreexplotación ni las malas actuaciones, que podrán tener consecuencias nefastas que duren mucho tiempo.

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