agua 5

El agua en el suelo. Un acuífero es una formación geológica permeable que permite el almacenamiento y circulación del agua. El nivel superior del agua se llama nivel freático (un acuífero superficial con aguas de mala calidad por la contaminación química y bacteriológica con pozos sépticos). Desde este nivel hasta la superficie, el nivel de humedad es variable. El acuífero se rellena desde filtraciones por lluvias en el suelo poroso y escurre por gravedad en forma inclinada hacia las zonas más bajas. La recarga de los acuíferos puede ser alterada por la forestación (los árboles absorben agua y la pierden por transpiración) y la pavimentación (superficies impermeables que elimina la porosidad). Hay dos tipos de suelos que contienen agua: los suelos porosos (agua embebida en una esponja, como en los suelos de arena o grava) y suelos fisurales (acumulación de agua en fisuras). Los acuíferos fósiles son aquellos que quedaron confinados y no tienen recarga ni salida al exterior. El agua almacenada ejerce presión y mediante perforaciones puede llegar a la superficie. Si llega sin bombeo, el pozo se denomina “artesiano”. Los acuíferos “libres” (capa inferior limitante y superior abierta) no tienen la presión suficiente para elevar el agua y requieren bombeo. <<< >>> Desde el 2002, la Nasa está utilizando la pareja de satélites GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) que permiten medir la gravedad con suma precisión. Los datos estiman la variación de la gravedad a lo largo del tiempo que depende, en gran medida, de la cantidad de agua acumulada (acuíferos, glaciares y hielos). La primera consecuencia de la medición de la gravedad es la determinación de la forma de la Tierra: un geoide. La Tierra no es una esfera, es el efecto de fuerzas combinadas: la gravitación que comprime y la fuerza centrífuga (produce ensanchamiento ecuatorial). Otros elementos que intervienen son la distribución de la masa interna y el agua acumulada. Este conocimiento viene desde Newton, pero recién en este siglo se pudo medir con precisión satelital. El geoide es la superficie definida por un mismo potencial gravitatorio y no coincide con la topografía terrestre. Las irregularidades están entre -120 y +80 metros sobre una esfera. El geoide tiene variaciones a corto (lluvias); mediano (consumo de acuíferos, deshielo de glaciares, extracción de petróleo) y largo plazo (cambios en la geología). <<< >>> Los satélites Grace son una pareja que se mueven a 200 km de distancia. Miden las diferencias de gravedad como diferencia de separación, no observan el suelo, sino que lo sienten. Los cambios sutiles de la gravedad se deben al movimiento del agua en la superficie, atmósfera y subsuelo. <<< >>> El agua más antigua del planeta se encontró en el fondo de una mina en Canadá y tiene 2.000 Ma de edad. La primera piscina de agua antigua fue descubierta 3 km de profundidad en una mina de cobre, zinc y plata. a tierra. Se encontraron trazas químicas dejadas por pequeños organismos unicelulares que una vez vivieron en el fluido. Al observar el sulfato en el agua, hemos sido capaces de ver una huella digital que es indicativo de la presencia de vida. Y hemos sido capaces de indicar que la señal que estamos viendo en los fluidos tiene que haber sido producido por la microbiología en una escala de tiempo muy largo. <<< >>> El sistema acuífero de arenisca de Nubia (bajo el Sahara) es la mayor acumulación conocida de agua fósil con 150.000 km3. Se estimó que el agua subterránea podría aumentar el nivel del mar en 52 m, pero no se sabe muy bien cuánta agua hay o la rapidez con que se renueva. <<< >>> El agua que se filtra a los acuíferos puede transportar pesticidas, sal y átomos radiactivos. El estudio de 6.455 pozos de agua en todo el planeta pretendía determinar qué parte de esa agua profunda era agua “fósil” formada hace más de 12.000 años. Después de estos años solo quedan isótopos de carbono estables. Se encontró que más de la mitad de los pozos superiores a 250 m de profundidad tenían aguas fósiles. Mayor edad que 12.000 años es imposible datarlo. El agua subterránea fósil representa del 42 a 85% del agua en el primer kilómetro de la corteza terrestre. También se encontró que el agua tenía trazas elevadas de tritio, un isótopo radiactivo de hidrógeno que fue diseminado durante las pruebas de bombas nucleares de la Guerra Fría. <<< >>> Los 2 km superiores de la corteza contienen casi 23 Mkm3 de agua subterránea. Pero, solo entre 1,5 y 6% representa subterránea moderna (renovable); el resto está demasiado profunda o aislado. El temor es que el agua más joven pueda contaminar los antiguos acuíferos. Es la mayor reserva de agua dulce no congelada del planeta. Usando el contenido de radiocarbono y tritio se puede averiguar la edad del agua fósil. El agua más joven tiene más proporción de tritio, un isótopo de corta duración de hidrógeno. El radiocarbono es mucho menos abundante en el agua fósil. <<< >>>
Reducción del agua acumulada. El 60% del agua extraída de los acuíferos se usa en riego. En tanto, por la deficiente gestión se reducen en volumen y se contaminan. Un estudio permitió conocer la historia moderna de los acuíferos. Se encontró que solo el 6% del agua acumulada hasta 2.000 m de profundidad se renuevan en 50 años. Se usaron datos de un millón de cuencas y más de 40.000 modelos de agua subterránea. El estudio estimó un volumen total de 23 Mkm3 de agua subterránea, de los cuales solo 0,35 Mkm3 tienen menos de 50 años (aguas modernas). Las aguas subterráneas modernas y ancestrales son diferentes en la forma en que interactúan con el resto de los ciclos del agua y del clima. Los recursos ancestrales se encuentran más profundos y se utilizan para agricultura e industria. Suelen contener metales y ser más salada que el agua del océano. En algunas zonas, el agua salobre es tan vieja, aislada y estancada que debe ser considerada como no renovable (fósil). Los recursos renovables están cerca de la superficie, se mueven más rápido y son vulnerables al cambio climático y la contaminación del hombre. Estos recursos se concentran en las regiones tropicales y de montaña. Las latitudes altas del norte están excluidas por falta de datos satelitales y por estar bajo el permafrost con poca agua subterránea. <<< >>> Si la reposición del agua es más lenta que la extracción, el acuífero tiende a vaciarse. Las consecuencias son: descenso del nivel del agua y necesidad de profundizar más para alcanzarla; cambios es la estructura física del acuífero; compactación del terreno y hundimiento (Venecia, México DF y estaciones petroleras); aumento de los costos de explotación del acuífero; deterioro de la calidad del agua (aumento de salinidad o presencia de metales); pérdida de humedales alimentados desde acuíferos y desertificación progresiva; problemas legales por afectación a terceras personas que puede inducir a la migración. <<< >>> El Sahara oculta grandes cantidades de agua almacenadas en profundidad y heredada de la antigüedad. Se estima que la actual tasa de recarga es 1,4 km3/año (mediciones 2003-2010), lo que representa la mitad de las extracciones. El consumo actual es de 2,75 km3, contra 0,5 km3 en 1960 cuando el manejo era sustentable. Los valores equivalen a 2 mm/año de agua en la superficie para recargar el acuífero. Numerosos pozos artesianos y manantiales naturales, en torno al cual se desarrollaron oasis, ya se agotaron. La reducción del artesianismo pone en riesgo la viabilidad de la economía en los oasis. Pero el conocimiento de las reservas de agua en el Sahara es muy limitado. El tiempo que se estimó hasta el agotamiento varió entre décadas y decenas de milenios. Los informes señalan que la escasez de agua subterránea está dando lugar a daños ecológicos, incluyendo ríos agotados, disminución de la calidad del agua y hundimiento de la tierra. <<< >>> El hundimiento debido a la extracción de agua se refleja en Ciudad de México. Fue construida por los aztecas desde 1325 sobre el lago y hoy alberga 20 millones de habitantes. El 70% del agua potable en el DF es del acuífero. En los últimos 100 años se hundió 2 m en promedio, con un máximo de 12 m en la zona de la catedral. En las zonas más afectadas las mediciones satelitales indican 2,5 cm/mes. Un problema conexo es que las construcciones inferiores ejercen presión en las modernas y provoca problemas estructurales. Otro hundimiento récord es en el acuífero del Valle Central en California se hundió en el 2014 con máximos de 33 cm en 8 meses. Se consume agua que lleva 10.000 años bajo tierra, de forma que el nivel bajo 30 m. La causa es la sequía récord y el uso de agua subterránea. El problema es que los minerales tienden a compactarse en un proceso irreversible. Además, no hay un hundimiento parejo de todo el terreno. El caso de Londres reporta una caída de 60 m en el nivel freático entre 1865-1931, lo que se tradujo en un hundimiento de 15 cm debido a la consolidación de la arcilla. La tasa de hundimiento más rápido (250 mm/año) ocurre en el delta de Huanghe (China). Las partes devastadas por Katrina de Nueva Orleans llegan a 35 mm/año, debido a la extracción de agua subterránea y el drenaje de turba del suelo. El delta del río Sacramento se deprime impulsado por el nivel freático en descenso debido a los cultivos. El suelo emite CO2, pierde masa y se compacta. <<< >>>
Acuíferos en Argentina. De los acuíferos de Argentina el más conocido es el Guaraní (noreste) que se extiende hacia Brasil. Tiene una superficie estimada de 1,19 millones de km2 y un volumen de 45.000 km3 con una recarga de 100-200 km3/año (es el caudal que transporta el río Uruguay). Está entre 50 y 1.800 m de profundidad. Entre 250 y 150 Ma la región sur de Brasil era un desierto (Baotucatú). Entre 137 y 127 Ma se produjo un evento volcánico (Serra Geral) que tapó las arenas del desierto y quedó como una capa permeable al agua. En los extremos del acuífero la capa de arena aflora en el terreno (límite exterior del acuífero). Usando técnicas de isótopos se dató el agua en más de 40.000 años. En algunas áreas el agua se vuelve más salobre y en otras puede llegar a tener arsénico o flúor y no ser potable. La ciudad de Ribeirão Preto (Brasil), con un millón de habitantes, solo se abastece de agua del acuífero Guaraní. En Paraguay hay 200 perforaciones para uso rural y agrícola, y en Uruguay unas 135 para fines turísticos de aguas termales a 40 °C. En Argentina se reportan 7 perforaciones entre 1.000-1.300 m en Entre Ríos. <<< >>> La Cuenca del Plata representa 85% de los recursos hídricos superficiales del país y ocupa el 33% del territorio. Cerca de la mitad del país se abastece de acuíferos, pero se desconoce el estado: contaminación con agroquímicos, desechos industriales o aguas servidas y la capacidad de recarga. Muchos acuiferitos están en contacto con lechos de cenizas volcánicas de los Andes, por lo que tienen arsénico, flúor, selenio y otras sustancias peligrosas (p.e., Venado Tuerto). En Neuquén depósitos de agua abastecen la explotación de petróleo y minería. En el noroeste, con un clima árido y de pocas lluvias, los depósitos se recargan desde los ríos. En Mendoza y San Juan los acuíferos se los cuida mediante monitoreo periódico, porque la producción vitivinícola local depende de sus aguas. Los acuíferos están más protegidos de la contaminación que las aguas superficiales, pero son más frágiles y, una vez que contaminados, son mucho más difíciles de sanear que los ríos. <<< >>> La región de la Pampa Ondulada (Buenos Aires, San Fe y Córdoba, con 230.000 km2) tiene 6 niveles de acuíferos apilados. Uno superficial es el Pampeano (hasta 40 m); el intermedio es el Puelches (entre 40 y 120 m) y el más profundo es el Paraná. La Formación Puelches es un acuífero arenoso con 70.000 km2 de superficie y una capacidad es de 300 km3. Este acuífero es una napa semiconfinada producto de un viejo sistema fluvial antecesor del actual río Paraná. Tiene un piso de arcilla impermeables que impide la filtración vertical descendente y un techo en arcilla semi-permeable, que permite la recarga desde arriba. Es el acuífero más explotado en el país para consumo humano y el único que conserva buena calidad. Hacia Córdoba se vuelve salado y hacia el Paraná es dulce. La recarga proviene de las lluvias y se mueve horizontalmente a 2-10 metros por día. <<< >>> La historia del Puelches en Buenos Aires es aleccionadora. En la presidencia de Sarmiento se agotó la calidad de las napas superiores debido a los pozos ciegos. Con epidemias recurrentes de cólera y tifus se comenzó a usar el acuífero inferior Pampeano. Los aljibes de 10 m de profundidad dieron lugar a los pozos de 20 m o más. El movimiento vertical entre acuíferos es de 2 mm/día lo que garantiza un aislamiento débil entre ellos. Esto obligó a que desde 1940, la OSN (Obras Sanitarias de la Nación) instalara toma aguas desde el Puelche. Entonces el sistema se empezó a deprimir, desapareció la primera napa y el agua se encontraba debajo de los 30 metros. Hacia 1980 se observaban fenómenos de depresión regional en las áreas más densamente pobladas. Lo que produjo una inversión en la circulación, con agua que fluía desde el Río de la Plata hacia el acuífero. Esto permitió el ingreso de agua salada desde las zonas de descarga en la Bahía Samborombón y Río Salado. Por la depresión los pozos se tenían que bajar hasta 70 m. Esto llevó a filtraciones verticales de la capa freática y el potencial acceso de agroquímicos usados en la periferia del conurbano. En 1994 el nivel del agua subterránea estaba muy deprimido en la región por la sobreexplotación. Existían grandes conos de depresión como resultado del bombeo de miles de pozos domésticos. Se había extraído demasiada agua durante décadas, y el ciclo hidrológico no las podía reponer. Muchas zonas bajas e inundables fueron ocupadas por habitantes. Las tomas de agua potable pasaron a tomar el agua superficial desde el Río de la Plata. El Puelches se rellenó y el agua llegó a la superficie. Pero, al no haber redes cloacales la situación sanitaria empeoró. En suma: de los acuíferos apilados en la pampa húmeda, el Puelche es el único potable. Los de arriba están contaminados y los de abajo son salados. El uso es tan amplio que se puede decir que la prosperidad de Buenos Aires se debe al Puelche y no al Río de la Plata. Como el país no tiene otro acuífero similar, no hubo ciudad que sea rival para Buenos Aires y la razón del éxito es la hidrogeológica. <<< >>> En la provincia de Buenos Aires hay 31 localidades con niveles de arsénico por encima de los 10 microgramos por litro (mcg/l) que aconseja la OMS, de acuerdo con estudios de 5 años. El 87% de las muestras superaban los valores seguros. Argentina está entre los 12 países con mayor concentración de arsénico en el agua. Las áreas con agua contaminada con arsénico en la Argentina abarca a 4 millones de personas. <<< >>>
Un enemigo reciente del agua. El agua subterránea tiene contaminantes en forma natural (no es pura) y se acrecienta con la actividad humana: minería y petróleo, filtraciones desde la ganadería y las ciudades, etc. Por ejemplo, el metano existe de forma natural en las aguas subterráneas, se encontró metano en 51 de 60 pozos de agua estudiados en el Estado de New York. Pero, se comprobó que las concentraciones de metano en pozos cercanos a actividades de petróleo (fracking) eran 17 veces más altas que en los pozos de las zonas inactivas. Un estudio en la cuenca del Pérmico en Texas (Cline Shale) tomó muestras de agua antes, durante y después de la explotación petrolera. Se controló la calidad del agua, los iones metálicos, orgánicos y otros productos químicos. Se descubrieron disolventes clorados, alcoholes y compuestos aromáticos después que los pozos se activaron dentro en un rango de 5 km del sitio de muestreo. Se detectaron fluctuaciones en el pH. Estos cambios y niveles se consideraron anormales para la calidad del agua subterránea típica. Los resultados también sugieren que la contaminación puede ser variable y esporádica (no sistemática), y que algunos compuestos tóxicos pueden degradarse o diluirse en el acuífero con el tiempo. <<< >>> Cuando se extraen materiales de la tierra, se importan minerales peligrosos. En el 2013 en Pennsylvania se detectaron residuos radiactivos de radio (Ra) con niveles 200 veces mayor a lo normal. El radio (1.600 años de vida media) está contenido en la roca y es liberado debido a la operación de fracking. Con el radio en superficie, las plantas de tratamiento de líquidos deberían prepararse residuos nucleares. En California se encuentran acuíferos contaminados con uranio natural. Cerca de 275.000 muestras de agua subterránea muestran que el 78% de los sitios contaminados con uranio estaban vinculados a la presencia de nitrato, un contaminante común del agua subterránea que se origina principalmente de los fertilizantes químicos y los desechos animales. El nitrato moviliza uranio natural a través de una serie de reacciones bacterianas y químicas que oxidan el mineral radiactivo, por lo que es soluble en el agua subterránea. Los acuíferos son importantes del punto de vista económico y para la vida. Pero ¿cuál es el beneficio de tener agua si no se puede beber o utilizarla para el riego? <<< >>> Otro ejemplo, el descenso continuado en los niveles de un acuífero en Idaho podría hacer más difícil controlar el movimiento de la contaminación radiactiva. Se trata de una instalación nuclear que se abrió en 1949 que incluía el bombeo subterráneo de residuos radiactivos. En la Guerra Fría los residuos radiactivos de los estanques se filtraron hacia el subsuelo. En 1972 se suspendió el bombeo. Un estudio prolongado (1981-2012) encontró que el tritio y el estroncio-90 estaban disminuyendo. Se cree que parte de la radiactividad ha penetrado profundo en el acuífero. Al agua le lleva de 50 a 700 años para recorrer el acuífero y emerger en manantiales cercanos. <<< >>> Un estudio en California mostró que el 78% de los pozos de aguas subterráneas contaminados con uranio, estaban vinculados a la presencia de nitrato. Los nitratos se originan en los fertilizantes químicos y los desechos animales y movilizan al uranio natural mediante una serie de reacciones bacterianas y químicas que oxidan el mineral radiactivo. Por ejemplo, el acuífero High Plains tiene concentraciones de uranio hasta 89 veces el estándar EPA y las concentraciones de nitratos hasta 189 veces mayor. El consumo prolongado de agua con uranio puede producir daño renal y presión arterial elevada. Los cultivos de alimentos pueden acumular uranio. Según un censo de 2012 se verificó que la contaminación con uranio no se debe a las operaciones mineras o de combustible nuclear gastado. El control podría requerir el manejo del agua subterránea y se centra en los sedimentos de los acuíferos. <<< >>>

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