Escorrentía Subterránea

Condiciones para la Formación de Acuíferos

• Suelos permeables o impermeables que se comporten como permeables. La porosidad de un suelo es el porcentaje de poros que tiene una roca y la permeabilidad el porcentaje de poros comunicados de una roca. Por ejemplo, la arcilla es un material poroso pero impermeable, por lo que no deja pasar el agua; la arenisca es porosa y permeable, por lo que deja pasar el agua; y el granito no es poroso pero sí es impermeable, aunque se comporta como permeable cuando está fisurado o diaclasado.
• Poca pendiente.
• Mucha vegetación.
• Existencia en el subsuelo de una capa de roca impermeable.

Tipos de Acuíferos

1. Acuífero Libre

En un acuífero libre podemos encontrar las siguientes partes:

• La zona de aireación: es la zona donde el agua tiene movimientos verticales, el agua baja por la gravedad o asciende por capilaridad.
• La zona de saturación: es el propio acuífero y en él, el agua circula hacia las zonas de mínima presión. La altura que alcanza el agua en el acuífero es el nivel freático, que varía con las estaciones, desciende en verano y sube en otoño, pero siempre con un poco de retardo e incluso a veces de uno o dos meses. Cuando el nivel freático es cortado por la topografía del terreno, se forma una fuente o manantial.
• La zona de estancación: estrato de rocas impermeables que permite que el agua se acumule en el acuífero.

Se puede perforar un pozo en el acuífero hasta alcanzar el nivel freático, estos se denominan pozos de bombeo ya que el agua hay que sacarla aplicando una energía. No se pueden construir dos pozos demasiado cerca porque se superponen sus conos de depresión y se secarían.

2. Acuífero Cautivo (o Confinado)

Son los que están situados entre dos estratos de rocas impermeables y en ellos el nivel del agua del acuífero se denomina nivel piezométrico. Si se perforara aquí un pozo el agua tiende a salir espontáneamente y se llama pozo artesiano. El agua sale a presión hasta el nivel piezométrico.

Contaminación y Sobreexplotación de un Acuífero

Los acuíferos se contaminan muy lentamente, pero una vez contaminado un acuífero su depuración es muy lenta. Según el modo en que se produce la contaminación, ésta puede ser:

• Difusa: cuando se produce de forma lenta en grandes áreas y no tienen un foco emisor concreto (empleo de fertilizantes, plaguicidas y pesticidas en la agricultura, la contaminación natural…).
• Puntual: se produce en una zona más pequeña, por un foco emisor determinado afectado a una zona concreta (vertederos incontrolados, por fosas sépticas o gasolineras, por acumulación de purines y por lixiviación (arrastre por disolución)).

La sobreexplotación se produce cuando se extrae más cantidad de agua del acuífero que su capacidad de recarga.

Problemas que se originan

1. Desaparición de ecosistemas (humedales).
2. Colapsos y subsidencias del terreno.
3. Intrusiones salinas: cuando el acuífero está próximo al mar el equilibrio entre el agua salada y dulce es muy frágil, si se sobreexplota el acuífero bajaría el nivel freático y el agua salada avanza invadiendo el acuífero.
4. Desaparición de fuentes y manantiales.
5. Descenso en el nivel de agua de un río.
6. Problemas de contaminación.

Soluciones

• Realizar un uso sostenible del acuífero, solamente extraer el agua al ritmo de su capacidad de recarga, nunca dejar que baje el nivel freático.
• Tratamiento apropiado de los residuos para que no produzcan lixiviados.
• Recarga artificial de acuíferos.
• Establecer sanciones, multas en cuantías que sean disuasorias.
• Gestión integral del agua, consiste en considerar la cuenca hidrográfica como un todo.

Contaminación del Agua

La contaminación del agua es la presencia en el agua de materia o formas de energía que impliquen una alteración en la calidad del agua en relación al uso de esta.

Clasificación de la Contaminación del Agua Según el Origen

• Difusa: afecta a un área muy grande, se suele producir por escorrentía y el foco emisor no está muy bien localizado.
• Puntual: afecta a un área más pequeña, normalmente se produce por lixiviación y el foco emisor se encuentra muy localizado. Por ejemplo, un vertedero incontrolado, una fosa séptica, un depósito de gasolina, etc.

Clasificación de la Contaminación del Agua Según Quien la Provoca

• Natural: es la que se produce sin la intervención del hombre. Por ejemplo, la presencia en el agua de restos vegetales, polen, excrementos de aves acuáticas y peces, partículas de contaminantes, etc.
• Antropogénica: es debida a la acción del hombre y se clasifica en tres tipos:
  1. Urbana
  2. Agrícola y ganadera
  3. Industrial

Parámetros que Definen la Calidad del Agua

Parámetros Químicos

• OD (Oxígeno Disuelto): mide la cantidad de oxígeno que contiene un agua determinada y depende de la temperatura y de la agitación del agua. A menos temperatura más oxígeno disuelve el agua y a más agitación más oxígeno.
• pH: medida del acidez o alcalinidad del agua y normalmente se mueve entre valores al pH neutro. Niveles altos o bajos de pH provocan alteraciones en los ecosistemas.
• N (Nitrógeno): indican el contenido de nitrógeno en el agua, si una muestra de agua presenta una alta concentración de nitrógeno indica que la contaminación es muy reciente.

Parámetros Físicos

• Transparencia o turbidez: se debe sobre todo a las partículas en suspensión y también a la presencia de microorganismos.
• Color, olor y sabor (características organolépticas): se deben a la existencia de materia orgánica en el agua y a la presencia de algas y bacterias.
• Conductividad eléctrica: se debe a la concentración de sales disueltas.

Parámetros Biológicos

Indican la cantidad de microorganismos que hay en el agua como virus, bacterias, hongos, cianobacterias, etc. Todos estos son responsables del color, olor, turbidez del agua. También se utilizan como parámetros, bioindicadores, seres vivos que indican presencia o ausencia de contaminación. Perlas y efímeras indican poca cantidad de contaminación y colas de rata y gusano tubifex indican mucha contaminación.

Contaminación de Ríos y Lagos: Eutrofización

Los ríos arrastran sedimentos, materia orgánica, partículas en suspensión y además se realizan vertidos en ellos por lo que pueden sufrir problemas de contaminación, aunque generalmente por su dinámica tienen mucha capacidad de autodepuración.

En los lagos, al ser aguas estancadas, con poca renovación, el problema se agrava y se pueden provocar problemas de eutrofización.

Clasificación de los Lagos

• Eutróficos: poseen una elevada tasa de producción primaria, gran concentración de nutrientes, baja concentración de oxígeno y suelen ser poco profundos.
• Oligotróficos: son poco productivos, bajo contenido en nutrientes, elevada concentración de oxígeno, transparentes y profundos.
• Mesotróficos: poseen características intermedias.

El paso de un lago oligotrófico a uno eutrófico es una regresión.

Si en un lago se realizan vertidos de N, P procedentes de vertidos agrícolas, ganaderos o de aguas residuales domésticas, etc., se produce un incremento de nutrientes que son captados por los vegetales en la fotosíntesis produciéndose una explosión en la producción primaria. Debido a esto las algas proliferan y forman una capa que cubre toda la superficie del agua. El principal factor limitante es el P, porque si el vertido no tuviera N, proliferarían las cianobacterias que pueden fijar el nitrógeno.

La capa de alga de la superficie es tan grande que llega un momento que no deja pasar la luz al fondo del lago y como consecuencia de esto algunos vegetales del interior y otros del exterior morirían y caerían al fondo donde son descompuestos por bacterias aerobias y hongos. Como consecuencia de ello el oxígeno del lago se agotaría. Cuando se agota el oxígeno, aparecen bacterias anaerobias que continúan la descomposición. En esta fase se liberan sulfhídrico, metano y amoniaco y es cuando el agua del lago huele muy mal y tiene una apariencia desagradable.

Si en el vertido además hubiese materia orgánica el proceso se agravaría debido al agotamiento del oxígeno. Llegaría un momento que se agotan los nutrientes y poco a poco las algas de la superficie comienzan a morir, cayendo al fondo y paulatinamente empieza a entrar luz en el lago y se iniciaría de nuevo su recuperación.

Soluciones

• Limitar y prohibir los vertidos contaminantes a los ríos y a los lagos.
• Depurar siempre el agua antes de devolverla al receptor.
• Producir y comprar solo detergentes sin fosfatos.
• Inyectar oxígeno en lagos y embalses afectados.

Autodepuración del Agua

El agua tiene mucha capacidad de autodepuración, sobre todo las aguas de escorrentía superficial, debido a su dinámica y a su caudal.

Los procesos de autodepuración son principalmente de sedimentación de las partículas mediante procesos químicos y biológicos de degradación de la materia presente en el agua.

Según Félix Cristóbal podemos diferenciar cuatro fases en la depuración del agua:

• Degradación: se produce en la zona del vertido contaminante, el agua se vuelve muy turbia por las partículas contaminantes lo que impide el paso de la luz y disminuye la fotosíntesis y como consecuencia la cantidad de O₂ disminuye. Además las bacterias y hongos inician la degradación de la materia orgánica. El oxígeno disminuye al existir menos fotosíntesis y al consumirse en la descomposición de la materia orgánica. En esta zona aparecen distintos bioindicadores que señalan que la contaminación es muy grande (colas de rata, gusanos tubifex, etc).
• Descomposición: en esta fase el agua toma un aspecto muy desagradable con un olor y color característico, además los procesos de descomposición continúan.
• Recuperación: al irse sedimentando las partículas en suspensión y al agotarse la materia orgánica, paulatinamente comienza a entrar la luz y como consecuencia se inicia de nuevo la fotosíntesis, la recuperación del agua y la cantidad de oxígeno en el agua.
• Depuración: es cuando el agua está limpia, saturada de oxígeno y con su flora y fauna característica (efímeras).

ETAP (Estación de Tratamiento de Agua Potable)

El agua natural posee unas características que no la hacen apta para el consumo humano, por lo que debe ser sometida a unos tratamientos para su potabilización. Esto se lleva a cabo en las ETAP.

En las potabilizadoras se realizan dos tratamientos:

• Tratamiento global: consiste en una serie de procedimientos físicos (filtración, decantación y tamizado) y en proceso químicos (coagulación y floculación) y consiste en añadir sales minerales que forman agregados de partículas más grandes para que sedimenten o decanten.
• Tratamiento específico: una vez realizado el tratamiento global se procede a la desinfección que consiste en tratar el agua con cloro (muy efectivo pero da un color y sabor específico), con ozono (mata totalmente los virus inmediatamente, el problema es que es muy caro) y también se usan cloroaminas cuando la estación de tratamiento está muy alejada de la población que va a usar el agua.
• Tratamiento de afine (solo se realiza en algunas ETAP): consiste en neutralizar el agua (estabilizar pH) y a veces ablandarla (quitarle carbonatos).

Sistema de Depuración de Aguas Residuales (EDAR)

El agua después de utilizarla en los diferentes usos, presenta unas características físico-químicas-biológicas que no la hacen apta para el consumo humano. Por ello debe de ser sometida a unos tratamientos para eliminar toda la contaminación y poderla verter en los ríos donde se completa su autodepuración.

Sistema de Depuración Natural o Blanda

El sistema de depuración natural se utiliza con pequeñas cantidad de volumen de agua o para aguas poco contaminadas, ya que es muy barato, no requiere una gran inversión en instalaciones. Se usa en pequeñas poblaciones o en zonas con pocos recursos económicos.

Esto se basa en la técnica del lagunaje, que intenta reproducir los mecanismos naturales de autodepuración del agua.

Se basa en la construcción de unos estanques o piscinas donde se deja el agua en reposo y poco a poco la materia orgánica se va degradando por la acción de los microorganismos y los sólidos en suspensión se van decantando en el fondo.

Existen tres tipos de lagunas:

• Lagunas anaerobias: son lagunas muy profundas y con poca superficie, para intentar conseguir condiciones anaerobias, produciéndose así la degradación de la materia orgánica por microorganismos anaerobios.
• Lagunas aerobias: son estanques de poca profundidad y muy extensos, para que la materia orgánica se descomponga por microorganismos aerobios.
• Lagunas facultativas: son piscinas que combinan los dos procesos: aerobio y anaerobio.

Filtros Verdes

Consiste en poner el agua residual en zonas de árboles de crecimiento rápido, arboles hidrófilos, éstos absorben mucha agua y tienen una gran capacidad de autodepuración. La materia es degradada por bacterias y hongos y además les sirve de nutrientes para los árboles.

Sistema de Depuración Tecnológica o Dura

Este sistema se emplea cuando hay que depurar grandes volúmenes de agua o cuando el agua está muy contaminada. El problema de este sistema es que es muy caro al requerir una gran inversión en la estructura.

Existen tres líneas de tratamientos:

1. Línea de Agua

Explica el recorrido del agua desde que entra en la estación depuradora hasta que es vertida al receptor. Podemos diferenciar las siguientes fases:

• Pretratamiento: en esta fase se eliminan todos los sólidos en suspensión voluminosos y el material flotante como palos, bolsas y plásticos.
  • Desbaste: consiste en pasar el agua por unas rejillas más o menos gruesas que impiden que los sólidos voluminosos sigan por el circuito. Posteriormente, mediante una cinta transportadora, se depositan en contenedores para su transporte a vertederos municipales o incineradoras.
  • Desarenado y desengrasado: consiste en hacer circular el agua muy lentamente en unos tanques o piscinas, para que los sólidos como arenas, limos, partículas se vayan sedimentando y las grasas, pelos suban a la superficie y así puedan ser separados del resto del agua. Los sólidos que se decantan y se recogen luego pasan a la línea de fangos.
• Tratamiento primario: sirve para eliminar los sólidos y partículas en suspensión que no han sido eliminadas en el pretratamiento, se realiza en unos tanques muy grandes donde el agua se queda en reposo y las partículas van sedimentando, a este proceso se le denomina decantación primaria, que se completa con un proceso de floculación que consiste en añadir iones y sales metálicas, que se unen a las partículas coloidales y forman flóculos más grandes que terminan decantando. A continuación los lodos y fangos que se van depositando se extraen y se pasan a la línea de fangos, el proceso se completa con la neutralización, por la que se regula el pH del agua.
• Tratamiento secundario: es un conjunto de procesos biológicos complementados por un proceso de decantación secundaria cuya finalidad es eliminar la materia orgánica presente en el agua residual. Los procesos biológicos pueden ser de dos tipos:
  1. Fangos o lodos activos: consiste en dejar el agua residual en unos tanques de grandes dimensiones bajo condiciones aerobias a los que se le añaden bacterias para que degraden la materia orgánica presente en el agua. Para esto se necesita un aporte de oxígeno que se realiza con turbinas o difusores.
  2. Lechos o filtros bacterianos: están formados por gran material inerte, muchas veces rocas silíceas, que están envueltas con gran cantidad de bacterias. El agua se hace pasar en forma de lluvia a través de esas rocas y a la vez que atraviesa el agua las rocas, las bacterias van degradando la materia orgánica y al final se va recogiendo el agua limpia.

  Decantación secundaria: consiste en dejar el agua en reposo para que toda la materia (masa de lodos) se vaya decantando, separándose del agua.

• Tratamiento terciario (solo en algunas estaciones): son métodos avanzados, complementarios o alternativos realizados para extraer la materia orgánica suplementaria no eliminada anteriormente o para reducir nutrientes como N, P y sus compuestos. Estos procedimientos resultan caros y se aplican en algunas estaciones depuradoras.
• Desinfección: consiste en eliminar microorganismos como virus, bacterias, etc. Se puede realizar con ozono, cloro y radiación ultravioleta, pero la más utilizada es la cloración ya que es el más económico.

2. Líneas de Fangos o Biosólidos

Comprende los siguientes procesos:

• Espesamiento: consiste en eliminar el agua del fango, se realiza con unos decantadores por gravedad.
• Estabilizadores: esto se hace para eliminar la materia orgánica que está en el fango y se realiza por vía aerobia o anaerobia. En la vía anaerobia se utilizan los digestores (herméticamente cerrado). En la vía aerobia se produce la oxidación de la materia orgánica presente en los fangos, para lo cual se necesita un aporte de oxígeno y se airean los fangos de forma que los microorganismos puedan actuar. Se desprenden gases como el metano y el dióxido de carbono, que forman el biogás que pasa a línea de gas.
• Acondicionamiento químico: consiste en añadir algunas sustancias químicas como cal, cloruro férrico, o calor a presión y esto provoca la coagulación de los sólidos.
• Deshidratación: consiste en quitarle absolutamente todo el agua al lodo, mediante filtros-prensa o secado. Los lodos secados se llevan a un vertedero o incineradora o se utilizan para fabricar compost.

3. Línea de Gas

El metano y el dióxido de carbono, producidos en la línea de fangos son recogidos y utilizados como fuente de energía parcial en la propia estación depuradora. El gas que no es utilizado, se suele quemar en una antorcha en la propia estación depuradora.

Detección, Prevención y Corrección de la Contaminación del Agua

La vigilancia de la calidad del agua tiene como objetivo detectar con rapidez las alteraciones sobre las aguas y su origen. Se lleva a cabo mediante Sistemas de Redes de Control: red COCA (red de Control de la Calidad del Agua), red ICTIOFAUNA (control de la calidad del agua para la vida piscícola), red ICA (red integrada de la Calidad del agua)…, también el Sistema Automático de Información de Calidad de Aguas (SAICA) que tiene muchas estaciones que realizan análisis de forma continua y envían los datos a los controles de la cuenca. Estas estaciones se integran en la red ICA y utilizan para sus comunicaciones el satélite Hispasat, que hace de él un sistema instantáneo de comunicación que permite conocer el origen de los vertidos a los cauces y realizar un rápido control de los mismos.

En relación a las aguas subterráneas el Instituto Geominero de España, ha implantado la Red de Observación de Aguas Subterráneas (ROAS) que controla en la actualidad 1650 puntos y una red de observación de la Evolución de la Intrusión Marina en acuíferos costeros.

Medidas Preventivas

• Protección de embalses, perímetros de protección de acuíferos, protección de humedales y protección de los sistemas de captación especialmente de los acuíferos.
• Estudios de impacto ambiental y planificación hidrológica.
• Control de los sistemas de desagüe y los residuos industriales vertidos a los cauces, al mar, al suelo o inyectados en pozos.
• Tratamiento apropiado de los residuos, que reduzcan la producción de lixiviados.
• Emplear tecnologías apropiadas que permitan el reciclaje del agua.
• Uso racional de pesticidas, herbicidas, y nitratos en la agricultura.
• Uso de productos biodegradables, sobre todo de limpieza.
• Concesión y autorizaciones del uso del agua.

Medidas Correctoras

• Depurar las aguas residuales antes de devolverlas al receptor.
• Sanciones económicas, en cuantía que sea disuasoria, ya que a veces es más barato pagar la infracción que evitar la contaminación.
• Recarga artificial de acuíferos.
• Establecer canon de vertidos.
• Protección de acuíferos sobreexplotados.