Calidad de Aguas

Subterráneas

Calidad de Aguas Subterráneas

El agua es el solvente universal.

De las fuentes de agua para consumo, el agua subterránea es la que contiene más sólidos disueltos.

En aguas subterráneas no contaminadas la composición y concentración de las sustancias disueltas dependen de:

• la composición química de la precipitación

• las reacciones químicas y biológicas que ocurren en la en la superficie y el suelo

• la composición mineral de los acuíferos y capas confinantes por las que el agua fluye.

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La calidad del agua subterránea están definidas por las reacciones químicas y biológicas que ocurren en las zonas por las que el agua fluye.

Calidad de Aguas Subterráneas

Calidad de Aguas Subterráneas

Sustancia Fuente principal Efecto en el uso Límites para el consumo

(mg/L)

Bicarbonato (HCO3) y Carbonato

(CO3)

Productos de la disolución de rocas carbonatadas principalmente caliza (CaCO3) y dolomita (CaMgCO3), por agua conteniendo

dióxido de carbono.

Controla la capacidad del agua de neutralizar ácidos fuertes. Bicarbonatos de

calcio y magnesio se descomponen en vapor de agua caliente generando gases de CO2 corrosivos. En combinación con

calcio y magnesio causa dureza.

250

Calcio (Ca) y Magnesio

(Mg)

Suelos y rocas conteniendo en caliza, dolomita, yeso (CaSO4). Pequeñas cantidades

de rocas ígneas y metamórficas. Principal causa de la dureza. 25 - 50

Cloruro (Cl) Agua salada atrapada en los sedimentos, en

las costas por el contacto del agua salada con el agua dulce de los acuíferos.

En grandes cantidades, incrementa la corrosión y en combinación con sodio

otorga un sabor salado. 250

Fluoruro (F) Rocas sedimentaria e igneas. No es frecuente

encontrarlo.

En ciertas concentraciones reduce las caries, en concentraciones elevadas daña

el esmalte. 1

Hierro (Fe) y Manganeso

(Mn)

El hierro presente en la mayoría de suelos y rocas, el manganeso no es muy común.

Es censurado en el procesamiento de alimentos, tintes, cerveza y otras

industrias. 0.3 - 0.4

Sodio (Na)

De la misma fuente que el cloruro. En algunas rocas sedimentarias, y en cantidades

pequeñas por el intercambio de calcio y magnesio por sodio de los materiales de los

acuíferos.

En grandes concentraciones, puede afectar personas con problemas cardiacos,

hipertensión. En presencia de calcio y magnesio puede ser perjudicial para

algunos cultivos.

200

Sulfato (SO4) Yeso, pirita (FeS) y otras rocas que contienen

azufre (S).

En ciertas concentraciones otorga al agua un sabor amargo y en altas

concentraciones tiene un efecto laxante. 250

Constituyentes inorgánicos comúnmente disueltos que pueden afectar el uso del agua.

Características del agua que afecta su calidad.

Característica Causa principal Efecto Observación

Dureza Calcio y magnesio

disuelto en el agua

Calcio y magnesio combinado con el jabón provoca un precipitado

insoluble dificultando la formación de espuma. La dureza afecta la

idoneidad del agua en la industria del papel y textil.

Dureza como mg/l de CaCO3 0 - 60: Blanda

61 - 120: Mod. Dura 121 - 180: Dura > 180: Muy dura

pH Disociación de

ácidos y bases en el agua

El pH es la medida de las características reactivas del agua. Valores menores a 4 indican agua

corrosiva y tiende a disolver metales. Valores mayores a 8.5

tienden a formar sarro.

Valores de pH <7: ácido 7: neutro >7 básico

Conductividad eléctrica específica

Sustancias que forman iones cuando son

disueltas en agua

La mayoría de sustancias disueltas se disocian en iones que pueden conducir la electricidad. Mientras

mayor la conductividad más mineralizada estará el agua

Se puede expresar en: microomhnios/cm3 a una

temperatura de 25°C

Solidos disueltos totales

Sustancias minerales

disueltas en agua

Agua que contiene <500 mg/L se puede utilizar para uso doméstico

y procesos industriales.

<1000: Dulce 1000-3000: Lig. salina

3000-10000: Mod. salina 10000-35000: Salada

Contaminación de las

Aguas Subterráneas

Contaminación de aguas subterráneas

La contaminación recibe una contaminación creciente por los organizamos reguladores y la población.

Se ha encontrado problemas de contaminación más distribuidos de lo que se hubiera pensado años atrás. Toda actividad tiene un impacto y una potencial contaminación.

La purificación de sistemas de aguas subterráneas pueden requerir centurias y grandes cantidades de dinero. Es imperativo que la contaminación del agua subterránea por sustancias nocivas sea evitada en lo posible.

Contaminación de aguas subterráneas

La mayoría de la contaminación proviene de:

• la disposición de residuos

• excavaciones de baja profundidad incluyendo pozos sépticos

• pozos profundos y minas

• el uso de fertilizantes y otros agroquímicos

• derrames en tanques de almacenamiento y tuberías, entre otros.

La magnitud de la contaminación depende del tamaño del área afectada, la cantidad de contaminante, la composición mineral y características hidráulicas del suelo y el efecto que tenga en el uso de las aguas subterráneas.

Casi todas las sustancias son solubles en el agua, y algunas son muy tóxicas en cantidades diminutas.

Por ejemplo en el siguiente cuadro se muestra los límites máximos permisibles de sustancias inorgánicas en el agua de consumo humano.

Reglamento de la Calidad de Agua para Consumo Humano - DS N° 031-2010-SA

Parámetro Concentración

(mg/L)

Arsénico 0.01

Bario 0.7

Cadmio 0.003

Cromo 0.05

Plomo 0.01

Mercurio 0.001

Nitrato 50

Selenio 0.01

Contaminación de aguas subterráneas

La densidad de una sustancia líquida afecta el movimiento del agua subterránea. La densidad de los contaminantes va desde una densidad menor como la del petróleo, a densidades mayores como la del agua salobre y otras sustancias.

Las sustancias con menor densidad que el agua tienden a acumularse en la parte superior de la zona saturada, si fuera petróleo, este es inmiscible y se esparciría en todas las direcciones en una fina capa en la superficie. Las sustancias más densas tienden a moverse hacia la parte inferior en una capa confinante.

Contaminación de aguas subterráneas

Contaminación de aguas subterráneas

La composición mineral y las características físicas del suelo y rocas por los que el agua fluye pueden afectar a los contaminantes de distintas maneras. Si un contaminante entra al flujo subterráneo por un punto, este será dispersado longitudinalmente y lateralmente en materiales granulares, entonces su concentración disminuirá en la dirección del flujo.

Las concentraciones de las sustancias orgánicas y otras biodegradables tienden a caer por la oxidación y la acción bacteriana en la zona no saturada. Algunos materiales como las arcillas y materia orgánica pueden absorber metales en cantidades traza y con ello reducir su movimiento en el agua subterránea.

Contaminación de aguas subterráneas

Las sustancias disueltas se mueven con el agua, excepto cuando son retrasadas o inmovilizadas por adsorción.

Por lo tanto, el movimiento de los contaminantes tiende a ser a través de las zonas más permeables, lo más lejano su punto de origen de un área de descarga, lo más profundo que pueda penetrar en el sistema de aguas subterráneas.

Contaminación de aguas subterráneas

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La contaminación del agua subterránea puede evitarse si se selecciona adecuadamente los sitios en los que se hará la disposición de residuos, siguiendo los siguientes criterios:

1. Presente un espesor considerable de material no saturado que contenga arcillas y/o material orgánico.

2. Las áreas estén lo más cercano posible a los lugares de descarga natural de las aguas subterráneas.

3. Lugares donde no ocurra escorrentía superficial, y exista una mínima capacidad de infiltración de la superficie.

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Selección de sitios de disposición de residuos debe considerar: zona no saturada, peligro de inundación, zona de descarga, escorrentía e infiltración.

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Temperatura de las

Aguas Subterráneas

Temperatura del agua subterránea

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La temperatura del agua subterránea es una de sus características más útiles.

Ésta responde a variaciones estacionales en el calor del sol recibido por la superficie y por el movimiento del calor al interior de la Tierra.

Esto provoca que exista una fluctuación estacional de la temperatura del agua subterránea a profundidades de 10 a 25 metros. La fluctuación es mayor cerca a la superficie, variando desde 5°C a 10°C.

En la zona afectada por la fluctuación estacional, el promedio anual de temperatura del agua subterránea es 1°C o 2°C mayor que el promedio anual de temperatura del aire. Consecuentemente, se puede preparar un mapa de temperaturas del agua subterránea a partir de la temperatura ambiental.

Mapa de temperaturas aproximadas del agua subterránea a lo largo de EEUU.

Temperatura del agua subterránea

El movimiento de calor al interior de la Tierra causa un incremento de la temperatura del agua subterránea con la profundidad. Este incremento es referido como el gradiente geotérmico que va desde 1,8°C cada 100m, en áreas superpuestas por gruesas capas de roca sedimentaria, hasta 3.6°C cada 100m, en áreas con actividad volcánica reciente.

El efecto del gradiente geotérmico no se da en el área afectada por las fluctuaciones estacionales de temperatura.

Temperatura del agua subterránea

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Efecto de los Pozos en la

Calidad del Agua Subterránea

Efecto de los pozos

El deterioro en la calidad del agua puede ser resultado de cambios en la calidad del agua del acuífero o cambios en el pozo. El deterioro biológico y químico está asociado al acuífero mientras que el deterioro físico se relaciona más a la instalación de pozos.

Los parámetros biológicos y químicos pueden ser evaluados antes de ubicar el pozo para saber si cumple con los estándares de agua de abastecimiento, y si no definir que tratamiento es requerido.

Efecto de los pozos

El deterioro en la calidad biológica se refiere a la presencia de agentes bacterianos o virus asociados a los desechos humanos y animales.

Este deterioro esta relacionado a la conexión entre la zona superficial y la zona abierta por el pozo, la cual es el espacio anular entre el casing y el acuífero.

Para evitar la contaminación de los pozos, este espacio anular debe ser llenado con hormigón desde la superficie hasta una profundidad mínima de 6m.

Efecto de los pozos

El deterioro en la calidad química se asocia a la presencia de sustancias disueltas en el pozo de abastecimiento a concentraciones no deseadas.

El bombeo de pozos causa convergencia del agua de distintas direcciones, si alguno de los flujos contiene alta concentración de una sustancia, después de un periodo de tiempo, esta concentración aumenta. Las sustancias más comunes que aumentan su concentración son NaCl y NO3, excepto si el pozo está cercano a una zona de residuos líquidos ya que estas sustancias son las utilizadas en los procesos industriales.

Efecto de los pozos

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El deterioro en la calidad física se asocia a cambios en la color, sabor y temperatura. Un cambio en el color se debe al incremento gradual o súbito de partículas de roca en el agua. Si se trata de arcillas, el agua se torna turbia y azulada. El tamaño de las partículas depende de la velocidad con que sedimentan. Si sedimentan lentamente, estas son arcillas, si lo hacen rápidamente son arenas. La aparición gradual de partículas indica que el material granular fino no fue adecuadamente removido de la zona adyacente al pozo durante su periodo de producción. Esto puede provocar que las partículas migren al pozo y provoquen un colapso en la pantalla o una ruptura del casing.

Efecto de los pozos

Acciones correctivas a

cambios en la calidad del agua

Cambio en la Calidad

Causa del Cambio Acción Correctiva

Biológica

Movimiento de agua contaminada de capas

superficiales hacia el espacio anular.

Sellar el espacio anular con hormigón u otro material

impermeable y hacer una pila a los alrededores para desviar la

escorrentía superficial

Química

Movimiento de agua contaminada hacia el pozo de la superficie o de acuíferos poco

profundos.

Sellar el espacio anular. Si esto no elimina la contaminación, extender el casing a una mayor profundiad

(plegando un casing de menor diámetro al casing original).

Ascenso de agua de zonas con agua de baja calidad

Reducir la velocidad de bombeo y/o sellar la parte baja del pozo

Física

Migración de partículas de roca en el pozo a través de la pantalla

o fracturas penetradas por los pozos abiertos.

Quitar la bomba y desarrollar nuevamente el pozo.

Colapso de la pantalla o ruptura del casing

Quitar la pantalla, y si es posible, instalar una nueva. Instalar un

casing de menor diámetro dentro del casing original.

Gracias por su interés en este tema

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