Hidrogeología. Tema 7 DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS. Luis F. Rebollo. Luis F. Rebollo T7. CARACTERÍSTICAS AGUAS SUBTERÁNEAS

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1 Hidrogeología Tema 7 CARACTERÍSTICAS FÍSICOF SICO-QUÍMICAS DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS 1 T7. CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LAS AGUAS SUBTERÁNEAS 1. Características físicof de las aguas subterráneas. 2. Interacciones agua-terreno. Fenómenos modificadores. 3. Evolución hidrogeoquímica 4. Calidad 2 1

2 1. Características físicof Las aguas subterráneas son en realidad una disolución, cuyos constituyentes químicos y microbiológicos condicionan su utilidad para los distintos usos que potencialmente tienen. Los constituyentes presentes en las aguas subterráneas, bien disueltos o en forma coloidal, proporcionan un magnífico registro de la historia de estas aguas durante su transcurso por el medio hidrogeológico: desde su infiltración en el terreno, normalmente a partir del agua de las precipitaciones con una composición dada, hasta su salida al exterior, a través de manantiales o rezumes en áreas de descarga natural o por medio de extracciones o bombeos en pozos u otros sistemas de captación Características físicof La presencia de los constituyentes químicos en las aguas subterráneas se debe a varios factores: La naturaleza y composición de los materiales que atraviesan. El tiempo de residencia del agua en el subsuelo. Los procesos físico-químicos que se producen tanto en la zona no saturada como en la zona de saturación. La posible mezcla de diferentes tipos de agua. La existencia de yacimientos minerales La contaminación por actividades humanas,

3 1. Características físicof 5 1. Características físicof 6 3

4 1. Características físicof Los constituyentes químicos inorgánicos presentes en las aguas subterráneas se encuentran en estado de disolución: 7 1. Características físicof Constituyentes mayoritarios o principales (de 1 a ppm): Cationes: Ca 2+, Mg 2+, Na +, Aniones: Cl -, HCO 3-, SO 4 2- Coloides: SiO 2 Constituyen en torno al 90-95% de los sólidos totales. Constituyentes secundarios (de 0,01 a 10 ppm): Cationes: K +, Sr 2+, Fe 2+, B 3+ Aniones: CO 3 2-, NO 3-, F - Constituyentes menores (< 0,1 ppm): Br -, Li +, Al 3+, Mn 2+ Microconstituyentes (< 0,001 ppm) 8 4

5 1. Características físicof 9 1. Características físicof Otros constituyentes: Materia orgánica disuelta (ácidos húmicos y fúlvicos de la subzona edáfica) Carbono orgánico disuelto (entre 0,1 y 10 mg/l). Gases disueltos: N 2, O 2, CO 2 de origen atmosférico y edáfico en el agua de infiltración; y a veces SH 2, CH 4, y N 2 O por procesos bioquímicos en condiciones anóxicas. 10 5

6 1. Características físicof Los principales parámetros genéricos que expresan el grado de mineralización del agua son: Total de sólidos disueltos (TDS) (en mg/l ppm): Aguas subterráneas dulces: mg/l Aguas salobres: mg/l Aguas saladas: mg/l (mar: ~ mg/l) Salmueras: > mg/l Conductividad eléctrica (CE a 25 ºC) (en µs/cm): Capacidad del agua para conducir la corriente eléctrica. Mantiene una buena correlación con TDS y con otros índices (Cl -, SO 4 2-, Dureza total) Características físicof Mar Muerto, entre Israel, Cisjordania y Jordania, a 416 m bajo el nivel del mar. El agua tiene una concentración media de 370 gramos de sal por litro. 12 6

7 1. Características físicof Características físicof 14 7

8 1. Características físicof Otros parámetros genéricos relativos a las características fí de las aguas subterráneas son: ph: Grado de acidez/basicidad del agua. Suele oscilar normalmente entre 6,5 y 8 (salvo aguas subterráneas muy ácidas o muy alcalinas). Temperatura (T) (en ºC): Buen indicador del ambiente físico-químico en el interior de la zona saturada de los acuíferos. Aumenta en profundidad de acuerdo con el gradiente geotérmico. Las aguas subterráneas mantienen una escasa oscilación térmica anual, inferior a la de las aguas superficiales Características físicof 16 8

9 2. Interacciones agua-terreno. Fenómenos modificadores. Las concentraciones de los constituyentes químicos presentes en las aguas subterráneas dependen de: La disponibilidad de estos elementos en los suelos y rocas a través de los que circula el agua Las velocidades de reacción Las limitaciones geoquímicas en el interior de los acuíferos (en función de su P y T) Los fenómenos de contaminación antrópica La composición del agua subterránea en un punto y en un momento determinados dependen esencialmente de su historia previa (atmósfera, superficie, suelo, ZNS, ZS) y sus relaciones con otras aguas Interacciones agua-terreno. Fenómenos modificadores. Durante la infiltración del agua en el terreno y en su recorrido por el medio hidrogeológico se producen diversos fenómenos modificadores de su composición inicial: Reacciones de disolución y precipitación de especies minerales Disolución: desde la entrada del agua en el acuífero hasta que se alcanza el equilibrio de saturación. Disolución y precipitación dependen de ph, presión parcial de CO 2, T, presencia de otros iones disueltos,... Procesos de oxidación y reducción Predominan las condiciones reductoras, anóxicas, al perder el oxígeno inicial (condiciones oxidantes sólo en la parte más externa de la zona de saturación). Presencia de bacterias reductoras de sulfatos (Sporovibrio desulfuricans). 18 9

10 2. Interacciones agua-terreno. Fenómenos modificadores. Fenómenos de intercambio iónico y adsorción Esencialmente en las partículas coloidales de la fracción arcillosa de los acuíferos detríticos. Las principales reacciones de intercambio en aguas subterráneas son: Na + - Ca 2+, Na + - Mg 2+, K + - Ca 2+, K + - Mg 2+, que pueden provocar la alcalinización del agua. El intercambio Na + - Ca 2+ (el más frecuente en arcillas de tipo montmorillonítico) suele provocar además la reducción de la permeabilidad del terreno (ya que la sustitución del Ca 2+ por el Na + provoca un aumento global en el tamaño de la fase sólida Interacciones agua-terreno. Fenómenos modificadores

11 2. Interacciones agua-terreno. Fenómenos modificadores Interacciones agua-terreno. Fenómenos modificadores

12 3. Evolución hidrogeoquímica La composición química del agua subterránea depende en gran medida de su tiempo de contacto con los materiales del terreno: tanto más variará cuanto más lento sea el flujo (mayor la profundidad y menor la permeabilidad del medio) Evolución hidrogeoquímica 24 12

13 3. Evolución hidrogeoquímica Evolución hidrogeoquímica Secuencia de Chebotarev (1955): Válida para grandes cuencas sedimentarias (extensas y profundas) y con un importante contenido en depósitos detríticos. La secuencia análoga en la composición catiónica es: Ca 2+ Mg 2+ Na +...pero no es tan clara y es mayor el número de excepciones debido a los fenómenos de intercambio catiónico

14 3. Evolución hidrogeoquímica Evolución hidrogeoquímica ( mg/l) ( mg/l) ( mg/l) 28 14

15 3. Evolución hidrogeoquímica Evolución hidrogeoquímica 30 15

16 3. Evolución hidrogeoquímica Evolución hidrogeoquímica 32 16

17 4. Calidad Calidad 34 17

18 4. Calidad Calidad 36 18

19 4. Calidad Calidad Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano. Dada la importancia de este tema para la salud humana, se hace necesario el establecimiento a escala nacional de criterios de calidad del agua de consumo humano. Estos criterios se aplicarán a todas aquellas aguas que, independientemente de su origen y del tratamiento de potabilización que reciban, se utilicen en la industria alimentaria o se suministren a través de redes de distribución públicas o privadas, depósitos o cisternas. Se fijan parámetros y valores paramétricos (*) a cumplir en el punto donde se pone el agua de consumo humano a disposición del consumidor. Estos valores se basan principalmente en las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud y en motivos de salud pública aplicándose, en algunos casos, el principio de precaución para asegurar un alto nivel de protección de la salud de la población. (*) Valor paramétrico: nivel máximo o mínimo fijado para cada uno de los parámetros a controlar. ANEXO I Parámetros y valores paramétricos A. Parámetros microbiológicos Parámetro 1. Escherichia coli Valor paramétrico 0 UFC en 100 ml Notas 2. Enterococo 3. Clostridium perfringens (incluidas las esporas) 38 0 UFC en 100 ml 0 UFC en 100 ml 1 19

20 8. Boro 10. Cadmio 11. Cianuro 12. Cobre 13. Cromo 15. Fluoruro Suma de: 17. Mercurio 19. Níquel 4. Calidad B.1 Parámetros químicos 4. Antimonio 5. Arsénico 6. Benceno 7. Benzo(a)pireno 9. Bromato: A partir de 01/01/2009 De 01/01/2004 a 31/12/ , 1,2-Dicloroetano 16. Hidrocarburos Policíclicos Aromáticos (HPA) Benzo(b)fluoranteno Benzo(ghi)perileno Benzo(k)fluoranteno Indeno(1,2,3cd)pireno 18. Microcistina Parámetro Luis 20. Nitrato F. Rebollo Valor paramétrico 5,0 µg/l 10 µg/l 1,0 µg/l 0,010 µg/l 1,0 mg/l 10 µg/l 25 µg/l 5,0 µg/l 50 µg/l 2,0 mg/l 50 µg/l 3,0 µg/l 1,5 mg/l 0,10 µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l 1,0 µg/l 1 µg/l 20 µg/l 50 mg/l Notas Nitritos: Red de distribución En la salida de la ETAP/depósito 22. Total de plaguicidas 23. Plaguicida individual Excepto para los casos de: Aldrán Dieldrín Heptacloro Heptacloro epóxido 24. Plomo: A partir de 01/01/2014 De 01/01/2004 a 31/12/ Selenio 26. Trihalometa nos (THMs): Suma de: A partir de 01/01/2009 De 01/01/2004 a 31/12/2008 Bromodiclorometano Bromoformo Cloroformo Dibromoclorometano 27. Tricloroeteno+Tetracloroeteno Tetracloroeteno Tricloroeteno Parámetro Valor paramétrico 0,5 mg/l 0,1 mg/l 0,50 µg/l 0,10 µg/l 0,03 µg/l 0,03 µg/l 0,03 µg/l 0,03 µg/l 10 µg/l 25 µg/l 10 µg/l 100 µg/l 150 µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l 10 µg/l µg/l Notas 3 y 4 5 y 6 7 y 8 µg/l 6 4. Calidad B.2 Parámetros químicos que se controlan según las especificaciones del producto Parámetro 28. Acrilamida. 29. Epiclorhidrina 30. Cloruro de vinilo 51. Tritio Valor paramétrico 0,10 µg/l 0,10 µg/l 0,50 µg/l Notas C. Parámetros indicadores D. Radiactividad Parámetro 50. Dosis indicativa total 52. Actividad α total 53. Actividad ß resto Valor paramétrico 0,10 msv/año 100 Bq/l 0,1 Bq/l 1 Bq/l Notas 1 2 Parámetro 31. Bacterias coliformes 32. Recuento de colonias a 22 C A la salida de ETAP En red de distribución 33. Aluminio 34. Amonio 35. Carbono orgánico total 36. Cloro combinado residual 37. Cloro libre residual 38. Cloruro 39. Color 40. Conductividad 41. Hierro 42. Manganeso 43. Olor 44. Oxidabilidad 45. ph: Valor paramétrico mínimo Valor paramétrico máximo 46. Sabor 47. Sodio 48. Sulfato 49. Turbidez: A la salida de ETAP y/o depósito En red de distribución 40 Valor paramétrico 0 UFC En 100 ml 100 UFC En 1 ml Sin cambios anómalos 200 µg/l 0,50 mg/l Sin cambios anómalos mg/l 2,0 mg/l 1,0 mg/l 250 mg/l 15 mg/l Pt/Co µs/cm -1 a 20 C 200 µg/l 50 µg/l 3 a 25 C Índice de dilución 5,0 mg O 2 /l 6,5 Unidades de ph 9,5 Unidades de ph 3 a 25 C índice de dilución 200 mg/l 250 mg/l 1 UNF 5 UNF Notas 2, 3 y 4 2 y 3 5 y