VULNERABILIDAD DE ACUÍFEROS Y RIESGO DE CONTAMINACIÓN. MÉTODOS DE VALORACIÓN

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1 Clase.11 Pág. 1 de.11. VULNERABILIDAD DE ACUÍFEROS Y RIESGO DE CONTAMINACIÓN. MÉTODOS DE VALORACIÓN Introducción El término Vulnerabilidad a la contaminación de las aguas subterráneas fue introducido por Margat a finales de los años 60 basándose en el hecho que la zona no saturada del acuífero y el suelo edáfico proporcionan normalmente un cierto grado de protección a las aguas subterráneas frente a contaminantes de origen tanto natural como antrópicos. Existe una cierta indefinición del término vulnerabilidad que ha producido, en algunos casos, una vulgarización del término (Custodio, 1995). Desde un punto de vista general (que también puede ser atribuible a otros elementos ambientales como el aire, o el mar, por ejemplo) podría definirse la vulnerabilidad como la sensibilidad (o susceptibilidad) que tiene un determinado medio, incluido en un determinado territorio, frente a los impactos de origen natural o antrópico. Así, por ejemplo, es usual hablar de vulnerabilidad de los acuíferos de una zona determinada frente a la contaminación de hidrocarburos, o a la vulnerabilidad de los ecosistemas litorales del mar mediterráneo en un sector determinado frente a las actividades turísticas, etc. La principal utilidad del concepto de vulnerabilidad es que es susceptible de ser representada en mapas temáticos, a escalas muy diversas. Dichos mapas dividen el territorio y permiten definir la "aptitud" de una u otra zona para una determinada actividad, es decir, son mapas que definen usos u objetivos muy concretos. De todas formas, el concepto de vulnerabilidad también puede ser utilizado para la evaluación de las diferentes alternativas de trazado o de ubicación de proyectos. En España, existen experiencias de este tipo desde 1976, en que el ITGE publicó el primer Mapa de Vulnerabilidad a la contaminación de los mantos acuíferos (E 1:00000) o los mapas 1:50000 de orientación al vertido de residuos sólidos. Con posterioridad, las diferentes Comunidades autónomas han publicado cartografía de vulnerabilidad de los acuíferos muy diversa, destacando el realizado por la Comunidad de Navarra en 1982 orientado a la contaminación de las aguas subterráneas de forma genérica, o el realizado por

2 Clase.11 Pág. 2 de la Comunidad Valenciana en 1998, orientado a la contaminación de las aguas subterráneas por actividades urbanísticas Vulnerabilidad de los acuíferos Desde un punto de vista general (que también puede ser atribuible a otros elementos ambientales como el aire, o el mar, por ejemplo) podría definirse la vulnerabilidad como la sensibilidad (o susceptibilidad) que tiene una determinado medio, incluido en un determinado territorio, frente a los impactos de origen natural o antrópico. Sin embargo, en hidrología subterránea la vulnerabilidad puede concretarse más separándola entre 2 términos: Vulnerabilidad natural y Vulnerabilidad específica. Vrba y Zaporozec (1994) definen la Vulnerabilidad natural o intrínseca de los acuíferos como la suma de una serie de atributos o características del mismo que son: El suelo, La zona no saturada, Los parámetros hidráulicos del acuífero y La recarga, que controlan la aptitud del acuífero para hacer frente a un impacto indeterminado y su capacidad de autorestauración. Los mismos autores definen la Vulnerabilidad específica como la aptitud del acuífero para hacer frente a un tipo de contaminante/impacto en concreto, dentro de un contexto coyuntural (socioeconómico) específico. A diferencia que en el caso anterior, los parámetros que miden esta vulnerabilidad están además definidos por el impacto. La vulnerabilidad natural se suele calcular y expresar en términos hidrogeológicos, como por ejemplo, la profundidad del nivel freático, permeabilidad, etc. Por el contrario, la vulnerabilidad específica del agua subterránea suele expresarse en términos de riesgo frente a un determinado impacto. El riesgo mide la aptitud de dicho impacto para que produzca un efecto. En función de los atributos anteriores, se observa que la vulnerabilidad natural de un acuífero se incrementa cuanto menor es su capacidad de atenuación del impacto y cuanto mayor es su accesibilidad. Profundizando más, dichos atributos pueden desglosarse en los siguientes grupos de parámetros:

3 Clase.11 Pág. 3 de A) Las características geológicas del acuífero: litología, porosidad primaria, tipo y grado de fracturación. B) Los parámetros hidráulicos del acuífero: su conductividad hidráulica y su transmisividad. C) El régimen de recarga del acuífero: tanto en sus aspectos cuantitativos como de localización espacial; extensión y magnitud. D) La existencia, continuidad o el grosor de su zona no saturada y en caso de existir, las características hidrogeológicas y composicionales de los niveles suprayacentes o el suelo. Existe un tercer término, la "peligrosidad", que mide el riesgo asociado únicamente a la salud humana. Por ejemplo, el riesgo de contaminación de un acuífero aluvial, libre y de bajo espesor no saturado (por tanto, a priori, muy vulnerable) por vertido de aceites industriales con PCB's puede ser elevado y sin embargo no ser considerado peligroso si se sabe que el acuífero no va a ser explotado. Este es un concepto discutible, ya que es difícil prever que el acuífero no vaya a ser explotado más allá de lo que dure la capacidad de degradación del contaminante o el tiempo de tránsito del mismo hasta una posible zona de descarga. La vulnerabilidad específica suele expresarse en base a los siguientes parámetros, diferenciados entre principales y secundarios (Tabla.18). Parámetros principales Parámetros secundarios Usos del suelo Tiempo de residencia de cada contaminante en el acuífero Densidad de población Tiempo de tránsito de los contaminantes en la zona no saturada Capacidad de atenuación/autodepuración del suelo en relación con cada contaminante en concreto Características de transporte de cada contaminante- coeficiente de partición (Kd) o vida media Existencia o no de recarga artificial Existencia o no de sistemas de irrigación Tipo de drenaje Tabla.18. Parámetros de valoración de la vulnerabilidad específica (Vrba y Zaporozec, 1994).

4 Clase.11 Pág. 4 de Y en general, se considera que un contaminante presenta un mayor riesgo de contaminar un acuífero (en función del gradiente hidráulico existente) cuanto mayor sea su concentración, movilidad y persistencia en el medio. Los factores que cuantifican la vulnerabilidad específica engloban (a diferencia de lo que ocurría en el caso de la vulnerabilidad natural, donde los factores son generalmente muy poco modificables) a los aspectos más dinámicos y variables que pueden darse en un sistema acuífero, como el tiempo de tránsito a través de la zona no saturada, las características concretas de cada contaminante, el tiempo de permanencia en un acuífero o el uso del territorio. La vulnerabilidad específica puede medirse respecto a un solo factor o respecto a determinados grupos de ellos (que, en este caso, suelen tener comportamientos muy similares). En el primer tipo, la representación de la vulnerabilidad suele tener la forma de una sola representación cartográfica, mientras que en el segundo suelen presentarse los resultados en forma de series de mapas temáticos, atlas, o mediante mapas de factores, etc. Del mismo modo puede estudiarse la vulnerabilidad asociada al recurso hídrico de un acuífero de forma integral o, bien dirigirse al estudio de la vulnerabilidad asociada a la protección de la fuente o pozo de donde se obtiene el agua Métodos de evaluación de la vulnerabilidad de los acuíferos La vulnerabilidad puede medirse de diversas formas, en función básicamente del objetivo a alcanzar y de los recursos o medios disponibles. En una primera aproximación, se considera a los acuíferos libres granulares y a los acuíferos carbonatados cársticos como los grupos más vulnerables frente a un contaminante potencial. Los primeros, en base a su relativamente pequeña capacidad de autodepuración del terreno (si el espesor de la zona no saturada no es muy elevado). Es importante destacar que la posición local del nivel freático en este tipo de acuíferos condiciona su grado de vulnerabilidad. En el caso de un acuífero cárstico, su alta vulnerabilidad natural se atribuye a su relativamente elevada velocidad de circulación del agua subterránea y su escasa interacción contaminante-roca, lo que provoca una elevada capacidad de propagación en el medio.

5 Clase.11 Pág. 5 de Con el objetivo de sistematizar y acotar las consideraciones anteriores se han ido desarrollando diversos métodos de cartografía y evaluación de la vulnerabilidad, que no tienen porque excluir los que se elaboren de forma específica, honesta y rigurosa para solucionar un determinado problema en un proyecto. El método más conocido es el denominado DRASTIC (Allet et. Al., 1987) o CRIPTAS (en su versión castellanizada). El método DRASTIC es un sistema estandarizado para evaluar el potencial de contaminación a partir de las características hidrogeológicas del territorio. D = depth, profundidad R = recharge, recarga A = aquifer media, acuífero S = soil media, suelo T = Topography I = impact of the vadose zone media, Zona no saturada C = Conductivity hydraulic, permeabilidad A cada factor (letra) se le asigna un rango y una puntuación (P) creciente cuanto mayor posibilidad de contaminación exista. A cada rango, un panel de expertos le ha asignado un peso (W) de 1 a 5, según el grado de significación que tiene dicho rango en la zona de estudio. La suma de cada uno de los productos nos da un número, que es el que se denomina Índice DRASTIC. Índice Drastic (ID) = Di*Rd + Ri*Rr + Ai*Ra + Si*Rs + Ti*Rt + Ii*Ri + Ci*Rc Las tablas de evaluación son las siguientes: Fact or Peso contaminaciones por plaguicidas Peso contaminaciones en general C 2 3 R 4 4 I 4 5 P 5 5 T 3 1 A 3 3 S 5 2 Tabla.19. Peso atribuido a cada uno de los factores

6 Clase.11 Pág. 6 de Para la conductividad Rango (m/d) Valor hidráulica (C.) 0, > Para la recarga neta (R.) Rango (mm) Valor > Para la zona no saturada (I) Litología Valor Limo-arcilla Pizarras Calizas masivas Areniscas Basaltos Calizas carstificadas Arenas y gravas Profundidad del nivel Rango (m) Valor piezométrico (P) 0-1,5 1, > Topografía (T) Rango (% pendiente) Valor > Propiedades del acuífero (A) Litología Valor Pizarras masivas Metamórficas/Ígneas Metam/Ign. Alteradas Calizas masivas Areniscas masivas

7 Clase.11 Pág. 7 de Areniscas/calizas en capas Arenas y gravas Basaltos/Ígneas fracturadas Calizas carstificadas 2-9- Tipo de Suelo (S) Rango Valor Fino o ausente Gravas Arenas Turba Arcillas agregadas Margas arenosas Margas Margas limosas Margas arcillosas Mantillo vegetal Arcillas no agregadas Tabla.20. Rangos y valores de la vulnerabilidad del método DRASTIC. El método DRASTIC ha sido fundamentalmente usado para realizar zonificaciones regionales de la vulnerabilidad, por lo que sus autores recomiendan que el área mínima de uso del índice sea de 0,4 km 2. Sin embargo, existen modificaciones de dicha metodología aplicadas áreas menores, e incluso al análisis del impacto sobre las aguas subterráneas de obras lineales (Martínez et al., 1998). Existen otros métodos menos sofisticados, que permiten una solución más rápida y más local (aunque menos exacta, al menos en términos numéricos que el DRASTIC) a la valoración de la vulnerabilidad de los acuíferos.

8 Clase.11 Pág. 8 de Figura.25. Análisis de la vulnerabilidad según el método GOD (Foster e Hirata, 1988) Entre estos puede citarse el siguiente método, para el análisis de vulnerabilidad y de riesgo de contaminación del agua subterránea de un punto (por ejemplo, de un pozo) frente a determinadas instalaciones. Los parámetros utilizados son la permeabilidad, el espesor no saturado, la absorción sobre la capa acuífera (expresado en función de la litología local), el gradiente local del acuífero y la distancia horizontal a la zona vulnerable o el método GOD de Foster e Hirata (1988) que se basa únicamente en tres parámetros, tipo de acuífero, profundidad del nivel freático y litología. ASPECTOS ESPECÍFICOS DE LA VULNERABILIDAD EN MEDIOS CARBONATADOS. Los medios carbonatados y entre estos, los medios carstificados presentan aspectos diferenciados del resto de acuíferos que obligan a que los parámetros utilizados para evaluar su vulnerabilidad puedan ser diferentes al de los modelos generales expuestos con anterioridad.

9 Clase.11 Pág. 9 de La vulnerabilidad de estos medios va íntimamente ligado al desarrollo o no de una red cárstica, que provoca la existencia de una porosidad dual o incluso triple, donde coexisten la porosidad primaria de la roca, la porosidad secundaria, de origen sedimentario o estructural y una tercera porosidad, con un cierto control de la anterior, donde se desarrollan los conductos cársticos. Del mismo modo es frecuente encontrar diversos niveles piezométricos, a favor del desarrollo de distintos niveles del carst, generados a partir de sucesivos movimientos eustáticos o simplemente, la existencia de un carst superficial (epicarst) cercano a la superficie del terreno, con una gran permeabilidad, pero relativamente baja capacidad de almacenamiento, que en grandes extensiones está separado verticalmente del carst regional, más profundo y que puede involucrar mayores volúmenes de agua subterránea. El epicarst y el carst profundo pueden estar localmente conectados por conductos verticales (simas, avencs), que pueden tener grandes diámetros y por tanto, constituyen zonas con flujos preferenciales de entrada, o a través de la roca carbonatada sin carstificar, a favor de un flujo difuso y lento, propio de un medio de baja permeabilidad. El no contemplar dicha complejidad condiciona la efectividad del establecimiento de cartografías de vulnerabilidad, así como los métodos usuales de valoración. Por ello se han desarrollado métodos específicos, como el EPIK (SAEFL, 1998), que considera dichos aspectos. Así, de forma sintética, en un medio de este tipo es posible establecer un conjunto mínimo de cuatro factores principales (SAEFL, 1998; Daly et al., 2002). A) Materiales geológicos por encima del acuífero carbonatado, donde es posible distinguir la posible existencia de: suelos, zona no saturada no consolidada, roca fracturada sin carstificar y zona cárstica no saturada. B) Grado de concentración del flujo hídrico: que controla el tipo de infiltración que tiene lugar, pudiendo existir dos casos extremos; infiltración difusa a través de los estratos suprayacentes, sin significativas concentraciones del flujo, o bien infiltración concentrada en zonas preferenciales como dolinas o sumideros superficiales, o el desarrollo del epicarst.

10 Clase.11 Pág. de C) Factor de desarrollo de la red cárstica: donde se han diferenciado aquellas redes que presentan un baja capacidad de conexión hidráulica de la red de aquellas que muestran una elevada y rápida capacidad de drenaje del acuífero. El segundo caso normalmente implica un desarrollo extensivo de la carstificación. D) Por último, la frecuencia, duración e intensidad de los eventos de recarga deben de ser considerados de forma específica en medios acuíferos de este tipo. De todas formas, dicho factor debería de considerarse en aquellas zonas donde la extensión areal o las diferencias topográficas o climáticas permitiesen una zonificación de dicho parámetro.