Aguas subterráneas y recarga artificial de acuíferos: la experiencia de Sant Vicenç dels Horts J. Carrera 1*, C. Valhondo 1, C. Ayora 1, M. Barbieri 1, K. Nödler 2, T. Licha 2, M. Köck-Schulmeyer 1, M. López de Alda 1, D. Barcelo 1, M. Hernandez 3 y M. Huerta 4 1 Inst. de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC) 2 Geoscience Center of the University of Göttingen. 3 CETAQUA, 4 Laboratori Area Metropolitana de Barcelona (AMB)
Objetivo y contenido Doble objetivo: (1) convenceros de que la recarga artificial es necesaria y (2) explicar resultados sobre eliminación de contaminantes en una balsa con barrera reactiva permeable Pq necesitamos recarga artificial? Control redox La balsa de Sant Vicenç dels Horts La barrera reactiva La balsa y sus bichos Resultados Discussion and conclusions
Cuando veáis vegetación frondosa y agua, pensad en plantas malcriadas y AASS
Summary Cierto, siempre, incluso en ambientes áridos 4
Motivación: Un buen río necesita buenos acuíferos Condiciones naturales Acuifero sobreexplotado Desaparece bosque de ribera Rio ganador ricas reacciones bioquímicas Rio perdedor (se seca en sequía) Se pierden estas funciones 1. Los acuíferos alimentan los rios 2. Dan persistencia al ciclo hidrológico 3. Alimentan los ecosistemas acuáticos, 4. Que eliminan la mayoría de los contaminantes. La recarga artificial es necesaria para restaurar los rios
Desconectado de su aluvial, un río no es río, es un canal Acuifero sobreexplotado Y con recarga artificial Se vuelve mas natural Desaparece bosque de ribera Rio perdedor (se seca en sequía) Rio ganador ricas reacciones bioquímicas Nos podemos imaginar renaturalizando el agua de las EDAR y recuperando masas de agua? Cuánto? Calidad? Impacto sobre ciclos hidro-bio-geo-químicos?
La recarga artificial mejora la calidad del agua Filtración Degradación. Procesos Redox Adsorción
Why redox control important? Control metal mobility Many immobile when sulphide present Some (e.g., Fe, Mn) immobile in aerobic conditions Some immobile in reducing conditions (e.g. U) Control degradation of organic matter Highly reducing conditions allow eliminating some recalcitrant compounds That are not eliminated in normal treatment Unpredictable health effects
Redox conclusions Recharging water with some organic matter is excellent!, Redox state evolution is understood! BUT Can it be controlled? What is actually eliminated? ENSAT project Batch tests Sant Vicenç basin
Ensayos batch Mezclar agua, suelo, contaminantes y aceptadores de electrones que aseguren un estado redox dado. Se hace en varias botellas para irlas desmontando en momento diversos e ir deduciendo cómo se degradan los contaminantes
C [mm], ph Eh [mv] C [mm] Ensayos Batch: Química general Bajan Mat. Org. Nitrato Eh Magnesio Calcio 10 7.5 5 2.5 0 10 7.5 5 2.5 0 0 1 10 100 400 0.1 time [d] 0 1 10 100 time [d] 200 0 DOC NO3- NO2- Mn Fe Alk Suben Alcalinidad Nitrito (transit) Ca K Mg Na ph Eh
C/Co [%] Efectivamente degradación dependiente del estado redox Atenolol 100 10 1 NO3-red experim. Fe-red experim. SO4-red experim. Natural Condition experim. Mn-red experim. LDet ABIOTIC experim. Y los compuestos mas recalcitrantes se han diseñado para no degradarse en condiciones aerobias. 0.1 Por tanto, busquemos diversos estados redox. 0 50 100 150 200 250 Time [d]
La balsa de Sant Vicenç Sant Vicenç Sant Feliu Sedimentation Basin Infiltration Basin
Propuesta recargar aguas residuales con una capa reactiva en el lecho de la balsa Capa rica en materia orgánica (compost vegetal con arena) La arena asegura durabilidad, estabilidad y pemeabilidad La materia orgánica libera carbono orgánico disuelto (para generar condiciones reductoras) y adsorbe contaminantes orgánicos neutros. Añadir arcilla para adsorber compuestos orgánicos catiónicos Añadir Fe(III) para adsorber compuestos orgánicos aniónicos
Close up (July, 2011)
Close up (July, 2011)
La balsa de cerca (Julio, 2011)
La balsa de cerca (Julio, 2011)
La balsa de cerca (Julio, 2011)
Monitoring Bsv-1: blanco Cc1 y Cc2 Cc2 Bsv-8 s multinivel Bsv- 2 Cc5 Bsv- 5
El estado redox varía espacial y temporalmente!
Degradación DOC Manganeso reducción Control Efectivo Estado Redox Agua inf. Barrera reactiva Cápsulas succión ZNS Muestreo pozos Acuifero Nitrato reducción Ferro reducción
Eliminación de contaminantes Atenolol Cetrizina Sin capa Gemfibrozil Con capa Carbamezapina
Bueno, no todos Se ralentiza la eliminación de compuestos que se degradan en condiciones aeróbicas ( ya se degradarán!) Menor eliminación durante segundo año, cuando creció menos vegetación debido a recarga continua
Resumen Desconectado de su aluvial, un río no es río, es un canal Y con recarga artificial, se vuelve más natural El método propuesto (barrera reactiva en el lecho de la balsa con arena, compost vegetal, arcilla, y Fe(III)) es barato, fácil y efectivo (mejora la eliminación de los compuestos recalcitrantes).