3.2. Transporte de contaminantes en el agua subterránea 3.2.1 Advección Proceso por el que los solutos son transportados por el movimiento de la masa de agua Ley de Darcy dh Q dh Q = AK K v dl D A = dl = K dh dl Q caudal A sección K permeabilidad dh/dl gradiente hidráulico
Sin embargo el caudal no pasa a través de toda la sección, sino por los poros SECCIÓN DE LA COLUMNA v v D a = = m e K m e dh dl v D Velocidad de Darcy v a Velocidad real del agua m e porosidad eficaz
740 m.s.n.m 760 m.s.n.m 780 m.s.n.m
3.2.2. Dispersión mecánica y difusión molecular Dispersión mecánica
Difusión molecular Debido a diferencias de concentración Se produce incluso en ausencia de movimiento Primera Ley de Fick F = -D m ( C/ x) D m Coef. de difusión en líquidos D D* = ω D * Coef. de difusión aparente en m medios porosos W: factor entre 0,01 y 0,5 Segunda Ley de Fick C t = D * 2 C 2 x
Dispersión y difusión se pueden agrupar en un único parámetro D l = D * + D D l Coef. de dispersión hidrodinámica Si el movimiento del agua es rápido D l D Si el movimiento del agua es muy lento D l D*
El coeficiente de dispersión hidrodinámica es un parámetro muy difícil de medir. Factor de Escala Otro factor muy importante es la heterogeneidad Los acuíferos raramente son homogéneos El contaminante se transporta a través de las zonas más permeables
3.2.3. Transporte de sustancias reactivas Efecto de retardo en el avance del contaminante R f v a = = 1 v c + ρ b m K d R f factor de retardo v a velocidad agua v c velocidad de contaminante ρ b densidad aparente m porosidad Con m entre 0,20 y 0,40 y ρ b entre 1,6 y 2,1: R f varía entre 1+ 4K d y 1 + 10K d K d = 1 R f = entre 5 y 11 K d = 100 R f = entre 400 y 1000
En el caso de que sean varios los contaminantes con distintos K d pueden viajar a distintas velocidades. Reacciones reversibles, si fluye agua limpia por el acuífero el terreno puede devolver el contaminante al agua
3.2.4. Transporte de sustancias degradables Retardo en el avance del contaminante RESUMEN PROCESOS
3.2.5. Ecuación general de transporte de masas (en una dimensión) C t = D 2 x C v C x x x ± 2 r m Modelos matemáticos para su resolución
3.3. Casos especiales 3.3.1. Transporte en medios fracturados
3.3.2. Transporte de fluidos inmiscibles en el agua LNAPLs (Light) NAPLs (Non Aqueous Phase Liquids) DNAPLs (Dense) LNAPLs
DNAPLs
CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS - Introducción - Contaminación de origen urbano - Contaminación de origen agrícola - Contaminación de origen industrial
Vertido en superficie Vertido en ZS Vertido en ZNS
Contaminación de origen urbano Residuos sólidos urbanos: M.O., condiciones reductoras, metales microorganismos patógenos.
Aguas residuales urbanas: Contaminación de origen agrícola Contaminación difusa o extensa Fertilizantes Sales minerales, M.O., microorganismos patógenos, NH 4+, NO 2-... Compuestos de N, P y K P y K son poco móviles, la forma de N más estable en el suelo son los NO 3- muy móviles Principal causa de la contaminación de las aguas subterráneas Estratificación vertical de las concentraciones Variaciones estacionales en los contenidos de nitratos
Pesticidas Amplia gama de compuestos, plaguicidas, herbicidas, fungicidas, etc Importancia del K d, contenido en M.O. del medio, persistencia, toxicidad, etc.
Aumento de la salinidad: Sulfatos, cloruros, sodio, etc. Problemas en el suelo o en el acuífero Contaminación ganadera Purines Altos contenidos en M.O., coliformes, nitritos, etc. Contaminación de origen industrial Fugas en conductos, accidentes, almacenamientos de materias primas, eliminación de residuos sólidos y líquidos, etc. Fuentes puntuales Gran variabilidad
DESCONTAMINACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS Medidas muy costosas, lentas y complejas Tres posibilidades: Medidas de contención y aislamiento del contaminante Métodos de extracción del contaminante Métodos de destrucción in situ del contaminante
MEDIDAS DE CONTENCIÓN Y AISLAMIENTO Muros impermeables (cementos, bentonitas) Sellado y drenajes superficiales
Controles hidrodinámicos (barrera de bombeo o inyección) Estabilización y solidificación METODOS DE EXTRACCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN Excavación y tratamiento ex situ Bombeo y tratamiento
Métodos de intercepción
Extracción del vapor del suelo o ventilación del suelo (soil venting)
Inyección de aire en la Zona Saturada (air stripping)
METODOS DE DESTRUCCIÓN IN SITU DE LA CONTAMINACIÓN Se basan en favorecer la degradación de los contaminantes: Biodegradación intrínseca Bioventing Diferencias entre bioventing y soil venting Factores más importantes: Tª, ph, nutrientes
Degradación química abiótica Barreras reactivas Zona permeable Penacho de contaminación Retención de metales pesados Degradación orgánica Agua subterránea descontaminada Barrera reactiva Estrato impermeable