1. Un recurso escaso El agua es un recurso precioso y escaso. Dadas las necesidades del desarrollo económico, es muy probable que el agua siga siendo un recurso escaso en el futuro. El agua superficial constituye solo una pequeña fracción de la cantidad total de agua dulce. Por lo tanto, las sociedades recurren cada vez más a las aguas subterráneas para satisfacer la demanda de agua dulce. Si bien la cantidad de bombeo de agua subterránea está relacionada con el tema de la sostenibilidad (Ponce 2007), la calidad del agua subterránea sigue siendo motivo de preocupación. El bombeo de aguas subterráneas salinas tiene la consecuencia negativa no deseada de traer grandes cantidades de sal a la superficie, lo que requiere una eliminación costosa y, a menudo, engorrosa. 2. Geoquímica de las aguas subterráneas naturales Chebotarev (1955) fue pionero en el estudio sistemático de la geoquímica de las aguas subterráneas naturales en la corteza de meteorización.1 Calculó que el agua subterránea nunca está en reposo, y que siempre se mueve a lo largo de un gradiente hidrodinámico desde un punto de carga alta a un punto de carga baja (Fig. 1).
Los siguientes iones están presentes en las aguas subterráneas naturales en cantidades significativas: Aniones: Bicarbonato, sulfato, cloruro; Cationes: Sodio, potasio, calcio y magnesio. Dependiendo de su concentración de salinidad, la calidad de las aguas subterráneas se divide en tres categorías:
El límite del 1% separa la flora y la fauna de agua dulce de la de agua salada; el límite del 3,5% es la salinidad del agua de mar; el límite de 35,7% es la concentración de saturación de cloruro de sodio en agua, a 20o C (Fig. 2).
3. Metamorfismo de las aguas subterráneas Los gradientes hidrodinámicos e hidroquímicos afectan la distribución y el tipo de aguas subterráneas. Hay tres zonas hidrodinámicas en el flujo de agua subterránea (Fig. 3) (Chebotarev 1955):
El tipo de cambio, o tasa de reposición, está inversamente relacionado con el tiempo de detención, es decir, localmente, la relación entre volumen y descarga. Pequeños gradientes hidrodinámicos conducen a bajas velocidades y pequeñas descargas y, en consecuencia, a largos tiempos de detención. El aumento en la concentración de salinidad se hace evidente a medida que se produce el cambio de condiciones activas a retardadas y, finalmente, a estancadas. Por lo tanto, las zonas de gradientes más pequeños y de movimiento más lento ocurren en estratos más profundos (Fig. 4).
El metamorfismo de la geoquímica del agua subterránea es una función de la concentración de salinidad y la profundidad debajo de la superficie de la Tierra. es la secuencia de Chebotarev, expresada en términos más simples de la siguiente manera:
Las aguas bicarbonatadas se encuentran cerca de la superficie de la Tierra, mientras que las aguas cloruradas se encuentran en los estratos geológicos más profundos. Los compuestos químicos de mayor solubilidad, como el sodio, por ejemplo, se encuentran en aguas más profundas en mayor abundancia relativa. Además, las aguas de alta salinidad tienen una mayor gravedad específica y, por lo tanto, tienden a ocupar las porciones más bajas de los estratos acuíferos.
4. Gradientes de salinidad en el flujo de agua subterránea La salinidad de las aguas subterráneas aumenta en función de:
El aumento de la salinidad con la distancia desde el área de recarga depende de las condiciones locales. Puede ser tan bajo como 200 ppm por kilometro, como en Minnesota y Wisconsin, o tan alto como 6000 ppm por kilometro, por ejemplo, en las antiguas montañas Arbuckle de Oklahoma (Chebotarev 1955).
El tiempo de viaje determina en gran medida la adopción de las condiciones geológicas locales. En esencia, la composición química de las aguas subterráneas es el resultado de la prolongada lixiviación de los lechos sedimentarios. Por lo tanto, la concentración de salinidad del agua subterránea generalmente aumenta con:
5. Conclusiones La salinidad de las aguas subterráneas es una función de la tasa de intercambio de agua local, o tasa de reposición. A medida que las condiciones de drenaje se deterioran con la profundidad, la tasa de intercambio de agua se reduce y la concentración de salinidad aumenta. El ciclo de metamorfismo de los tipos de aguas subterráneas varía desde aguas bicarbonatadas hasta aguas sulfatadas y aguas cloruradas, en función del aumento de la profundidad, la reducción del drenaje y el mayor tiempo de exposición. El bombeo de agua subterránea a grandes profundidades puede tener la consecuencia no deseada de traer grandes cantidades de sal a la superficie, donde tendrían que eliminarse adecuadamente, generalmente a un costo elevado. Por lo tanto, se recomienda precaución al bombear agua subterránea a grandes profundidades, particularmente para usos consuntivos como el riego.
Las ventajas y desventajas de usar aguas subterráneas profundas, dado que transportan cantidades excesivas de sal a la superficie, deben evaluarse cuidadosamente. 1 La "corteza de meteorización" es la parte superior de la litosfera, que consiste en los productos sueltos de la desintegración de rocas ígneas y metamórficas, con una profundidad de aproximadamente 10 kilometros.
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Una línea de salmuera es un conducto cerrado que transporta salmuera desde el punto de generación (tierra adentro) hasta el punto de eliminación, generalmente al fin de un emisor en el océano.
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