T7-Características f-q de las aguas subterráneas

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Licenciatura en Ciencias AmbientalesLuis F. Rebollo

Departamento de Geología -UAH

Tema 7Tema 7

CARACTERCARACTERÍÍSTICAS FSTICAS FÍÍSICOSICO--QUQUÍÍMICAS MICAS DE LAS AGUAS SUBTERRDE LAS AGUAS SUBTERRÁÁNEASNEAS

Luis F. RebolloLuis F. Rebollo

HidrogeologHidrogeologííaa

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T7. CARACTERT7. CARACTERÍÍSTICAS STICAS FFÍÍSICOSICO--QUQUÍÍMICAS DE LAS MICAS DE LAS

AGUAS SUBTERAGUAS SUBTERÁÁNEASNEAS

1.1. CaracterCaracteríísticas fsticas fíísicosico--ququíímicas de micas de las aguas subterrlas aguas subterrááneas.neas.

2.2. Interacciones aguaInteracciones agua--terreno. terreno. FenFenóómenos modificadores.menos modificadores.

3.3. EvoluciEvolucióón n hidrogeoquhidrogeoquíímicamica..

4.4. Calidad de las aguas subterrCalidad de las aguas subterrááneas.neas.

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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.

1.1. CaracterCaracteríísticas fsticas fíísicosico--ququíímicas micas de las aguas subterrde las aguas subterrááneas.neas.

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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,...

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Los constituyentes químicos inorgánicos presentes en las aguas subterráneas se encuentran en estado de disolución:

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Constituyentes mayoritarios o principales(de 1 a 1.000 ppm):• Cationes: Ca2+, Mg2+, Na+, • Aniones: Cl-, HCO3

-, SO42-

• Coloides: SiO2

Constituyen en torno al 90-95% de los sólidos totales.

Constituyentes secundarios (de 0,01 a 10 ppm):• Cationes: K+, Sr2+, Fe2+, B3+

• Aniones: CO32-, NO3

-, F-

Constituyentes menores (< 0,1 ppm): Br-, Li+, Al3+, Mn2+

Microconstituyentes (< 0,001 ppm)

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Otros constituyentes:

• Materia orgánica disuelta (ácidos húmicos y fúlvicosde la subzona edáfica) Carbono orgánico disuelto (entre 0,1 y 10 mg/l).

• Gases disueltos: N2, O2, CO2 de origen atmosférico y edáfico en el agua de infiltración; y a veces SH2, CH4, y N2O por procesos bioquímicos en condiciones anóxicas.

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Total de sólidos disueltos (TDS) (en mg/l ≈ ppm):

• Aguas subterráneas dulces: 50 - 2.000 mg/l

• Aguas salobres: 2.000 - 10.000 mg/l

• Aguas saladas: 10.000 - 50.000 mg/l (mar: ~35.000 mg/l)

• Salmueras: 50.000 - >100.000 mg/l

Los principales parámetros genéricos que expresan el grado de mineralización del agua son:

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-, SO4

2-, Dureza total).

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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.

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Otros parámetros genéricos relativos a las características físico-químicas 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.

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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.


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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 CO2, 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).


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• 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+ - Ca2+, Na+ - Mg2+, K+ - Ca2+,K+ - Mg2+, que pueden provocar la alcalinización del agua.

El intercambio Na+ - Ca2+ (el más frecuente en arcillas de tipo montmorillonítico) suele provocar además la reducción de la permeabilidad del terreno (ya que la sustitución del Ca2+ por el Na+ provoca un aumento global en el tamaño de la fase sólida.

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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).

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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:

Ca2+ Mg2+ Na+

...pero no es tan clara y es mayor el número de excepciones debido a los fenómenos de intercambio catiónico.


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(≤ 1.500 mg/L)

(≈ 1.500 - 5.000 mg/L)

(≥ 5.000 mg/L)

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4. Calidad de las aguas subterr4. Calidad de las aguas subterrááneas.neas.

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Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del

agua de consumo humano.

10 UFC en 100 ml3. Clostridium perfringens(incluidas las esporas)

0 UFC en 100 ml2. Enterococo

0 UFC en 100 ml1. Escherichia coli

NotasValor paramétricoParámetro


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 IParámetros y valores paramétricos

A. Parámetros microbiológicos

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350 mg/l20. Nitrato

20 µg/l19. Níquel

21 µg/l18. Microcistina

1,0 µg/l17. Mercurioµg/lIndeno(1,2,3cd)pireno

µg/lBenzo(k)fluoranteno

µg/lBenzo(ghi)perileno

µg/lBenzo(b)fluoranteno

Suma de:

0,10 µg/l16. Hidrocarburos PolicíclicosAromáticos (HPA)

1,5 mg/l15. Fluoruro

3,0 µg/l14, 1,2-Dicloroetano

50 µg/l13. Cromo

2,0 mg/l12. Cobre50 µg/l11. Cianuro

5,0 µg/l10. Cadmio

25 µg/lDe 01/01/2004 a 31/12/2008

10 µg/lA partir de 01/01/2009

19. Bromato:

1,0 mg/l8. Boro

0,010 µg/l7. Benzo(a)pireno

1,0 µg/l6. Benceno

10 µg/l5. Arsénico

5,0 µg/l4. Antimonio


µg/lTricloroeteno

µg/lTetracloroeteno

10 µg/l27. Tricloroeteno+Tetracloroeteno

µg/lDibromoclorometano

µg/lCloroformo

µg/lBromoformo

µg/lBromodiclorometano

150 µg/lDe 01/01/2004 a 31/12/2008


7 y 8Suma de:

26. Trihalometa nos (THMs):

10 µg/l25. Selenio

25 µg/lDe 01/01/2004 a 31/12/2013


24. Plomo:

0,03 µg/lHeptacloro epóxido

0,03 µg/lHeptacloro

0,03 µg/lDieldrín

0,03 µg/lAldrán

Excepto para los casos de:

60,10 µg/l23. Plaguicida individual

5 y 60,50 µg/l22. Total de plaguicidas

0,1 mg/lEn la salida de la ETAP/depósito

0,5 mg/lRed de distribución

3 y 421. Nitritos:


B.1 Parámetros químicos

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10,50 µg/l30. Cloruro de vinilo

10,10 µg/l29. Epiclorhidrina

10,10 µg/l28. Acrilamida.


B.2 Parámetros químicos que se controlan según las

especificaciones del producto

C. Parámetros indicadores

5 UNFEn red de distribución1 UNFA la salida de ETAP y/o depósito

49. Turbidez:250 mg/l48. Sulfato200 mg/l47. Sodio

3 a 25 °C índice de dilución46. Sabor

9,5 Unidades de pHValor paramétrico máximo6,5 Unidades de pHValor paramétrico mínimo

5 y 645. pH:15,0 mg O2/l44. Oxidabilidad

3 a 25 °C Índice de dilución43. Olor

50 µg/l42. Manganeso200 µg/l41. Hierro

52.500 µS/cm-1 a 20 °C40. Conductividad15 mg/l Pt/Co39. Color

250 mg/l38. Cloruro2 y 31,0 mg/l37. Cloro libre residual

2, 3 y 42,0 mg/l36. Cloro combinado residual

1Sin cambios anómalos mg/l35. Carbono orgánico total

0,50 mg/l34. Amonio200 µg/l33. Aluminio

Sin cambios anómalosEn red de distribución100 UFC En 1 mlA la salida de ETAP

32. Recuento de colonias a 22 °C

0 UFC En 100 ml31. Bacterias coliformes


D. Radiactividad

21 Bq/l53. Actividad ß resto

0,1 Bq/l52. Actividad α total

100 Bq/l51. Tritio

10,10 mSv/año50. Dosis indicativa total


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