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Tema 10

- Introduccin y conceptos sobre contaminacin del agua subterrnea

- Caractersticas espaciales y temporales de la contaminacin

- Plumas contaminantes

- Influencia del medio geolgico en la forma y migracin de la pluma contaminante

- Influencia de las caractersticas fsico-qumicas del contaminante en la forma y

migracin de la pluma contaminante

- Diseo de redes de control

- Muestreo

Introduccin y conceptos sobre contaminacin del agua subterrnea

- Se define contaminacin del agua a la alteracin de sus parmetros fsicos, qumicos y/o biolgicos de forma total o parcial por la accin humana y para un uso concreto (Fuentes y agentes: Tema 6).

- Una vez que se produce un vertido contaminante al suelo, este puede quedar retenido o degradarse gracias a la interaccin con los componentes del suelo mediante reacciones hidrogeoqumicas: sorcin, precipitacin fases minerales o reacciones redox.

- Si las reacciones de atenuacin natural son insuficientes para retener o degradar los contaminantes o si el vertido es de tipo continuo el vertido se propagar hacia el interior del acufero (ZNS y ZS).

- Una vez alcanzada la ZS, el contaminante se distribuir de acuerdo al Tipo de fuente contaminante Caractersticas fsico-qumicas del contaminante Caractersticas geolgicas y tipo de acufero Caractersticas de los materiales y reacciones geoqumicas Situacin hidrodinmica del acufero, entre otros factores

Caractersticas espaciales y temporales de la contaminacin

- Dependiendo de la extensin de la fuente de contaminacin se definen:

- Fuente puntuales foco identificable (tanque de gasolina, depsitos de almacenamiento, vertederos de residuos).


- Fuentes no puntuales focos dispersos en el rea de accin (pesticidas y/o nitratos en actividades agrcolas, NaCl para deshielo de carreteras o lluvia cida).


- La contaminacin en una fuente difusa se distribuye por todo el acufero y en sectores a favor del sentido de las lneas de flujo.

- La red de control debe repartirse por todo el sector del acufero donde se encuentren los procesos contaminantes.


-En el caso de una fuente puntual, hay que estudiar las caractersticas temporales de la contaminacin, es decir, si el vertido ha sido instantneo (Pulso tipo Dirac) o si es continuo en el tiempo.

- En una contaminacin puntual instantnea, el foco libera el pulso contaminante y este migra en el acufero como una nube, siguiendo las lneas de flujo.

- Al ser un solo pulso contaminante, las reacciones de atenuacin natural(hidrodispersivas e hidrogeoqumicas) podran atenuar la contaminacin.

Tiempo

C

o

n

c

e

n

t

r

a

c

i

n

t0

Derrame o fuga instantnea

Flujo uniforme

Fuente instantnea

Flujo uniforme

Fuente instantnea


- En una contaminacin puntual continua, el foco libera el contaminante de forma constante y se genera un gradiente de contaminacin, donde los mximos se encuentran en el sector ms cercano al foco y las concentraciones decrecen en el sentido de las lneas de flujo.

- Al ser una fuente continua en el tiempo, se establecen unas condiciones permanentes, que persisten mientras persista la lixiviacin de contaminante el medio.

Flujo uniforme

Fuente continua

Flujo uniforme

Fuente continuaTiempo

C

o

n

c

e

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t0 Tiempo

C

o

n

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e

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c

i

n

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Foco continuo a concentracin variable

Plumas contaminantes

- Una contaminacin puntual y constante se manifiesta en el acufero mediante lo que se denomina pluma contaminante, por la forma en la que se distribuye en el acufero, tanto en planta como en vertical.

- Una vez que el contaminante se infiltra en el acufero empiezan a actuar los denominados procesos hidrodispersivos, que son la conjuncin de diferentes procesos de atenuacin fsica (Adveccin + dispersin + difusin molecular).

- Los procesos advectivosestn provocados por el movimiento del fluido. La velocidad del agua subterrnea es el factor que domina el transporte advectivo.

- La dispersin hidrodinmica es un proceso de interaccin entre el contaminante y el medio slido en el acufero, al producirse un recorrido tortuoso para ir del punto A al B en un medio geolgico.


- La difusin se produce cuando se generan gradientes de concentracin. El compuesto se mueve desde un lugar donde su concentracin es mayor hacia un punto con menor concentracin.

- Los procesos hidrodispersivos actan de forma conjunta y su resultado final es el proceso de disminucin de la concentracin desde la fuente en el sentido de flujo.


Influencia del medio geolgico en la formay migracin de la pluma contaminante

- En general las plumas contaminantes se delimitan y estudian relativamente bien en acuferos detrticos (medios porosos) donde, a gran escala, el acufero y el flujo son istropos y homogneos.

- Esta heterogeneidad genera distintos patrones de flujo extrema variabilidad.

- Estos casos de heterogeneidad se pueden presentar cuando:

En el acufero se encuentran diferentes litologas; es el caso de acuferos detrticos aluviales, con limos y arcillas intercaladas entre materiales arenosos.


- Esta heterogeneidad genera distintos patrones de flujo extrema variabilidad.

- Estos casos de heterogeneidad se pueden presentar cuando

El acufero es de tipo krstico; porosidades y conductividades hidrulicas secundarias (conductos y fisuras). En este caso los contaminantes viajan por la zona no saturada para ir convergiendo gradualmente en los conductos principales. La geometra de la red de fracturas y conductos determina la geometra de la pluma.


Influencia de las caractersticas fsico-qumicas del contaminanteen la forma y migracin de la pluma contaminante

- Se pueden seleccionar tres propiedades fsico-qumicas del contaminante que influyen en la forma y migracin de la pluma contaminante: (1) Solubilidad en agua (Carcter organoflico-hidrofbico), (2) densidad con respecto a la del agua y (3) volatibilidad.

- Solubilidad en agua: APL Aqueous Phase Liquids: Lquidos miscibles en fase acuosa. NAPL Non-Aqueous Phase Liquids. Lquidos no miscibles en fase acuosa(Gasolina, aceites o disolventes industriales). Rangos de Solubilidad.



- Densidad con respecto al agua: Contaminantes densos (dense) > 1 gr/cm3: Lixiviados de vertederos, agua de mar, salmueras) o compuestos orgnicos (disolventes organoclorados) Contaminantes ligeros (light) < 1 gr/cm3: aceites o gasolinas.

- Combinando ambos parmetros podemos encontrarnos:

Denso

Ligero

Miscible No miscible

-

DAPL DNAPL

LNAPL



- Volatilidad: Si el compuesto es voltil en el agua subterrnea coexistirn tres fases distintas de contaminantes: la fase slida (propio compuesto), la fase disuelta (fraccin disuelta en el agua) y la fase vapor (parte volatilizada a partir de la fase slida y lquida). En la ZNS los procesos de volatilizacin pueden provocar una conversin de NAPLa la fase gaseosa, por lo que antes de llegar a la zona saturada se estproduciendo atenuacin de la contaminacin.

- Al contrario que con los compuestos APL y LNAPL que siguen las lneas de flujo durante su transporte por el acufero, la fase slida de un DNAPL puede migrar en el acufero de forma contraria al flujo subterrneo, si el basamento est dispuesto en sentido contrario al flujo, aspecto que hay que tomar en cuenta durante el diseo de la red de control de contaminacin.


Diseo de redes de control

- Una pluma existe cuando se reconoce y se delimita en el campo. Es necesario disear una red de control que permita realizar un seguimiento de la pluma contaminante y su caracterizacin hidrogeoqumica y muestrear de acuerdo al contaminante y al acufero en el que se encuentra la contaminacin. Tomar en cuenta:

- Instalacin de los piezmetros de forma exponencialmente creciente desde el foco a lo largo de la lnea principal de flujo.


- Instalacin de piezmetros de forma transversal para controlar movimientos de la pluma en planta (cambios en isopiezas del acufero)



- Conocer la situacin del basamento en el caso de un contaminante DNAPL



- En acuferos carbonticos el medio geolgico no es en absoluto homogneo, es anistropo y heterogneo por lo que an construyendo esta red de piezmetros no se asegura la intercepcin de la pluma contaminante.


Muestreo

- El muestreo debe ser (1) muy detallado en las primeras campaas para asegurarse una buena delimitacin tanto en planta como en vertical, (2) sistema de muestreo puntualfrente al no puntual.

- El muestreo debe ser (1) muy detallado en las primeras campaas para asegurarse una buena delimitacin tanto en planta como en vertical, (2) sistema de muestreo puntualfrente al no puntual.

Muestreo

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