Impacto de macroporos en el proceso de recarga y transporte de contaminantes

 

La recarga de un acuífero es un proceso por el cual agua del exterior ingresa a la zona de saturación de un acuífero. El agua se infiltra según las características físicas del suelo, características que no muchas veces se toman en consideración en los análisis de infiltración de metales pesados y agua ácida, productos de la contaminación

 

¿Qué son los macroporos? 

 

Existen dos tipos de poros en el suelo: los microporos, los cuales son orificios pequeños de no más de 0.075 mm de diámetro que se encargan de la retención del agua; y los macroporos, los cuales poseen un diámetro mayor al de 0.08 mm, no tienen mayor fuerza de succión capilar y están llenos de aire en su mayoría. 

Hay muchos estudios que demuestran evidencia de que el flujo de agua preferencial en suelos naturales es bien propagado (Flury et al, 1994; Perillo et al, 1999; Kulli et al, 2003), permitiendo que los contaminantes se transporten rápidamente a través del suelo  hacia los acuíferos, con una gradiente de velocidad mayor gracias a los macroporos.  Estos macroporos se forman por la erosión, las raíces de vegetación que mueren y dejan un espacio libre, fauna como nematodos o animales rastreros, tuberías, etc. (Edwin E. Cey, David L. Rudolph, Joanna Passmore, 2009). 

Principalmente se consideran las raíces vegetales, ya sea de árboles o vegetación adulta que dejan de cumplir sus funciones, entonces pierden grosor y dejan un espacio en el suelo de un tamaño regular, en el que fácilmente se filtran diferentes sustancias.

 

Figura 1: Caracteristicas físicas de los macroporos. Se muestra formación de estos por raíces y nematodos así como también la profundidad y el diámetro  

Figura 1: Caracteristicas físicas de los macroporos. Se muestra formación de estos por raíces y nematodos así como también la profundidad y el diámetro

 

 

Medición de Macroporos

 

Se usan parámetros simples, tales como macroporosidad o longitud media de los macroporos para describir la población de macroporos. 

Sin embargo, es bien entendido que el enfoque convencional del uso de parámetros simples para describir macroporos no es suficiente para predecir el transporte preferencial de agua y soluto en los suelos  (Mukankusi et al. 1994). Científicos llegaron a la conclusión de que el número y el tamaño de macroporos visibles en la superficie no fueron suficientes para modelar agua y transporte de solutos en suelos macroporosas. Estos autores observaron que, además del número y tamaño de macroporos, se necesita también la longitud y la continuidad de los macroporos.

Se han hecho estudios usando computadores de escáner tomográfico, la técnica de inyección de pintura (ver figura 2), entre otros. A pesar de eso, ha sido difícil aislar el impacto de las características de los macroporos tales como la continuidad y la tortuosidad en preferencia a fluir.

 

Figura2: Análisis de macroporos con técnicas de inyección de pintura. En la imagen se analizan tres sitios en los cuales la concentración y distribución de pintura fue diversa, mostrando la longitud, distribución y continuidad  de macroporos  

Figura2: Análisis de macroporos con técnicas de inyección de pintura. En la imagen se analizan tres sitios en los cuales la concentración y distribución de pintura fue diversa, mostrando la longitud, distribución y continuidad  de macroporos

 

Una característica importante de los contaminantes es su carácter desorción-adsorción. Esta característica varía con el tipo de suelo, estado de humedad del suelo y el tipo de contaminante. No está claro cómo la continuidad de macroporos o tortuosidad interactúa con los contaminantes de diferentes características de adsorción de afectar la recarga de acuíferos.

 


Implicaciones para el transporte de contaminantes

 

Basándose en los resultados presentados en la experimentación de Edwin E. Cey, et al (2009), se espera que las microesferas sean transportadas al menos a la misma profundidad que la teñida de macroporos vista con anterioridad. Esto lleva a preguntarnos si los contaminantes pueden llegar al nivel freático y si los coloides de la superficie podrían llegar a la roca madre del acuífero.

Basado en las profundidades observadas de la inyección de tinte y microesferas de contaminantes en el suelo, hay una fuerte posibilidad de que contaminantes de la superficie (tanto disueltos como coloidales) podrían llegar al acuífero durante un evento de lluvia de gran tamaño como los simulados en el estudio que realizaron. Aunque la masa de contaminantes que llega por la presencia de macroporos probablemente sería muy pequeña, todavía representa una preocupación significativa por dos razones principales.

En primer lugar, ciertos contaminantes representan un problema de salud incluso en concentraciones muy pequeñas. Esto es particularmente cierto para los agentes patógenos, tales como E. coli, donde dosis infectivas pueden ser tan bajas como 10 organismos (Rosen, 2000). En segundo lugar, la contribución colectiva de macroporos en un área grande puede ser significativa. Resultados de un experimento de la infiltración de lluvia mostró la dispersión de colorante a profundidades de aproximadamente más de 1 m en 4 macroporos/m2 de área de infiltración para un evento de lluvia de duración moderada. Esto equivale a 2,3 × 105 de macroporos activos durante todo un campo de 5,8 hectáreas que podrían transportar contaminantes a la capa freática. 

Es importante considerar en futuros análisis y estudios sobre recarga de acuíferos, características físicas como la cantidad de macroporos, ya que permiten tener una mayor precisión en la recolección de datos para próximas investigaciones.

 

 

Bibliografía

  • Edwin E. Cey, David L. Rudolph, Joanna Passmore. Influence of macroporosity on preferential solute and colloid transport inunsaturated field soils. 2009.
  • S.E. Allaire-Leung, S.C. Gupta, J.F. Moncrief. Water and solute movement in soil as influenced bymacropore characteristics. 1999.
  • Judson W. Harvey, William K. Nuttle. Fluxes of water and solute in a coastal wetland sediment. 2. Effect of macropores on solute exchange with surface water. 1994
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Posted on August 21, 2014 and filed under Calidad de agua.