Contaminación del agua SUBTERRÁNEA

Cerca de la mitad de la población mundial depende en cierta medida del agua subterránea como fuente de agua potable, y aún más la utiliza para abastecer a sus fábricas con agua de proceso o con sus granjas con agua de riego. Sin embargo, si se incluyen todos los usos del agua, como el riego y la producción de energía, solo el 25 por ciento del agua utilizada a nivel nacional se deriva del agua subterránea. Aún así, para aquellos que confían en él, es crítico que su agua subterránea no esté contaminada y relativamente libre de contaminantes indeseables.

Un contaminante de aguas subterráneas es cualquier sustancia que, cuando llega a un acuífero, hace que el agua sea sucia o inadecuada para un propósito particular. A veces, la sustancia es un producto químico fabricado, pero con la misma frecuencia podría ser contaminación microbiana. La contaminación también puede ocurrir a partir de depósitos minerales y metálicos naturales en rocas y suelos.

Durante muchos años, la gente creía que las capas de suelo y sedimento depositadas sobre un acuífero actuaban como un filtro natural que evitaba que muchos contaminantes no naturales de la superficie se infiltraran en las aguas subterráneas. En la década de 1970, sin embargo, se entendió ampliamente que esas capas de suelo a menudo no protegían adecuadamente los acuíferos. A pesar de esta realización, ya se había liberado una cantidad significativa de contaminación al suelo y al agua subterránea de la nación. Desde entonces, los científicos se han dado cuenta de que una vez que un acuífero se contamina, puede volverse inutilizable durante décadas y, a menudo, es imposible de limpiar de manera rápida y económica.

Tipos de contaminación de aguas subterráneas

La contaminación de las aguas subterráneas causada por actividades humanas generalmente cae en una de dos categorías: contaminación de fuente puntual y contaminación de fuente no puntual. La contaminación de fuente puntual se refiere a la contaminación que se origina en un solo tanque, sitio de disposición o instalación. Los sitios de disposición de desechos industriales, derrames accidentales, fugas de tanques de almacenamiento de gasolina y vertederos o rellenos sanitarios son ejemplos de fuentes puntuales. Los productos químicos utilizados en la agricultura, como los fertilizantes, los pesticidas y los herbicidas, son ejemplos de contaminación de fuentes no puntuales porque se distribuyen en amplias áreas. Del mismo modo, la escorrentía de las zonas urbanas es una fuente no contaminante de contaminación.

Debido a que las sustancias de fuentes no puntuales se usan en áreas extensas, colectivamente pueden tener un mayor impacto en la calidad general del agua en un acuífero que las fuentes puntuales, particularmente cuando estos químicos se usan en áreas que cubren acuíferos que son vulnerables a la contaminación. Si los impactos de fuentes de contaminación individuales, como los campos de drenaje del sistema séptico, se producen en áreas suficientemente grandes, a menudo se los trata como una fuente de contaminación no puntual.

Sustancias naturales.

Alguna contaminación del agua subterránea ocurre naturalmente. El arsénico metálico tóxico, por ejemplo, se encuentra comúnmente en los sedimentos o roca del oeste de los Estados Unidos, y puede estar presente en el agua subterránea en concentraciones que exceden los niveles seguros para el agua potable.

Gas radón es un producto radiactivo de la decadencia de uranio natural en la Tierra corteza terrestre. El agua subterránea que ingresa a una casa a través de un sistema de suministro de agua en el hogar puede liberar radón en interiores donde podría respirarse.

Combustibles a base de petróleo.

Una de las clases más conocidas de contaminantes del agua subterránea incluye los combustibles derivados del petróleo, como la gasolina y el diesel. A nivel nacional, la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA, por sus siglas en inglés) ha registrado que ha habido más de 400,000 liberaciones confirmadas de combustibles derivados del petróleo provenientes de fugas de tanques de almacenamiento subterráneos.

La gasolina consiste en una mezcla de varios hidrocarburos (productos químicos compuestos por átomos de carbono e hidrógeno) que se evaporan fácilmente, se disuelven en cierta medida en el agua y, a menudo, son tóxicos. El benceno, un componente común de la gasolina, se considera que causa cáncer en los seres humanos, mientras que otros componentes de la gasolina, como el tolueno, el etilbenceno y el xileno, no se cree que causen cáncer en los seres humanos, pero pueden ser tóxicos de otras maneras. Una propiedad interesante de la gasolina es que es menos densa que el agua, por lo que tiende a flotar sobre el nivel freático.

Disolventes clorados.

Otra clase común de contaminantes del agua subterránea incluye sustancias químicas conocidas como solventes clorados. Un ejemplo de un solvente clorado es el fluido de limpieza en seco, también conocido como percloroetileno. Estos productos químicos son similares a los hidrocarburos del petróleo porque están formados por átomos de carbono e hidrógeno, pero las moléculas también tienen átomos de cloro en su estructura.

Como regla general, el cloro presente en los disolventes clorados hace que esta clase de compuestos sea más tóxico que los combustibles. A diferencia de los combustibles derivados del petróleo, los solventes suelen ser más pesados ​​que el agua y, por lo tanto, tienden a hundirse en los fondos de los acuíferos. Esto hace que los acuíferos contaminados con solventes sean mucho más difíciles de limpiar que los contaminados por combustibles.

Limpieza de aguas subterráneas contaminadas

El agua subterránea generalmente se contamina cuando la lluvia penetra en el suelo, entra en contacto con desechos enterrados u otras fuentes de contaminación, recoge sustancias químicas y las transporta al agua subterránea. A veces, el volumen de un derrame o fuga es lo suficientemente grande como para que el químico pueda alcanzar el agua subterránea sin la ayuda de infiltrarse en el agua.

El agua subterránea tiende a moverse muy lentamente y con poca turbulencia, dilución o mezcla. Por lo tanto, una vez que los contaminantes alcanzan el agua subterránea, tienden a formar una columna concentrada que fluye junto con el agua subterránea. A pesar del lento movimiento de la contaminación a través de un acuífero, la contaminación de las aguas subterráneas a menudo no se detecta durante años y, como resultado, puede extenderse a una gran área. ¡Una pluma de solvente clorado en Arizona, por ejemplo, tiene 0,8 kilómetros (0,5 millas) de ancho y varios kilómetros de largo!

Leyes de limpieza.

Varias leyes federales se centran en prevenir o remediar la contaminación del agua subterránea, a menudo causada por contaminantes industriales, comerciales o del petróleo. Si bien estas leyes federales han proporcionado un marco general para estas actividades, la implementación regulatoria de estas leyes generalmente la llevan a cabo los estados en cooperación con los gobiernos locales. A menudo, las leyes federales son adoptadas por los estados en gran parte sin cambios.

Las dos principales leyes federales que se centran en la remediación de la contaminación del agua subterránea incluyen la Ley de Conservación y Recuperación de Recursos (RCRA) y la Ley de Responsabilidad Integral, Compensación y Responsabilidad del Medio Ambiente (CERCLA), también conocida como Superfund. RCRA regula el almacenamiento, transporte, tratamiento y eliminación de desechos sólidos y peligrosos, y enfatiza la prevención de liberaciones a través de estándares de gestión además de otras actividades de manejo de desechos. CERCLA regula la limpieza de los sitios de desechos abandonados o las instalaciones operativas que han contaminado el suelo o el agua subterránea. CERCLA fue enmendada en 1986 para incluir disposiciones que autorizan a los ciudadanos a demandar a los infractores de la ley.

El proceso de limpieza

Normalmente, se toman varios pasos para limpiar un sitio una vez que se ha descubierto la contaminación. Inicialmente, se realiza una investigación correctiva para determinar la naturaleza y el alcance de la contaminación. En la fase de evaluación de riesgos, los científicos evalúan si los contaminantes del sitio pueden dañar la salud humana o el medio ambiente. Si los riesgos son altos, entonces se evalúan todas las diversas formas en que se puede limpiar el sitio durante el estudio de factibilidad. El registro de decisión es un documento público que explica cuál de las alternativas presentadas en el estudio de factibilidad se usará para limpiar un sitio.

Generalmente, la alternativa de limpieza más protectora, más económica y más viable se elige como el método de limpieza preferido. El método de limpieza seleccionado se diseña y construye durante la fase de diseño correctivo / acción correctiva. Luego sigue la fase de operaciones y mantenimiento. Periódicamente, se evalúa la acción correctiva para ver si cumple con las expectativas descritas en el registro de la decisión.

Métodos de limpieza

Las diversas formas de responder a la contaminación del sitio se pueden agrupar en las siguientes categorías:

• Contener los contaminantes para evitar que emigren de su origen;
• Eliminar los contaminantes del acuífero;
• Remediación del acuífero ya sea inmovilizando o desintoxicando los contaminantes mientras todavía están en el acuífero;
• Tratamiento del agua subterránea en su punto de uso; y
• Abandonar el uso del acuífero y encontrar una fuente alternativa de agua.

Métodos de contención de la contaminación subterránea

Existen varias formas de contener la contaminación del agua subterránea: físicamente, mediante el uso de una barrera subterránea de arcilla, cemento o acero; hidráulicamente, bombeando pozos para evitar que los contaminantes se muevan más allá de los pozos; o químicamente, utilizando una sustancia reactiva para inmovilizar o desintoxicar el contaminante. Cuando está enterrado en un acuífero, el hierro de valencia cero (limaduras de metal de hierro) se puede usar para convertir los solventes clorados en dióxido de carbono y agua inocuos.

Eliminación.

La forma más común de eliminar una gama completa de contaminantes (incluidos metales, productos químicos orgánicos volátiles y pesticidas) de un acuífero es capturar la contaminación con pozos de extracción de agua subterránea. Una vez que se ha retirado del acuífero, el agua contaminada se trata sobre el suelo y el agua limpia resultante se descarga de nuevo en el suelo o en un río. Bombear y tratar, como se conoce a esta tecnología de limpieza, puede llevar mucho tiempo, pero puede tener éxito en eliminar la mayor parte de la contaminación de un acuífero.

Otra forma de eliminar sustancias químicas volátiles del agua subterránea es mediante el uso de un proceso conocido como rociado de aire. Los pozos de pequeño diámetro se utilizan para bombear aire al acuífero. A medida que el aire se mueve a través del acuífero, se evaporan los productos químicos volátiles. El aire contaminado que se eleva hasta la parte superior del acuífero se recolecta utilizando pozos de extracción de vapor.

Remediación

La biorremediación es un proceso de tratamiento que utiliza microorganismos naturales para descomponer algunas formas de contaminación en sustancias menos tóxicas o no tóxicas. Al agregar nutrientes u oxígeno, este proceso se puede mejorar y usar para limpiar efectivamente un acuífero contaminado. Debido a que la biorremediación se basa principalmente en la naturaleza, implica una construcción o perturbación mínima, y ​​es relativamente barata, se está convirtiendo en una opción de limpieza cada vez más popular.

Algunas de las tecnologías de limpieza más nuevas utilizan surfactantes (similares al detergente para lavavajillas), soluciones oxidantes, vapor o agua caliente para eliminar los contaminantes de los acuíferos. Estas tecnologías se han investigado durante varios años y ahora están llegando a un uso generalizado. Estas y otras tecnologías innovadoras se usan con mayor frecuencia para aumentar la efectividad de una limpieza de bombeo y tratamiento.

Tratamiento.

Dependiendo de la complejidad del acuífero y los tipos de contaminación, algunas aguas subterráneas no pueden ser restauradas a una calidad de bebida segura. En estas circunstancias, la única forma de recuperar el uso del acuífero es tratar el agua en su punto de uso. Para los grandes proveedores de agua, esto puede significar la instalación de unidades de tratamiento costosas que consisten en filtros especiales o torres de evaporación llamadas separadores de aire. Los propietarios de pozos domésticos pueden necesitar instalar un costoso filtro de carbón para toda la casa o un filtro de ósmosis inversa, dependiendo del tipo de contaminante.