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TEMA 17.- LA ADQUISICIÓN DE SALES 1. Las marcas hidrogeoquímicas Climática (lluvia) Edáfica (procesos en suelo y ZNS) Litológica (ZNS y ZS) Antrópica 2.

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1 TEMA 17.- LA ADQUISICIÓN DE SALES 1. Las marcas hidrogeoquímicas Climática (lluvia) Edáfica (procesos en suelo y ZNS) Litológica (ZNS y ZS) Antrópica 2. Procesos modificadores V-HIDROGEOQUÍMICA Y CONTAMINACIÓN

2 El agua de lluvia que recarga un acuífero tiene escaso contenido iónico. A lo largo de su recorrido a través de la zona no saturada y, en menor medida, de la zona saturada, va adquiriendo sales que pasan a disolución. Los factores que influyen en la disolución de sales solubles son: - superficie de contacto - longitud del trayecto recorrido - concentración de sales en la roca - tiempo de contacto - temperatura - presión HIDROGEOQUIMICA Estudia el origen y las modificaciones de las características físico- químicas del agua en relación al medio biótico y abiótico La interpretación hidrogeoquímica requiere: un cierto conocimiento previo del acuífero y de las interacciones agua-medio desde el punto de vista químico e isotópico El estudio hidrogeoquímico puede informar sobre: el movimiento del agua subterránea (recarga, circulación, almacenamiento, descarga) cuantificación de las especies presentes MARCAS HIDROGEOQUÍMICAS

3 MARCA CLIMÁTICA (EL AGUA DE PRECIPITACIÓN) pH Cl, SO 4, NO 3, CO 3 H -, Ca 2+, Mg 2+, Na + y K + Función distancia costa Humos industriales Cl - conservativo infiltración: I/P Cp/Ci CO 2, ácidos húmicos y fúlvicos agua agresiva O 2 oxidación M.O. medio reductor (disolución de Fe 2+ ) ET < P concentración proporcional a ET ET > P acumulación sales (caliches) Los dos casos. Regadíos · Del acuífero deterioro · Externa dilución o concentración MARCA EDÁFICA (EL AGUA EN EL SUELO) MARCAS HIDROGEOQUÍMICAS

4 Evaporitas Arcillas cambiadoras Sistemas de flujo (Toth): a) local: mineralización a nivel del suelo b) intermedio: características intermedias c) regional: saturación Aportes profundos (gases, fluidos y otros constituyentes) Condiciones naturales. Lluvias. Concentración por ETP. Disolución sales suelo. Infiltración o - clima depósito de sales - estación del año. Circulación en acuífero (sistema de flujo). Litofacies. Alimentación lateral. Áreas evaporación directa. Relación río-acuífero MARCA LITOLÓGICA MARCAS HIDROGEOQUÍMICAS HCO 3 SO 4 = Cl - Ca 2+ Mg 2+ Na +

5 INFLUENCIA ANTRÓPICA - Humos industriales - Abonos agrícolas - Reciclaje regadíos - Ríos contaminados - Intrusión marina, en acuíferos costeros MARCAS HIDROGEOQUÍMICAS

6 Sistemas de flujo (Toth)

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9 PROCESOS MODIFICADORES Salinidad del agua resultante de la mezcla (fuerza iónica) Litología del acuífero Factores hidrodinámicos Fases minerales presentes en la matriz Grado de saturación para estas fases u otras Parámetros físico-químicos (pH, Eh, temperatura) Presencia o no de materia orgánica Presencia de microorganismos (bacterias) Disponibilidad de gases en disolución (CO 2, O 2 ) Sinergia Factores que operan

10 La adsorción es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se concentra sobre la superficie de otra fase (generalmente sólida). Por ello se considera como un fenómeno subsuperficial. PROCESOS DE ADSORCIÓN La sustancia que se concentra en la superficie o se adsorbe se llama "adsorbato" y la fase adsorbente se llama "adsorbente". Por contra, la absorción es un proceso en el cual las moléculas o átomos de una fase interpenetran casi uniformemente en los de otra fase constituyéndose una "solución" con esta segunda.

11 PROCESOS DE ADSORCIÓN A A A A BB B B A A A A ADSORCION ABSORCION CAMBIO IONICO AIRE / AGUA AGUA ROCA ADSORCION ABSORCION

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15 Los principales cambiadores son: Arcillas (Montmorillonita, Vermiculita, Illita,...) y M.O. Afecta al Ca 2+, Mg 2+ y Na + y en menor medida al H +, Li + y Sr 2+ ; K + y NH 4 + tienden a ser fijados de manera irreversible Modificación de las relaciones iónicas entre los iones afectados Índice desequilibrio cloruros y alcalinos o Indice de cambio de bases (icb) Si < ablandamiento (Ca y Mg por Na) Si > endurecimiento Si >> Cl y Na r: meq/l PROCESOS MODIFICADORES

16 REDUCCION DE SULFATOS SO CH 2 O (mat. org.) + H + = S CO 2 + H 2 0 Reacciones bacterianas (requieren la presencia de determinadas bacterias: Sporovibrio ) Reacciones termoquímicas o abióticas (requieren alta temperatura) Consecuencias Práctica desaparición de los sulfatos Formación de ácido sulfhídrico (olor característico) Formación de CO 2 REDUCCION DE NITRATOS Los nitratos pueden ser reducidos a nitritos (NO 2 - ) e incluso a N 2 o HH 4 +, en medio reductor y en relación con procesos de descomposición de M.O. Regeneración del NO 3 - por oxidación posterior

17 PI: Producto de actividad iónica; K PS : Producto de solubilidad

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19 PROCESOS MODIFICADORES Disolución–precipitación de carbonatos No exclusivos de acuíferos kársticos SOBRESATURACIÓN SUBSATURACIÓN Salinidad Solubilidad pCO 2 A B C D E F Disolución Precipitación Procesos de adsorción Intercambio iónico SO CH 2 O (mat.org.) + H + = S CO 2 + H 2 0 Procesosredox Reducción de sulfatos 2Na + +Ca–R Ca Na-R

20 TRANSFERENCIA DE MASAS

21 DELTAS IONICOS Se utilizan para cuantificar, expresadas en meq/l, las variaciones iónicas debidas a los procesos modificadores Se basan en el carácter conservativo del ión cloruro Agua de mar Agua dulce Cloruros = [Cl] md Cloruros = [Cl] am Cloruros = [Cl] ad Agua de mezcla [Cl] md = [Cl] am x + [Cl] ad (1 – x) X = porcentaje de agua de mar

22 DELTAS IONICOS [Y] T = [Y] am x + [Y] ad (1 – x) Sea cualquier ión, Y. Su concentración teórica, [Y] T, si la mezcla fuese conservativa, sería Si la concentración medida (real) es [Y] R Y = [Y] R – [Y] T Y > 0 El agua de mezcla se ha enriquecido en ión Y debido a procesos modificadores Y < 0 El agua de mezcla se ha empobrecido en ión Y debido a procesos modificadores Y = 0 El ión Y se ha mostrado conservativo en los procesos de interacción agua - roca

23 S-3 (jul-98) S-3 (nov-98)

24 IONDeltasProcesos que pueden justificarloProcesos paralelos SO 4 - Δ SO 4 + Δ SO 4 Reducción de sulfatos Oxidación de sulfuros Incremento [HCO 3 ] Disminución [HCO 3 ] HCO 3 - Δ HCO 3 + Δ HCO 3 Precipitación CaCO 3 / CaMgCO 3 Disolución CaCO 3 / CaMgCO 3 Disminución [Ca] y/o [Mg] Incremento [Ca] y/o [Mg] NO 3 - Δ NO 3 Contaminación agrícola Ca - Δ Ca + Δ Ca Cambio iónico directo Precipitación CaCO 3 Cambio iónico inverso Disolución CaCO 3 Incremento [Na] ( [Mg], [K]) Disminución HCO 3 ] Disminución [Na] ( [Mg], [K]) Incremento [HCO 3 ] Mg - Δ Mg + Δ Mg Cambio iónico directo/inverso Precipitación dolomita Disolución dolomita Modificación otros cationes Disminución [HCO 3 ] Disminución rMg/rCa Incremento [HCO 3 ] Na - Δ Na + Δ Na Cambio iónico inverso Cambio iónico directo Incremento [Ca] y/o [Mg] Disminución [Ca] y/o [Mg] K - Δ K + Δ K Adsorción minerales arcilla Cambio iónico inverso Cambio iónico directo, acompañando al Na Disminución [Na] e incremento [Ca] Incremento [Na] y disminución [Ca]


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