TEMA 17.- LA ADQUISICIÓN DE SALES V-HIDROGEOQUÍMICA Y CONTAMINACIÓN 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

MARCAS HIDROGEOQUÍMICAS 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 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

MARCA CLIMÁTICA (EL AGUA DE PRECIPITACIÓN) MARCAS HIDROGEOQUÍMICAS MARCA CLIMÁTICA (EL AGUA DE PRECIPITACIÓN) pH 5 - 6.5 Cl, SO4, NO3, CO3H-, Ca2+, Mg2+, Na+ y K+ Función distancia costa Humos industriales Cl- conservativo infiltración: I/P  Cp/Ci MARCA EDÁFICA (EL AGUA EN EL SUELO) CO2, ácidos húmicos y fúlvicos agua agresiva O2 oxidación M.O.  medio reductor (disolución de Fe2+) ET < P  concentración proporcional a ET ET > P  acumulación sales (caliches) Los dos casos. Regadíos ·        Del acuífero  deterioro ·        Externa dilución o concentración

MARCA LITOLÓGICA Evaporitas Arcillas cambiadoras MARCAS HIDROGEOQUÍMICAS 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) HCO3 SO4= Cl- Ca2+  Mg2+ Na+ 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

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

Sistemas de flujo (Toth)

PROCESOS MODIFICADORES Factores que operan • 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 , O ) 2 2 • Sinergia

PROCESOS DE ADSORCIÓN 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. 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.

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

r: meq/l Los principales cambiadores son: PROCESOS MODIFICADORES Los principales cambiadores son: Arcillas (Montmorillonita, Vermiculita, Illita,...) y M.O. Afecta al Ca2+, Mg2+ y Na+ y en menor medida al H+, Li+ y Sr2+; K+ y NH4+ 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

SO - + 2 CH O ( mat . o rg .) + H = S + 2 CO + H Consecuencias PROCESOS MODIFICADORES REDUCCION DE SULFATOS SO 2 - + 2 CH O ( mat . o rg .) + H + = S - + 2 CO + H 4 2 2 2 • Reacciones bacterianas (requieren la presencia de determinadas b acterias: Sporovibrio) • Reacciones termoqu í micas o abi ó ticas (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 (NO2-) e incluso a N2 o HH4+, en medio reductor y en relación con procesos de descomposición de M.O. Regeneración del NO3- por oxidación posterior

PI: Producto de actividad iónica; KPS: Producto de solubilidad

PROCESOS MODIFICADORES • Procesos de adsorción 2 Na + + Ca – R Û Ca 2+ + 2 Na - R Intercambio iónico • Procesos redox SO 2 - + 2 CH O ( mat . org .) + H + = S - + 2 CO + H 4 2 2 2 Reducción de sulfatos SOBRESATURACIÓN SUBSATURACIÓN Salinidad Solubilidad pCO 2 A B C D E F Disolución Precipitación • Disolución – precipitación de carbonatos No exclusivos de acuíferos kársticos

TRANSFERENCIA DE MASAS Evapotranspiración Precipitación Sales disueltas CO 2 O Agua de riego Recarga artificial Vertidos Contaminantes Concentración O2 CO2 Absorción radicular N P K Escorrentía superficial Vegetación Humus Animales Materia orgánica Fijación atmosférica Volatilización Agua intersticial ROCA Interacción ACUIFERO Adsorción Degradación Cambio iónico Plaguicidas Orgánicos Carbonatos Insolubles Cationes Metales pesados Solubles Disolución Hidrólisis Oxidación Reducción Sulfatos Nitratos Sulfuros Amonio Solubilidad Consumo O2 MO presente Falta O2 PROCESOS MODIFICADORES

conservativo del ión cloruro 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 Cloruros = [Cl]am Cloruros = [Cl]ad Agua de mar Agua dulce Agua de mezcla Cloruros = [Cl]md [Cl]md = [Cl]am x + [Cl]ad (1 – x) X = porcentaje de agua de mar

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 [Y]T = [Y]am x + [Y]ad (1 – x) Si la concentración medida (real) es [Y]R D Y = [Y]R – [Y]T D Y > 0  El agua de mezcla se ha enriquecido en ión Y debido a procesos modificadores D Y < 0  El agua de mezcla se ha empobrecido en ión Y debido a procesos modificadores D Y = 0  El ión Y se ha mostrado conservativo en los procesos de interacción agua - roca

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

Procesos que pueden justificarlo Adsorción minerales arcilla ION Deltas Procesos que pueden justificarlo Procesos paralelos SO4 - Δ SO4 + Δ SO4 Reducción de sulfatos Oxidación de sulfuros Incremento [HCO3] Disminución [HCO3] HCO3 Δ HCO3 + Δ HCO3 Precipitación CaCO3 / CaMgCO3 Disolución CaCO3 / CaMgCO3 Disminución [Ca] y/o [Mg] Incremento [Ca] y/o [Mg] NO3 - Δ NO3 Contaminación agrícola Ca Δ Ca + Δ Ca Cambio iónico directo Precipitación CaCO3 Cambio iónico inverso Disolución CaCO3 Incremento [Na] ( [Mg], [K]) Disminución HCO3] Disminución [Na] ( [Mg], [K]) Mg Δ Mg + Δ Mg Cambio iónico directo/inverso Precipitación dolomita Disolución dolomita Modificación otros cationes Disminución rMg/rCa Na Δ Na + Δ Na K - Δ K + Δ K Adsorción minerales arcilla Cambio iónico directo, acompañando al Na Disminución [Na] e incremento [Ca] Incremento [Na] y disminución [Ca]