jueves, 8 de marzo de 2012

Agua subterránea: el agua que no vemos


El agua es vital para todos. No podríamos imaginar un día sin ella. Simplemente el 70% de cuerpo humano está formado por agua. Asimismo, se sabe que una persona puede sobrevivir un mes sin comida, pero sólo una semana sin agua. La mayor parte de la superficie del planeta está cubierta por enormes extensiones de ella (aproximadamente 97.5%), el restante 2.5% es agua dulce, la cual se encuentra principalmente en los casquetes polares y como agua subterránea; es decir, de toda el agua dulce que hay, 69.7% es agua congelada, 30% es agua subterránea y en los ríos y lagos hay sólo 0.3%. Hagamos una analogía: si el planeta contuviera solo 100 litros de agua, habría 750 mililitros de agua subterránea y únicamente 7 mililitros más en ríos y lagos superficiales, por lo que la principal fuente aprovechable para el consumo humano de agua dulce es precisamente el agua subterránea. Pero, ¿qué es?, ¿dónde se encuentra?, ¿cómo se obtiene?, ¿para qué se utiliza?, ¿cuál es su importancia? En este artículo se responderán estas cuestiones.
Uno de los primeros estudiosos del agua subterránea fue Leonardo da Vinci, quien en su descripción del ciclo del agua apunta: “Hallábase el agua en su elemento el soberbio mar, cuando tuvo deseo de subir por los aires y, atendida por el elemento del calor, se elevó en sutil vapor, tan ligero que tenía la sutileza del aire; subiendo a lo más alto, llegó hasta donde el aire es más liviano y frío, y allá la abandonó el calor. Sus minúsculos granitos de hielo se juntaron y pesaron más, y al pesar cayeron. La soberbia del agua se transformó en huida del cielo; al caer fue bebida por la tierra seca, y ahí estuvo mucho tiempo encarcelada, haciendo penitencia por su culpa”.
Asimismo, hay imágenes un poco más cercanas en los llamados “poceros del Ued Rhir”, en el norte del Sahara, a finales del siglo XIX. Los miembros de esta corporación eran capaces de excavar a mano pozos de hasta 80 metros de profundidad. La corporación designaba entonces al más viejo de sus miembros para cavar el pozo. Solo, en la oscuridad del fondo, iba golpeando con su pico el material más consolidado, formado de rocas calcáreas, hasta que un último golpe de su pico hacía brotar, con violencia inaudita, el líquido tan preciado. Muy pronto llenaba éste el pozo para manar hasta la superficie, llevándose consigo al viejo pocero, muerto o trágicamente contusionado. Otros se lanzaban entonces hasta el fondo conteniendo la respiración, con lastres en los pies, para terminar el trabajo. Ningún esfuerzo y sacrificio eran excesivos para ir a buscarla. Afortunadamente, las técnicas han cambiado desde entonces.
El ciclo del agua
Para entender qué es y dónde se encuentra el agua subterránea, tenemos que referirnos al ciclo del agua. Este describe la presencia y el movimiento del agua en la tierra y sobre ella. El ciclo del agua ha estado ocurriendo por billones de años y la vida sobre el planeta depende de él.
El agua está en continua transformación: se evapora, cae en forma de lluvia, se filtra por la tierra, fluye en los caudales de los ríos. A grandes altitudes o en las latitudes altas, se halla presente en forma de hielo y nieve, y éstos, a su vez, se transforman también. La ciencia de la hidrología estudia todos estos movimientos y sus observaciones conforman lo que se conoce como el “ciclo del agua”.
Etapas del ciclo del agua
Se han identificado quince componentes del ciclo del agua:
  1. Agua en los océanos. El agua en el planeta se encuentra principalmente en los océanos. Durante los periodos de clima más frío, se forman grandes capas de hielo y glaciares; en la medida en que una mayor cantidad de agua se acumula en forma de hielo, menor será el agua disponible en otros componentes del ciclo. Lo contrario sucede en los periodos más cálidos. Hace 3 millones de años atrás, cuando la Tierra era más cálida, los océanos podrían haber estado cincuenta metros por encima del nivel medio actual.
  2. Evaporación. La evaporación es el proceso por el cual el agua líquida de los océanos ingresa a la atmósfera en forma de vapor. Los océanos, mares, lagos y ríos proveen alrededor de 90% de la humedad de la atmósfera vía evaporación; el resto es por la transpiración de las plantas.
  3. Agua en la atmósfera. En la atmósfera siempre hay agua, y las nubes son la forma más visible del agua en la atmósfera.
  4. Condensación. Es el proceso por el cual el vapor de agua del aire se transforma en agua líquida y forma las nubes cuando el vapor de agua se eleva y se enfría. Este fenómeno es responsable de la niebla, de la humedad del día y de que se empañen los cristales.
  5. Precipitación. Es agua liberada desde las nubes en forma de lluvia, aguanieve o granizo. Es el principal proceso por el cual el agua retorna a la tierra. Se requieren muchas gotas de nube para producir una gota de lluvia. La cantidad de precipitación varía a lo largo de los países e incluso en una misma ciudad.
  6. Agua almacenada en los hielos y la nieve. A una escala global, el clima está cambiando continuamente. Hubo periodos cálidos, como cuando vivían los dinosaurios, y hubo periodos fríos, como ocurrió durante la última Edad de Hielo, hace 20 mil años. Si el día de hoy todos los glaciares se derritieran, el nivel del mar subiría aproximadamente setenta metros.
  7. Agua de deshielo. En los climas fríos la mayor parte del caudal de los ríos durante la primavera proviene de la nieve y del hielo derretido. Además de las inundaciones, el rápido derretimiento de la nieve puede causar deslizamientos de tierra y desplazamientos de materiales sólidos.
  8. Escorrentía superficial. Generalmente, parte de la lluvia que cae es absorbida por el suelo; pero cuando la lluvia cae sobre suelo saturado o impermeable, comienza a correr sobre aquel siguiendo su pendiente. El agua corre por canales a medida que se dirige a los grandes ríos. Aproximadamente un tercio de la lluvia que cae corre en forma de escorrentía hacia los océanos; la fracción restante se evapora o es absorbida por el suelo, pasando así a formar parte del agua subterránea.
  9. Corriente de agua. Es la cantidad de agua que corre en un río. Los ríos se utilizan para abastecer de agua a las ciudades y su energía se aprovecha para producir electricidad; también recargan los acuíferos y descargan sus aguas al mar. Cada río tiene asociada una cuenca. El tamaño de un río depende del tamaño de su cuenca. Las cuencas son importantes ya que los ríos y su calidad se ven afectados por lo que sucede en aquellas, ya sea por causas naturales o provocadas por el hombre.
  10. Agua dulce almacenada. El agua superficial incluye estanques, lagos, presas y humedales de agua dulce, y mantiene la vida. La cantidad de agua en los ríos y lagos está permanentemente cambiando debido a las entradas y salidas del agua en el sistema. El agua que entra proviene de las precipitaciones, de la escorrentía superficial y del agua subterránea que se filtra hacia la superficie. La pérdida de agua de los lagos y ríos se debe a la evaporación y a la descarga hacia las profundidades.
  11. Infiltración. En cualquier parte del mundo una porción del agua que cae como precipitación se infiltra hacia el suelo. Parte del agua que se infiltra permanece en las capas más superficiales del suelo y puede volver a entrar a un curso de agua debido a que se filtra hacia éste. Otra parte del agua puede infiltrarse a mayor profundidad, recargando así los acuíferos subterráneos. Si el acuífero es suficientemente poroso o tiene una gran cantidad de fracturas, se puede aprovechar el agua subterránea a través de pozos. El agua puede viajar grandes distancias o permanecer por largos periodos como agua subterránea antes de retornar a la superficie.
  12. Descarga de agua subterránea. Hay una gran cantidad de agua que no vemos: el agua que se mueve dentro del suelo. El agua subterránea es, en muchos casos, el principal contribuyente de los cursos de agua. Las personas han utilizado el agua subterránea por miles de años y lo continúan haciendo hasta el día de hoy, principalmente para beber y para riego.
  13. Manantiales. Son afloramientos del agua subterránea. Un manantial resulta cuando un acuífero se llena hasta el punto de que el agua se desborda a la superficie de la tierra. Existen manantiales termales que se asocian con la actividad volcánica.
  14. Transpiración. Es el proceso por el cual el agua es llevada desde las raíces hasta los pequeños poros que se encuentran en la cara inferior de las hojas, donde se transforma en vapor de agua y se libera a la atmósfera. Alrededor de 10% de la humedad de la atmósfera proviene de la transpiración de las plantas.
  15. Agua subterránea almacenada. Una gran cantidad de agua se almacena en el subsuelo. La mayor parte del agua del suelo proviene del agua de lluvia que se infiltra a través de la superficie de aquél. La capa superior del suelo es la zona no saturada. Por debajo de esta capa se encuentra la zona de saturación, donde todos los poros, grietas y espacios entre las partículas de roca se encuentran llenos de agua. El cuidado del agua subterránea es fundamental ya que está almacenada en grandes volúmenes, si bien estos no son necesariamente renovables a una escala humana.
Acuíferos
La palabra acuífero proviene de dos palabras latinas: aqua, de agua, y ferre, traer, y se define como la formación, o parte de una formación, que contiene suficiente material permeable cuyos poros están llenos de agua subterránea; se utilizan para obtener cantidades significativas de agua de pozos y manantiales. Los acuíferos más productivos en el mundo están compuestos de materiales sin consolidar, como gravas y arenas.
¿Quién estudia los acuíferos? El estudio de los acuíferos lo trata principalmente la hidrogeología, una rama de la hidrología que trata sobre el agua subterránea, su yacimiento, movimiento, recargas y descargas, propiedades de las rocas que influyen en su almacenamiento y métodos empleados para su investigación y conservación. Uno de los primeros métodos de exploración del agua subterránea eran varitas de avellana en forma de “Y”, mediante las cuales se encontraba el sitio adecuado para perforar un pozo, pero hoy se utilizan métodos geofísicos para investigar las características del subsuelo de los acuíferos. Estos métodos en superficie utilizan la energía eléctrica, las ondas sísmicas y el campo magnético y gravitacional, que están relacionados con esas propiedades del subsuelo que indican qué materiales geológicos se hallan bajo la superficie de la tierra. Asimismo, para conocer la calidad del agua subterránea, se analizan muestras de agua para medir su conductividad eléctrica, acidez o alcalinidad y temperatura. En general, el agua subterránea, comparada con el agua superficial, tiene múltiples ventajas, ya que siempre está libre de bacterias y no contiene materia en suspensión, es transparente, incolora y su temperatura es relativamente constante.
Movimiento del agua subterránea
Las aguas subterráneas forman grandes depósitos que en muchos lugares constituyen la única fuente de agua potable disponible. A veces, cuando circulan bajo tierra, forman grandes sistemas de cuevas y galerías. En algunos lugares regresan a la superficie, brotando de la tierra en forma de fuentes o manantiales. La dirección y velocidad del movimiento del agua subterránea están determinadas por varias características del acuífero y de las capas impermeables del suelo (donde el agua tiene dificultad en penetrar). Las dos propiedades de los acuíferos que afectan el almacenamiento y flujo del agua subterránea son la porosidad (cantidad de espacio abierto en el material) y la conductividad hidráulica (medida de la habilidad de un acuífero para transmitir agua). Si la roca permite que el agua se mueva de una forma relativamente libre dentro de ella, puede moverse distancias significativas en un corto periodo de tiempo, pero también puede ir a acuíferos más profundos, donde demorará años en volver a ser parte del ambiente.
Edad del agua subterránea
La edad del agua subterránea ha sido tema de discusión. Para determinarla se utilizan radioisótopos. Esta técnica indica que el rango va de unos pocos años a miles de años. Algunas muestras en Arabia Saudita indican edades de 20 mil a 30 mil años, pero esta situación no es común. La mayor parte del agua subterránea, destinada para consumo humano en acuíferos someros, es de origen reciente (menor de diez años).
Pozos y manantiales
La perforación de pozos de agua se desarrolló en China. La mayoría de las perforaciones modernas utilizan un equipo de perforación rotatoria. En la zona costera de Veracruz se aprovecha por lo general el agua que está entre 50 y 100 metros de profundidad.
Un manantial es una descarga del agua subterránea en la superficie de la tierra. Los manantiales se clasifican según su formación geológica, la cantidad de descarga, la temperatura del agua (termal, caliente, fría), el contenido mineral o las fuerzas por las cuales se forman (por gravedad o por presión). Los manantiales han sido social, cultural y económicamente importantes en la historia de la humanidad. Las principales ciudades de Grecia, Egipto, Mesopotamia, India y China se erigieron cerca de un manantial.
Importancia del agua subterránea
Actualmente el agua dulce se ha convertido en un recurso escaso, incluso en aquellos países que tienen ríos y climas templados. El aumento de la población en las ciudades, aunado al incremento del nivel de vida, obliga a canalizar cada vez más agua a los núcleos urbanos, controlar su salubridad y realizar tratamientos de aguas residuales procedentes del alcantarillado para que no contaminen los cursos de agua en los que desembocan.
La importancia del estudio del agua subterránea es que es la principal fuente de agua potable en el mundo; sin embargo, se debe tener en cuenta el balance del ciclo hidrológico para su mejor aprovechamiento y conservación, así como las consecuencias ambientales y sociales que acarrea la explotación de los acuíferos.
En el país se aprovecha hasta 70% del agua extraída de los 653 acuíferos, que satisface las necesidades de 75 millones de personas, y se riega una tercera parte de la superficie agrícola; aun así, estos acuíferos son altamente vulnerables, de modo que su explotación puede tener efectos perjudiciales tales como el agotamiento de manantiales, la desaparición de lagos y humedales, la pérdida de vegetación, la disminución de la disponibilidad debido a la contaminación del agua por los residuos generados en las ciudades, zonas industriales y de riego o por la intrusión salina. El incremento de la demanda puede agravar las amenazas en cuatro aspectos fundamentales de la seguridad humana: la producción de alimentos, la salud humana, el equilibrio de los ecosistemas y la estabilidad social, económica y política. Es notable que de 1975 a 2003 los acuíferos con explotación intensiva aumentaran de 32 a 102. En el estado de Veracruz, según la clasificación de Comisión Nacional del Agua, existen dieciocho acuíferos, de los cuales sólo ocho cuentan con estudios hidrogeológicos que datan de los años ochenta, por lo que es importante realizar y actualizar investigaciones que definan mejor sus características hidráulicas para su mejor aprovechamiento.
En fin, en el subsuelo tenemos un gran tesoro, que es el agua subterránea, la cual es accesible, económica y de alta calidad; mediante su manejo adecuado, la población podrá tener acceso al agua potable durante un tiempo considerable para satisfacer sus principales demandas.
Para el lector interesado
A. A. (2003). El agua. La lucha por la vida. Madrid: Larousse. 

Guerrero, M. (1998). El agua. En A.A.: La Ciencia para Todos (2ª ed.), núm.102. México: Fondo de Cultura Económica.

Marsily, L. (2003). El agua. México: Siglo Veintiuno Editores.
Fuente: REVISTA DE DIVULGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA DE LA UNIVERSIDAD VERACRUZANA Volumen XXII Iris Neri Flores*




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