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Contaminación de las aguas subterráneas: Un enfoque de la situación en
  América Latina y el Caribe en relación con el suministro de agua potable

                                     Por: Dr. Ing. Stephen Foster,    Ing. Miguel Ventura,  Ing. Ricardo Hirata  
                                                                            OMS / OPS-HPE / CEPIS
                                                                                           1987


Contenido

Prefacio

bbull.gif (150 bytes) 1. Introducción a la calidad de las aguas subterráneas
1.1 Importancia de las aguas subterráneas en el suministro de agua potable
1.2 Situación actual de la protección de las aguas subterráneas
1.3 Guías para la calidad del agua potable en relación con las aguas subterráneas
bbull.gif (150 bytes) 2. Fundamentos para la evaluación de la contaminación de aguas subterráneas
2.1 Distribución de aguas subterráneas y transporte de contaminantes
2.2 Concepto de riesgo de contaminación de aguas subterráneas
2.3 Importancia de la zona no saturada
2.4 Clasificación regional de vulnerabilidad a contaminación
bbull.gif (150 bytes) 3. Actividades principales que causan contaminación de aguas subterráneas
3.1 Conceptos generales
3.2 Saneamiento sin alcantarillado
3.3 Otras actividades urbanas e industriales
3.4 Accidentes ambientales
3.5 Prácticas agrícolas de cultivo
bbull.gif (150 bytes) 4. Conclusiones y recomendaciones

Resumen

Las aguas subterráneas cumplen un rol importante, y en numerosos casos vital, para el suministro de agua potable de muchas areas urbanas y rurales de la Región de América Latina y el Caribe. Sin embargo, profesionales poco informados tienden a ver el flujo de aguas subterráneas como algo que se asemeja a lo místico o metafísico. Por lo tanto existe dificultad acerca de la percepción de la contaminación de aguas subterráneas y una ignorancia o complacencia sobre los riesgos de contaminación, incluso entre administradores de recursos de agua y suelos. Por lo tanto no se ha prestado mucha atención a la prevención de la contaminación de estas mismas fuentes de aqua subterráneas, y aún menos a la protección de los acuiferos en su conjunto.

El flujo de aguas subterráneas y el transporte de contaminantes no pueden ni observarse ni medirse fácilmente. Ambos procesos generalmente son lentos. La contaminación del agua subterránea tiende a ser incidiosa y es invariablemente muy persistente. La recuperación de acuíferos una vez que han sido contaminados es excesivamente cara y técnicamente problemática.

El presente informe enfoca la atención --sobre los riesgos de contaminación de las aguas subterráneas en América Latina y el Caribe. En algunas áreas, principalmente dentro o en los alrededores de los grandes centros urbanos, se ha producido ya la contaminación, creando riesgos para la salud pública o causando el abandono de las fuentes de abastecimiento de aguas subterráneas con la consiguiente pérdida de inversión financiera y de recursos naturales.

Las actividades que tienen el mayor impacto sobre la calidad del agua subterránea son: urbanización con densidad elevada con saneamiento sin alcantarillado, Inadecuada disposición de efluentes líquidos industriales y cambios en las prácticas de cultivo agrícola. Su Impacto se ilustra en casos específicos de America Latina y el Caribe. Las principales consecuencias probadas son: concentraciones de nitrato que se incrementan grandemente en las aguas .subterráneas, episodios más frecuentes de contaminación de aguas subterráneas por solventes orgánicos sintéticos, desinfectantes y patógenos fecales. Estos casos llegan a ser una amenaza seria para la calidad del agua potable de acuerdo con las guías de la OMS.

La amenaza de contaminación definida en este informe incide sobre la urgente necesídad de que los ejecutivos vinculados al sector hgdráulico tomen la acción para cuantificar tales riesgos en las áreas bajo su responsabilidad y para iniciar medidas apropiadas de protección y control. En el caso de las aguas subterráneas, es muy justo señalar que la habilidad para analizar los episodios de contamínación que les suceden, excede en gran medida la capacidad para identificarlos y reducir el riesgo de contaminación. Por lo tanto, este informe está dirigido a ingenieros ejecutivos del sector hidráulico, y a sus contraparates en sectores afines, tales como el desarrollo agrícola, industrial y urbano, ya que se requerirá de acuerdos intersectoriales para montar una acción efectiva.

Prefacio

Antecedentes y objetivos del Programa del CEPIS

El desarrollo de un Programa Regional sobre Prevención y Control de la Contaminación de Aguas Subterráneas, constituye parte del plan a mediano plazo del CEPIS, formulado por la Organización Panamericana de la Salud, para América Latina y el Caribe, en el período 1984-1989.

Los principales elementos del programa son:

(a) Identificación de los principales problemas de contaminación de aguas subterráneas, en tanto que ellos afecten la potabilidad de
     las aguas subterráneas;

b)  Selección de instituciones que cuenten con el conocimiento apropiado y los recursos suficientes para aplicar un programa de
     control de contaminación de aguas subterráneas;

(c) Movilización de estas instituciones a través del establecimiento de una red de cooperación, con asesoría brindada por el CEPIS;

(d) Preparación y diseminación de manuales sobre la contaminación y protección de las aguas subterráneas apropiados al contexto
    regional.

El objetivo principal de este programa es que, para 1989, varios paises de la Región hayan iniciado programas de control de la contaminación de las aguas subterráneas, respaldados por procedimientos adecuados para la identificación y evaluación de los riesgos de contaminación de las mismas y cuenten con políticas apropiadas para el control selectivo de las actividades potencialmente contaminantes, y el uso de la tierra, y para el diseño de métodos más seguros para la disposición de efluentes y residuos.

Enfoque del informe

Este informe pretende identificar y ayudar al entendimiento de los riesgos de contaminación de aguas subterráneas en América Latina y el Caribe. De esta manera se espera que se dé una consideración más seria y coordinada a tales riesgos.

Aunque el informe es de naturaleza técnica y presenta resultados varios estudios de caso en la Región, no pretende ser un manual sistemático un texto integral. La evaluación científica no se profundiza más que necesario para ilustrar los principales puntos que son importantes en definición de una política regional. Aún más, en vista del estilo ejecutivo de este informe, se han evitado las referencias cientificas convencionales. 

El informe está limitado a la consideración de la contaminación de las aguas subterráneas, causada por la actividad del hombre. No han sido consideradas otras inquietudes importantes relacionadas, tales como problemas naturales de calidad de las aguas subterráneas, intrusión o invasión de aguas saladas asociadas con el bombeo excesivo, y reducción en la recarga de las aguas subterráneas debida a urbanización con sistemas de alcantarillado y desagües pluviales. Asimismo, hay que recordar que la causa más común de contaminación microbiana de las aguas subterráneas es la inadecuada construcción y mal acabado de las fuentes de aguas subterráneas; aún cuando es fundamental, este aspecto está fuera del alcance de este informe.

Reconocimientos

Este informe ha sido revisado y mejorado por el Comité Técnico dal Programa Regíonal de Prevención y Control de Contaminación de Aguas Subterráneas del. CEPIS. Dicho Comité incluye representantes de instituciones de Argentina, Bolivia, Brasil, Cuba, México, Perú y Puerto Rico. Asimismo, es nececario hacer un reconocimiento especial a la activa participación del Ing. Geroncio de Albuquerque Rocha de DAEE, Sao Paulo, Brasil.

Muchos de los datos de campo utilizados en este informe han sido proporcionados por los miembros de este Comité Técnico. Los autores expresan su reconocimiento a la colaboración brindada por las siguientes personas quienes pruporcionaron información detallada sobre las investigaciones de sus respectivos países citadas en el presente informe:

Argentina     Ing. Fernando Máximo Díaz (INCYTH)

Bermuda        Ing. James Thomposon (PWD)

Brasil              Ing. Rodrigo César Cunha, Ing. Daniel Gomes (CETESB)
                     Ing. Seiju Hassuda (USP-CEPAS)
                     la desaparecida Dra. Rosa Beatriz Gouvea da Silva (DAEE)

México           Ing. Rubén Chávez (SARH)
                     Ing. Alfredo David Guidi (SEDUE)
                     Ing. Armando Canales (ITSON)
                     Ing. Miguel Villasuso (FIUDAY)

Perú               Ing. Nelly Nakamatsu e Ing. Carlos Valenzuela (SEDAPAL)

Puerto Rico    Ing. Carlos Jiménez y Dr. Carl-Axel Soderberg (JCA)

Los autores agradecen al Ing. Alberto Flórez Muñoz (Director del CEPIS) así como al Ing. Henry Salas (CEPIS) por el interés que demostraron desde un inicio y por su continuo aliento para la preparación de este informe, asimismo al Ing. Fred Reiff y al Dr. Antonio Rivera-Cordero (OPS-HPE) por el aporte de información útil. 

TambiéN se expresa agradecimiento a la Sra. Sonia de Victorio por el excelente trabajo de secretariado y mecanografiado para la producción de este documento, tanto en castellano como en inglés.

1. Introducción a la calidad de las aguas subterráneas

1.1 Importancia de las aguas subterráneas en el suministro de agua potable

 Las estadísticas oficiales revelan un constante incremento en el porcentaje de la población de América Latina y el Caribe que tiene acceso a un suministro de agua doméstica adecuado. Esto se ha conseguído a pesar de los grandes incrementos de población y migración a las áreas urbanas. Hacia 1980 se tenía conocimiento que alrededor de 185 millones de personas contaban con alguna forma de suministro de agua adecuado (Cuadro 1).

Cuadro 1

Desarrollo de los suministros de agua potable en
la región latinoamericana y caribeña

Area Año Población
(en millones)
Población con suministro
de Agua adecuado (%)
Total 1960
1970
1980
200
262
343
33
37
54
Urbana 1960
1970
1980
100
142
217
54
56
75
Rural 1960
1970
1980
100
120
126
6
14
19

              (sólo se incluyen Países Miembros del Banco Interamericano de Desarrollo)

Lamentablemente na existen datos disponibles acerea del porcentaje de los suministros domésticos de agua provistos por fuentes de agua subterránea. Tampoco existe informacíón confiable sobre el porcentaje de los suministros de agua desarrollados para todos los propósitos derivados de las aguas subterráneas. Por lo tanto, para ilustrar el rol vital que desempeñan las aguas subterráneas en el suministro de agua potable en la Región, se ha tenido que recurrir a estimados cualitativos (Figura 1) y a ejemplos especificos.

Figura 1
Importancia del agua subterránea para abastecimiento de agua potable
en la región latinoamericana y caribeña

(El CEPIS hizo el estimado de la situación en 1985 tomando datos de una encuestra
parcial realizada por el PNUD entre 1972-1976 y de la información recibida por la OPS
y el CEPIS entre 1984 y 1986. Las ubicaciones son las citadas en este manual y se
dispone de datos sobre incidentes de contamianción de aguas subterráneas.)

En dos de las grandes áreas urbanas de la Región, las ciudades de México y Lima, las aguas subterráneas proporcionan el mayor porcentaje del suministro de agua municipal. En el caso de la Ciudad de México, la enorme cantidad de 3,200 M1/d (94% del total del abastecimiento de agua en 1982) era suministrada por unos 1,100 pozos perforados en el valle de México y 230 pozos construidos en el valle de Lerma. El agua que abastece a la Gran Lima (incluyendo el puerto del Callao) proviene de más de 320 pozos de producción que abastecen hasta 650 M1/d. En algunas otras áreas urbanas, incluyendo Buenos Aires y Santiago de Chile, las aguas subterráneas abastecen una proporción significativa del suministro municipal total. En todos estos casos, los pozos individuales tienen un rendimiento relativamente alto (10-100 1/s), han sido construidos progresivamente en función a la demanda y están ampliamente diseminados dentro, y en los alrededores, del área urbana (ver como ejemplo la Figura 2).

Un costo de producción relativamente bajo y la normalmente excelente calidad natural de las aguas subterráneas han sido suficientes para justificar su explotación para suministro de agua potable inclusive en las regiones tropicales húmedas de América Central y el Caribe. Por ejemplo, desde mediados de 1960 se ha explotado rápidamente el agua subterránea para el abastecimiento municipal en San José de Costa Rica (Figura 3), en la Ciudad de Guatemala y en Georgetown, Guyana. Igualmente es de gran importancia para las ciudades de muchas islas del Caribe; por ejemplo, Barbados depende totalmente de las fuentes de aguas subterráneas, las cuales abastecen alrededor de 110 Ml/d.

Similares razones han hecho que las aguas subterráneas se conviertan en la fuente más atractiva de suministro de agua potable para ciudades pequeñas. Se pueden encontrar muchos ejemplos de esta situación a nivel Regional: 20 ciudades utilizan un total de 170 M1/d en el caso de Honduras, 22% de agua potable en el estado brasileño de Sao Paulo fuera de la misma capital que representa un abastecimiento mayor a 750 M1/d para mas de 500 pueblos, y el suministro doméstico para 4.6 millones de habitantes en las provincias de Argentina.

Las aguas subterráneas también están amplia a intensamente explotadas para el suministro de agua en las áreas rurales debido a que normalmente constituyen el recurso más económico y seguro. En muchas zonas la explotación actualmente comprende pozos tubulares de bajo rendimiento (0.5-5 1/s), comúnmente perforados sin control, explotando acuíferos con niveles freáticos muy altos y brindando un abastecimiento no tratado, sin control ni protección en la mayoría de los casos. Por otro lado, se siguen construyéndo, bajo ciertas condiciones, pozos excavados de diseño tradicional, pero de mejor acabado. Tales fuentes, conjuntamente con manantiales protegidos, proporcionan más del 90% de los suministros rurales en Costa Rica, El Salvador y Guyana, por ejemplo.

Figura 2
Distribución de las fuentes de aguas subterráneas para abastecimiento
municipal en Lima Metropolitana, Perú

(Muestra cómo la mayor parte de los pozos está ubicada en áreas
urbanizadas como resultado del rápido crecimiento de población.)

 

Figura 3
Crecimiento de la extracción de aguas subterráneas para
abastecimiento de agua potable del acuífero La Colima en el
Valle Central de Costa Rica

(Típico del rápido crecimiento en la explotación del agua subterránea para
abastecimiento de agua municipal, se pueden observar tendencias
similares en la ciudad de Guatemala y en Georgetown, Guyana, con
una capacidad de producción que excede 100 Ml/d en ambos casos.)

1.2 Situación actual de la protección de las aguas subterráneas

En vista de la importancia de los abastecimientos de aguas subterráneas se podría pensar que se ha prestado bastante atención a la protección de los acuíferos para prevenir el deterioro de la calidad del agua subterránea, particularmente en, los alrededores, de las grandes áreas urbanas. Este es especialmente el caso cuando consideramos:

(a) La práctica de disposición al suelo de efluentes domésticos e industriales no tratados es cada días más difundida debido al
    costo excesivamente elevado de soluciones alternas.

(b) Los efectos sobre la salud potencialmente nocivos asociados contaminación de los abastecimientos de aguas subterráneas,
     consecuentes incrementos lentos, pero muy persistentes, concentración de contaminantes.

(c) La recuperación de los acuíferos contaminados casi siempre resultará en una operación costosa y lenta, que puede compararse
     al intento de tratar de remover el último vestigio de jabón de una esponja. Esto puede, con frecuencia, resultar impracticable,
     conduciendo al abandono de los escasos recursos de aguas subterráneas con un considerable costo económico.

(d) Una vez contaminados, el tratamiento de los abastecimientos de aguas subterráneas resultará costoso porque cada una de las
     numerosas fuentes dispersas, produciendo pequeños volúmenes, tienen que ser tratadas individualmente.

Sin embargo, por un sinnúmero de razones, la protección de los acuíferos aún no ha recibido la debida consideración ni en América Latina ni en el Caribe. En primer lugar, la migración de los contaminantes desde la superficie hasta los pozos tiende a ser un proceso lento en muchos acuíferos y puede demorar muchos años, incluso décadas, antes de que el impacto total de una contaminación causada por un contaminante persistente se haga notorio en los abastecimientos de-aguas subterráneas. Esto conduce a cierta complacencia en lo que respecta a los riesgos de contaminación del recurso hídrico subterráneo, a pesar que algunos casos de contaminación habrán afectado grandes volúmenes del acuífero antes de su primera aparición, siendo como si fuera solo la "punta de un iceberg".

En segundo lugar, la inacción resulta de dificultades significativas asociadas con el muestreo adecuado de las aguas subterráneas, con la responsabilidad dividida para el manejo de aguas subterráneas y con una restringida o mal orientada capacidad analítica de los laboratorios, provocando así la ausencia de un sistema rutinario de monitoreo para contaminantes tales como patógenos, nutrientes, metales pesados y compuestos orgánicos sintéticos. Por ello los datos disponibles no son adecuados para ofrecer una perspectiva confiable sobre la calidad actual de los abastecimientos de aguas subterráneas de los acuíferos pie la región. lnformación sobre la magnitud y la distribución de la coataminacíón de los acuíferos es aún más escasa, y sólo es posible citar algunos casos en los que se han efectuado investigaciones detalladas, trantando de generalizar de ellos.

1.3 Guías para la calidad del agua potable én relación con las aguas subterráneas

En muchos casos una política de protección de las aguas subterráneas no estará orientada a prevenir todo tipo de contaminación. Entonces surge la interrogante de saber qué cantidad de contaminación se puede tolerar. Por tal razón, las diferentes normas o guías para la potabilidad del agua se toman, en efecto, en los criterios de diseño para el control de la contaminación de las aguas subterráneas. Por lo tanto, es relevante discutir de qué manera las actuales Guías de la OMS sobre Calidad del Agua Potable se refieren directamente a las aguas subterráneas. Al hacerlo es importante apreciar que estas guías se basan en dos criterios separados: su importancia para la salud (efecto tóxico, carcinogénico, mutagénico) que es de primera prioridad, y los aspectos organolépticos o estáticos (sabor, color, olor) que son de importancia secundaria, siempre que se garantice que el consumidor aceptará el agua y no acudir a una fuente aparentemente mejor, pero de mayor riesgo para la salud pública.

Entre los constituyentes inorgánicos mencionados en las guías como nocivos para la salud (Cuadro 2A), el más generalizado y problemático es el nitrato, debido a su alta movilidad y estabilidad en los sistemas aeróbicos de aguas subterráneas. Otros constituyentes tales como fluoruros y, en menor grado, arsénico, se encuentran en las aguas subterráneas pero frecuentemente por causas de origen natural.

Los metales pesados peligrosos (cadmio, cloro, plomo, mercurio) tienden a ser inmovilizados por precipitación, a otros procesos, en muchos acuíferos, pero migran significativamente en sistemas de aguas subterráneas con bajo pH y Eh. Muchos de los constituyentes inórganicos mencionados en las normas por motivos estéticos (Cuadro 2A) se encuentran ampliamente en las aguas subterráneas, a menudo por causas naturales y en algunos casos debido a contaminación; los más notables entre éstos son cloruro, hierro, manganeso, sodio y sulfato.

En cuanto a los constituyentes orgánicos, se debe reconocer que los valores actuales de las guías aún no cubren la vasta gama de compuestos orgánicos sintéticos, especialmente con respecto a los plaguicidas, conocidos por ser contaminantes potenciales del agua. Esto se debe a que no existe una suficiente evidencia médica como para hacer una firme recomendacién. Entre aquellos compuestos para los que se han registrado valores guías como resultado de su significado para la salud (Cuadro 2B) los que, según la evidencia actual, parecen representar la amenaza más grande para la calidad de las aguas subterráneas, son algunos de los alcanos, alquenos y hencenos clorados, que son relativamente solubles en el agua y una vez en el subsuelo no experimentan gran retardo o rápida degradación. Estos compuestos son solventes sintéticos y desinfectantes que tienen un uso muy difundido en toda la escala de Industrias. Irónicamente, éstos no representan una seria amenaza para el agua superficial debido a su elevada volatilidad, pero las pérdidas volátiles de las aguas subterráneas son relativamente limitadas.

Sólo algunos de los plaguicidas nombrados presentan una evidencia concreta de ser una amenaza sobre la calidad del agua subterránea debido a que muchos muestran una alta sorción en los suelos, aunque hasta el momento sólo se ha realizado limitado monitoreo y poca investigación. Sin embargo, se conoce que otros compuestos son móviles en las aguas subterráneas, pero, debido a una insuficiente evidencia médica, aún no se ha fijado ningún valor limite.

Cuadro 2
Resumen de las guias de la OMS para la calidad del agua potable (1984)
y su relación con la contaminación de las aguas subterráneas

A. Constituyentes inorgánicos

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a. se han omitido parámetros compuestos tales como Conductividad Eléctrica (CE), Sólidos Disueltos Totales (SDT),
    pH, etc, que tienen principalmente importancia estética

b. S de consideración para la salud (tóxico, cancerígeno, mutagénico)

    E aspectos estéticos (sabor, olor, color) de consideración secundaria

c. (las letras mayúsculas indican ocurrencia más frecuente)
    N que ocurre en forma natural
    P contaminación causada por el hombre
    P-producto indirecto de contaminación orgánica mediante la reducción en Eh a niveles en los cuales Fe y Mn son
    solubles.

d. indica el menor o mayor grado de frecuencia relativa y persistencia en aguas subterráneas contaminadas (o
    producto de cloración de aguas contaminadas por bencenos, ácidos fúlvicos/húmicos y fenoles, respectivamente.

Cuadro 2
Resumen de las guías de la OMS para la calidad del agua potable (`1984)
y su relación con la contaminación de las aguas subterráneas

B: Constituyentes orgánicos

e  guía tentativa sólo para el presente

f  EEC (1982) dá una guía de un total de 10 µg/l de hidrocarburos disueltos y de 0.5 µg/l de fenoles sintéticos sobre consideraciones estéticas

Con respecto a la calidad microbiológica, las guías actuales de la OMS recomiendan que debe considerarse que un suministro no es satisfactorio si se detectan bacterias indicadoras, coliformes fecales, en cualquier muestra de 100 ml. Para algunos tipos de suministro de agua se puede tolerar la presencia de las bacterias coliformes totales en niveles de hasta 10/100 ml en muestras esporádicas. Algunos especialistas en salud pública consideran que estas guías son innecesariamente severas como para ser adoptadas en países en desarrollo, sobre todo para pequeños suministros de agua subterránea no tratados ni entubados, debido al costo desproporcionado para alcanzar tales estándares en relación con otros riesgos para la salud pública. También se cuestiona la relevancia del recuento de coliformes totales debido a la existencia relativamente difundida de organismos coliformes no fecales en las aguas subterráneas poco profundas de países tropicales.

2.  Fundamentos para la evaluación de la contaminación de aguas subterráneas

2.1 Distribución de aguas subterráneas y transporte de contaminantes

Los perfiles naturales del suelo atenúan activamente muchos, aunque no todos, los contaminantes del agua. Estos han sido reconocidos por mucho tiempo como un sistema potencialmente efectivo para la disposición segura de excretas humanas y aguas residuales domésticas. En menor grado, los procesos de atenuación (Figura 4) continúan a mayor profundidad, especialmente donde hay sedimentos no consolidados.

Adicionalmente, la dispersión hidrodinámica que acompaña al flujo de aguas subterráneas resulta en dilución de los contaminantes persistentes y móviles, especialmente en la zona saturada de los acuíferos (Figura 4). Habrá mezcla y más dilución en pozos de producción ya que, por lo general, éstos interceptan o inducen flujo de agua subterránea a varias profundidades y direcciones, y no todos elos estarán contaminados.

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Figura 4
Procesos que producen atenuación de contaminantes
en los sistemas de aguas subterráneas\

(El grosor de la correspondiente línea indica típicamente la importancia
relativa del proceso en el suelo, sobre, dentro y debajo del nivel freático).

Sin embargo, no todos los perfiles de los suelos ni las condiciones hidrogeológicas son igualmente efectivos para atenuar los contaminantes. más aún, el grado de atenuación variará ampliamente en una condición dada, según los tipos y la disposición de contaminantes.

La preocupación por la contaminación de las aguas subterráneas se relaciona principalmente a los llamados acuíferos no confinados o freáticos, sobre todo en lugares donde la zona no saturada es delgada y el nivel freático poco profundo. También pueden existir importantes riesgos de contaminación, incluso donde los acuiferos son semiconfinados, si los acuitardos superficiales son relativamente delgados y/o permeables. Por lo general, los abastecimientos de aguas subterráneas derivados de acuíferos más profundos y altamente confinados, no serán afectados por contaminación desde la superficie del suelo, salvo por los contaminantes más persistentes, y a muy largo plazo.

2.2 Concepto de riesgo de contaminación de aguas subterráneas

La apreciación más lógica para la definición de riesgo de contaminación de aguas subterráneas es conceptualizarlo como la interacción (Figura 5) entre dos factores semiindependientes:

(a) La carga contaminante que es, será o podrá ser, aplicada en el subsuelo como resultado de la actividad humana.

(b) La vulnerabilidad natural a contaminación del acuífero.

Adoptando este esquema podemos tener alta vulnerabilidad pero no riesgo de contaminación, debido a la ausencia de una carga contaminante, y vice versa. Ambos son perfectamente consistentes en la práctica. Aún más, la carga contaminante puede ser controlada o modificada, pero no así la vulnerabilidad del acuífero.

Otras consideraciones determinarán si el riesgo de contaminación del acuífero resultará en una seria amenaza para la calidad del agua subterránea ya desarrollada, o designada, para abastecimiento de agua:

(a) La magnitud del episodio de contaminación.

(b) El valor de los recursos de aguas subterráneas.

las que, a su vez, dependen de una serie de factores relacionados (Figura 5).

El término vulnerabilidad a contaminación del acuífero se utiliza para representar las características intrísecas que determinan la sensibilidad de una parte del acuífero a ser adversamente afectadas por una carga contaminante impuesta. Es, en efecto, lo inverso a la capacidad de asimilación de contaminantes de un cuerpo de agua receptor, en el lenguaje de la calidad de ríos.

Figura 5
Esquema conceptual para la evaluación del riesgo de
contaminación de recursos y abastecimientos de aguas subterráneas

(La interacción entre la carga contaminante y la vulnerabilidad del acuífero
determina el riesgo de que la contaminación llegue al acuífero, y otras
consideraciones, el impacto de esta contaminación en abastecimientos de
aguas subterráneas derivados del acuífero.)

En vista de la complejidad de los factores que afectan la migración de los contaminantes en los sistemas de aguas subterráneas, el significado potencial de los factores hidrogeológicos detallados, y la individualidad de la situación en cada lugar, podría aparecer más lógico tratar cada actividad potencialmente contaminante en unas condiciones hidrogeológicas dadas en forma individual y realizar investigaciones de campo para evaluar el riesgo de contaminación. Esto, sin embargo, seria muy costoso y, en la mayoría de los casos, se necesitaría, inicialmente, un procedimiento de evaluación más simple. Tal procedimiento utilizaría los datos básicos normalmente disponibles para elaborar un mapa de vulnerabilidad del acuífero y, por lo tanto, identificar los principales riesgos de contaminación de aguas subterráneas. Sin embargo, se debe hacer notar que el concepto de una "vulnerabilidad general para un contaminante universal en un escenario típico de contamínación" no tiene mucho significado científico. Todos los acuíferos, por ejemplo, son vulnerables a contaminantes persistentes derivados de una actividad contaminante que sigue a largo plazo.

2.3 Importancia de la zona no saturada

La zona no saturada es de especial importancia debido a que representa la primera línea de defensa natural contra la contaminación del. agua subterránea. Esto no es sálo debido a su posición estratégica entre la superficie y los acuíferos, sino también a que es un ambiente favorable para atenuar o eliminar contaminantes (Figura 4).

El movimiento de agua en la zona no saturada es generalmente lento y restringido a los poros más pequeños con una superficie específica grande, la condición química es normalmente aeróbica y frecuentemente alcalina. Esto resulta en un potencial considerable para:

(a) La intercepción, sorción y eliminación de microorganismos patógenos.

(b) La atenuación de metales pesados y otras sustancias químicas inorgánicas, mediante precipitación (como carbonatos, sulfuros
     o hidróxidos), sorción o intercambio de cationes.

(c) La sorción y la biodegradación de muchos hidrocarburos y compuestos orgánicos-naturales y sintéticos.

Por lo general, tales procesos continuarán abajo en la zona saturada de los acuiferos pero generalmente a tasas menores (Figura 4). En esta zona la reducción de las concentraciones de los contaminantes dependerá principalmente de la dilución que resulte de la dispersión hidrodinámica, lo que no es un control adecuado para contaminantes altamente tóxicos.

Por lo tanto, es importante que se tome en consideración la zona no saturada para la evaluación de la vulnerabilidad del acuifero. Si ésta. se ignora, las evaluaciones podrían ser excesivamente conservadoras. Sin embargo, el rol de la zona no saturada puede ser complejo y su capacidad para atenuar los contaminantes difícil de predecir. Pueden ocurrir cambios marcados en el comportamiento de algunos contaminantes si la actividad contaminante cuenta con suficiente carga orgánica o ácida como para causar un cambio radical en el Eh c el pH de la zona no saturada. Además, en caso de contaminantes persistentes y móviles, la zona no saturada apenas significa un retraso en el tiempo de llegada de éstos al nivel freático, sin atenuación beneficiosa alguna, En muchos otros casos el grado de atenuación dependerá en gran medida del régimen de flujo y del tiempo de retención en la zona no saturada.

Mientras que las velocidades de flujo natural en la zona no saturada de casi todas las formaciones no exceden de 0.2 m/d a corto plazo, y menos cuando se promedian por períodos más extensos, el flujo de agua y las tasas de penetración del contaminante en formaciones fisuradas ueden ser de ma's de un orden de magnitud mayores, en la presencia de una sobrecarga hidráulica artificial. Por lo tanto, el carácter litológico, y especialmente el grado de consolidación y fisuración son los factores clave en la evaluación de la vulnerabilidad de contaminación de acuíferos (Figura 6), especialmente en relación con la vulnerabilidad comparativa de contaminación microbiana, biodegradable y mayormente retardada.

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Figura 6
Clasificación litológica simplificada de formaciones geológicas
en términos de riesgo relativo de contaminación de aguas subterráneas

(Esta indica la probabilidad de migración extensiva de
contaminantes microbiológicos y biodegradables.)

La zona biológicamente activa del suelo forma, en efecto, la parte más alta de la zona no saturada. Muchos de los procesos que causan la eliminación y atenuación de contaminantes ocurren a tasas más altas en esta zona (Figura 4), como resultado de su contenido mineral orgánico y de arcilla más alto, y una poblacibn bacteriana mucho mayor. En muchas fuentes de contamínación puntual, sin embargo, la carga contaminante es aplicada debajo del suelo, en la base de excavaciones tales como fosos, zanjas, lagunas, filtraciones y canteras. Por lo tanto, la capacidad de atenuación de la zona no contribuye a la reducción de la vulnerabilidad total del acuífero. La posición es diferente para la mayoría de fuentes de contaminación difusa. Por ejemplo, las características del suelo influenciarán grandemente la lixiviación de nutrientes y plaguicidas desde tierras agrícolas y determinarían si la deposicibn aerial ácida sería neutralizada.

2.4 Clasificación regional de vulnerabilidad a contaminación

Utilizando una base genética de clasificación es posible elaborar una división a gran escala de los ambientes hidrogeológicos encontrados en la América Latina y el Caribe (Figura 7). Cada una de las divisiones principales se discute seguidamente en forma breve:

(a) Cordillera con valles intermontañosos. Estas áreas incluyen importantes aculferos volcánicos conformados por lavas basálticas,
     andesíticas, riolíticas y rocas piroclásticas, y por algunas formaciones aluvio-volcánicas, de abanico o secuencias aluviales
     intercaladas. El riesgo elevado de contaminación estará presente donde los acuíferos de lava afloren o tengan sólo una cubierta
     delgada de materiales piroclásticos o aluvio-volcánicos y, en áreas limitadas donde los aculferos aluviales de alta permeabilidad
     tienen un nivel freático poco profundo.

(b) Basamento ígneo continental. Estas rocas cristalinas metamórficas pueden dar origen a acuíferos poco profundos y menores en
     su zona de meteorización que son importantes para los suministros rurales de agua y altamente vulnerables a la contaminación.

(c) Cuencas sedimentarias mesetas volcánicas. En estas condiciones geológicas pueden hallarse aculferos regionales mayores,
    especialmente dentro de las formaciones de calizas y areniscas más significativas. Las primeras, sobre todo cuando tienen un
    aspecto cárstico, son altamente vulnerables a la contaminación.

(d) Sedimentos costeros calizos y arenosos recientes. Estas formaciones, especialmente las calizas, pueden conformar acuíferos
     muy productivos de una elevada o extrema vulnerabilidad a la contaminación, especialmente en áreas densamente pobladas,
     tales como islas, en donde no existen de otras fuentes de abastecimiento de agua.

Figura 7
Clasificación regional de ambientes hidrogeológicos en
la región latinoamericana y caribeña

(Esta clasificación de riesgo no refleja solamente la vulnerabilidad del
acuífero a la contaminación sino también el potencial del recurso hídrico subterráneo).

(e) Aluviones recientes de grandes ríos. Se pueden encontrar acuíferos importantes en las partes mas arenosas de las
    acumulaciones aluviales mayores, pero éstas están casi siempre semiconfinadas y, a pesar de tener un nivel freático poco
    profundo, no siempre son muy vulnerables a la contaminación, excepto en el caso de los contaminantes más móviles y
    persistentes.

3. Actividades principales que causan contaminación de aguas subterráneas

3.1 Conceptos generales

Se presenta una lista general de actividades potencialmente contaminantes (Cuadro 3), con sus características clasificadas. Algunas de las actividades que generan riesgo serio de contaminación en países en desarrollo son comparables a aquellas que ocurren en países altamente industrializados, pero las que presentan la amenaza más seria en las naciones en desarrollo difieren significativamente, tanto individual como colectivamente, de sus similares en otros lugares.

La diferencia entre contaminación de fuentes puntuales a identificables y contaminación difusa es de importancia fundamental, especialmente en la consideracibn de las medidas de control.

3.2 Saneamiento sin alcantarillado

El saneamiento (in-situ), sin alcantarillado, puede brindar niveles adecuados de servicio para la disposición de excretas en comunidades, pueblos pequeños, a incluso en grandes áreas urbanas, a un costo mucho mas bajo que el de los sistemas de alcantarillado con tuberías troncales. Se pueden -usar varios tipos de instalaciones, incluyendo tanques sépticos, fosas sépticas y letrinas secas o con descarga manual. Como aún se necesitan amplia y urgentemente mejoras en el saneamiento, es probable que se continúen produciendo grandes aumentos en la disposición de excretas al suelo.

Es importante reconocer que existen diferencias significativas entre los tanques sépticos y las otras unidades más económicas de disposición de excretas in-situ:

(a) Los campos y zanjas de infiltración de los tanques sépticos se descargan a niveles significativamente más altos en el perfil del
     suelo que lag letrinas, donde las condiciones son mas favorables para la eliminación de agentes patógenos.

(b) La descarga hidráulica de los tanques sépticos normalmente está diseñada para que no exceda de 30 mm/d, mientras que en
     algunas otras unidades se puede alcanzar 100 mmid:

(c) Los tanques sépticos están revestidos en su interior y su efluente sólido, de alto contenido de nitrógeno, es evacuado
     periódicamente, mientras que en otras unidades, aunque no es recomendable, este -suele permanece en el suelo.

Bajo algunas condiciones hidrogeológicas, ciertas unidades de saneamiento in-situ presentan el riesgo de una migración directa de bacterias y virus patógenos hacia acuíferos subyacentes y fuentes vecinas de aguas subterráneas. La contaminación de los suministros de aguas subterráneas debido a un saneamiento sin alcantarillado ha constituido una de las causas comprobadas de trasmisión de agentes patógenos en numerosos brotes de epidemias. Con frecuencia, éste es el resultado de la falta de espacio en los asentamientos densamente poblados, pero también puede ocurrir en urbanizaciones más prósperas y mejor organizadas que emplean un saneamiento in-situ y que construyen pozos excavados o tubulares particulares para reemplazar, o aumentar, las fuentes comunales de agua.

Cuadro 3
Resumen de las principales actividades que potencialmente
generan una carga contaminante al subsuelo
(aquellos de mayor importancia en América Latina y el Caribe se dan en mayúsculas)

 

(a) Puede incluir componentes industriales.
(b) También puede ocurrir en áreas no industriales.
(c) La intensificación de cultivo presenta mayores riesgos de contaminación.

u/r     urbano/rural
P/L/D puntual/línea/difusa

n   nutrientes
f    patógenos fecales
o   compuestos microorgánicos sintéticos y/o carga orgánica
s  salinidad
m  metales pesados

Los compuestos de nitrógeno en las excretas no representan un peligro tan inmediato para las aguas subterráneas, pero pueden causar problemas mucho mas amplios y persistentes. Una indicaciÓn de la contaminaciÓn potencial de aguas subterráneas por nitratos proveniente de las unidades de disposiciÓn de excretas in-situ proviene de las siguientes consideraciones: una población de 20 personas/ha representa una descarga de hasta 100 kg/ha/a al suelo, la que, si fuera oxidada y lixiviada con 100 mm/a de infiltración, podría resultar en una recarga local de aguas subterráneas con una concentración de 100 mg N03-N/l. En la práctica se desconoce la proporción de nitrógeno depositado que será lixiviado, y, como consecuencia de varios procesos, se producirá dilución y reducción. Sin embargo, se puede esperar que los sistemas de saneamiento sin alcantarillado causen frecuentemente incrementos en la concentración de nitratos de las aguas subterráneas, incluso en climas relativamente húmedos. Es probable que provoquen mayores problemas en zonas áridas que no tienen un significativo flujo regional en el acuífero. En los sistemas anaeróbicos de aguas subterráneas con nivel freático poco profundo, la migración de amonio (en vez de nitratos) puede causar problemas locales.

La magnitud del incremento en la concentración de nitrato en aguas subterráneas que se puede esperar se ilustra en un caso de la pequeña isla atlántica de Bermuda (Figura 8 y 9). Aquí se ha demostrado que existe una correlación entre la densidad de la población servida por fosas sépticas y los niveles de nitrato en las aguas subterráneas. La concentración ha aumentado paulatinamente desde 1970 y recientemente se han registrado concentraciones máximas sobre 40 mg N03-N/1 en algunos pozos de producción en el sector más densamente poblado (Figura 9).

La pluviometría promedio de la isla es de 1460 mm/a con infiltración bajo la vegetación natural de alrededor de 360 mm/a. Esta cifra se incrementa por la presencia de saneamiento y drenaje in-situ hasta un equivalente de 740 mm/a en las áreas más densamente pobladas. Se estima que más del 50% del nitrógeno depositado en las unidades de saneamiento es oxidado y lixiviado al agua subterránea.

Localmente, donde la zona no saturada es menos gruesa y está formada por calizas más consolidadas y fisuradas, también ocurre contaminacibn del agua subterránea con bacteria fecal (Figura 9). Se ha mostrado, asimismo, una fluctuación en la intensidad de la contaminación del agua subterránea por bacterias fecales y nitratos provenientes de letrinas, bajo condiciones hidrogeológicas similares a las del área de Mérida, en la península de Yucatán, México (Figura 10).

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Figura 8
Distribución de contaminación en las aguas subterráneas del
acuífero de Bermuda Central

(Las concentraciones de nitrato están estrechamente relacionadas con la
densidad de la población en áreas sin alcantarillado y la penetración de
bacterias fecales, con el tipo de caliza que forma el acuífero.)

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Figura 9
Incremento en la concentración de Nitrato en el abastecimiento de aguas
subterráneas derivado del acuífero de Bermuda Central

(La tendencia creciente es debida tanto al aumento de la concentración
con el tiempo en el acuífero como el aumento de dependencia en pozos
ubicados en áreas urbanas sin alcantarillado.)

Cuando se pretende tomar la experiencia del caso de Bermuda para otras islas y penínsulas formadas por caliza, se debe prestar cuidadosa atención a los siguientes factores, algunos de los cuales podrían varias significativamente: la magnitud de las lluvias y de la infiltración, el tipo de acuífero calizo, el sistema de desarrollo de aguas subterráneas, el estado del desarrollo económico y el diseño de unidades de disposición de excretas.

Incrementos comparables a aquellos de Bermuda en concentración de nitratos, pero a escala más amplia, se han reportado (Figura 11 y 12) en el importante acuífero de Puelche, debajo del Gran Buenos Aires. En esta formación de sedimentos estuarios y marinos se han observado valores máximos de 40 mg NO3-N/1. Cerca del 60% del Gran Buenos Aires continúa sin oxidación de amoníaco de las descargas de los tanques sépticos. Se cree que la fuente de contaminación por nitrato en el agua subterránea, pero otras fuentes significativas de contaminación probablemente son la descarga al suelo de desechos nitrogenados de la industria alimenticia y la infiltración de aguas servidas por fugas en áreas con alcantarillado.

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Figura 10
Fluctuación temporal de la contaminanción de un pozo somero en
el acuífero carstico de yacatan, méxico, al Norte de Merida

(Se cree que la causa de la contaminación localizada con nitrato (NO3-N y coliformes totales (CT)
es el saneamiento sin alcantarillado y que los incrementos marcados en la concentración se relacionan
con la presencia de mayores lluvias.).

La interpretación hidrogeológica se complica por el hecho de que el acuífero Puelche es semiconfinado y mucha de su recarga es inducida por bombeo como percolación desde un acuífero freático mucho más contaminado, y por la existencia de mucha recirculación de agua resultante de las abstracción local de aguas subterráneas y su regreso al acuífero freático vía tanque sépticos después de su uso doméstico o industrial. Se estima que este último incrementa la recarga bruta promedio al sistema de aguas subterráneas a más de 4000 mm/a en comparación con 480-510 mm/a por infiltración de lluvia en áreas deshabitadas.

El incremento en las concentraciones de nitrato ha causado al abandono de 32-40 pozos municipales de abastecimiento de agua ubicados en el distrito de General San Martín (Figura 12). Han habido numerosos casos de metahemoglobinemia y otras enfermedades similares, así como efectos adversos en procesos de cervecerías. Asímismo existe una seria preocupación de que los nitratos puedan estar acompañados por ciertos contaminantes orgánicos sintéticos y metales pesados, como cromatos.

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Figura 11
Incrementos en la concentración de nitrato en aguas subterráneas de
pozos municipales seleccionados en el gran Buenos Aires, Argentina

(Algunas de esta fuentes tuvieron que ser abandonadas como resultado de la
contaminación por nitrato.)

Si las aguas grises también se descargan a los sistemas de saneamiento in-situ, esto conducirá, a largo plazo, a exponer las aguas subterráneas a riesgo de una seria contaminación adicional como consecuencia de la diseminación progresiva de productos químicos comunales que contienen un rango y una concentración creciente de compuestos orgánicos sintéticos. No se conoce lo suficiente sobre el comportamiento de estos compuestos en las aguas subterráneas, pero los desinfectantes con diclorobenceno son un ejemplo del problema potencial que existe.

En los lugares donde se justifican técnica y económicamente, se pueden considerar numerosas medidas para reducir el riesgo o la escala de contaminación de las aguas subterráneas por sistemas de saneamiento in-situ. Estas medidas incluyen modificaciones en los diseños para reducir la profundidad de descarga y la carga hidráulica, la incorporación de un medio filtrante artificial, la eliminación de residuos sólidos nitrogenados y la estimulación de una desnitrificación in-situ. Las medidas para atenuar contaminación también podrían incluir recomendaciones mínimas de separación entre las unidades de disposición de excretas y las fuentes de aguas subterráneas para abastecimientos de agua potable. Sin embargo, bajo condiciones hidrogeológicas desfavorables, ambas tecnologías de bajo costo, el abastecimiento por pozos someros de agua potable y los sistemas de saneamiento in-situ, pueden resultar incompatibles.

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Figura 12
Distribución de Nitrato en las aguas subterráneas de parte del
gran Buenos Aires en relación con el Desarrollo Urbano e Industrial

(Hasta el momento, sólo tres distritos, General San Martín, Tres de Febrero y
Lomas de Zamora, han sido monitoreados comprensivamente.)

3.3 Otras actividades urbanas a industriales

En muchos países aún continúan sin alcantarillado extensos sectores de áreas urbanas y marginales. Un creciente número de industrias y actividades (tales como textilerías, talleres de metales y de vehículos, imprentas, curtiembres, estaciones de combustible, etc.) con frecuencia tiende a localizarse en forma dispersa en estas áreas. La mayoría de estas industrias genera efluentes líquidos, tales como aceites y solventes.

Ante la falta de control, estos efluentes son descargados directamente al suelo, debido al costo prohibitivo de alternativas tales como tratamiento in-situ, o almacenamiento y transporte hasta lugares seguros de disposición. Un ejemplo de contaminación de aguas subterráneas, por niveles muy altos de carbono orgánico total y de conductividad eléctrica (Figura 13), consecuente a esta situación, es el caso de la ciudad de Taubaté (Sao Paulo), Brasil, donde los efluentes líquidos de lagunas de la manufactura de plásticos y productos químicos se han infiltrada al -suelo, desde 1972 y 1979, respectivamente. Con la creciente variedad y complejidad de productos químicos sintéticos que se usan en estas empresas, algunas actividades podrían representar una seria amenaza a largo plazo para la calidad de las aguas subterráneas locales con respecto a una amplia lista de compuestos, especialmente los hidrocarburos halogenados, algunos de los cuales, a pesar de su volatilidad, son solubles y móviles en los sistemas de aguas subterráneas.

Una reciente encuesta de compuestos orgánicos sintéticos realizada en 240 pozos de abastecimiento de agua potable en la Isla caribeña de Puerto Rico, reveló que más del 3% tenía concentraciones de, por lo menos, un compuesto peligroso en exceso de 10 ug/1 (Figura 14). Los contaminantes más frecuentes fueron los solventes industriales comunes, como cloroformo, tricloroetileno y tetracloroetileno. Numerosos pozos ubicados en varias localidades de la isla fueron cerradas como resultado de la encuesta. Se, cree que la mayor parte de la contaminación está asociada con la actividad industrial presente y pasada (principalmente química, farmacéutica y electrónica) pera los mecanismos precisos de contaminación no son siempre claros.

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Figura 13
Distribución de los indicadores de contaminación de aguas subterráneas
en un área de industrias químicas en Taubate (Sao Paulo), Brasil

(Valores elevados de COT-carbono orgánico total y CE-conductividad eléctrica
que reflejan salinidad se muestran alrededor de los lugares de disposición de efluentes
líquidos por lagunas de infiltración hacia un sistema de acuífero sedimentario Terciario).

Las plantas industriales más grandes, que utilizan considerables volúmenes de agua para sus procesos también dispondrán frecuentemente de lagunas para el tratamiento o la concentración de efluentes líquidos. Tales instalaciones, así como los tanques de almacenamiento subterráneos y las líneas de alcantarillado industrial, son teóricamente seguras, pero en la práctica frecuentemente tienen fugas y pueden representar una amenaza a la calidad de las aguas subterráneas. Se requerirá un inventario de todos los lugares en los que se producen, almacenan o usan, los productos químicos más peligrosos, con énfasis en controles apropiados para minimizar el riesgo de descarga directa al suelo.

La disposición de descargas sólidas urbanas e industriales al suelo también incrementa el riesgo de contaminación de las aguas subterráneas.

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Figura 14
Histograma de incidencia de solventes comunes halogenados en los
pozos municipales de Puerto Rico duante una encuesta en 1984-1985

(Las fuentes que mostraron concentraciones excesivas de CHCl2-cloroformo,
C2Cl4-tetracloroetileno y C2HCl3-tricloroetileno fueron cerradas posteriormente)

El riesgo más serio es asociado con basurales no controlados (y no tanto con rellenos sanitarios controlados) y donde los desechos industriales peligrosos, que incluyen barriles de efluentes líquidos, se desechan en lugares inadecuados. En muchos casos no se lleva un registro de la naturaleza y de la cantidad de los desechos volcados en un lugar determinado y los basurales y rellenos abandonados pueden representar, por décadas, un peligro potencial para el agua subterránea. Se cree que la seria y persistente contaminación con cromo hexavalente de varios pozos, ubicados en una zona industrial al norte de la ciudad de México, proviene de la disposición al suelo de residuos sólidos de una planta procesadora de metal (Figura 15).

En aquellas áreas urbanas que cuentan con grandes sistemas de alcantarillado, un método económico para el tratamiento de las augas servidas, en caso de que se considere o se practique alguno, es su estabilización mediante retención en lagunas de oxidación antes de descargar a los ríos, al terreno, o antes de reusarlas para riego. Con frecuencia tales lagunas no están revestidas y pueden tener altas tasas de pérdidas por infiltración, sobre todo después de la construcción inicial o de la limpieza subsiguiente.

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Figura 15
Distribución de los pozos afectados por concentraciones elevadas
de cromo hexavalente resultante de la disposición al suelo de
residuos de la industria metálica cerca a Cuatitlan, México

(Se indica el promedio de concentración de cada pozo de producción en el área,
mientras que el valor máximo recomendado por la OMS para agua de bebida es de 0.05 mg/1.)

De ser así, ellas pueden tener un impacto considerable sobre la calidad de las aguas subterráneas locales, especialmente con relación a compuestos nitrogenados y orgánicos.

La infiltración de contaminantes debajo de lagunas de estabilización de aguas residuales está muy bien ilustrada en perfiles detallados bajo unas lagunas al sur de Lima (Figura 16), en los cuales se revelan concentraciones elevadas de varios indicadores orgánicos de contaminación. La zona no saturada tiene un grosor de más de 20 m en el lugar, y presenta una atenuación considerable de contaminación en este intervalo, pero los resultados permiten la estimación de la carga contaminante en instalaciones similares con un nivel freático menos profundo. Por ejemplo, se sugiere que si está ubicado a 3 m de profundidad, el acuífero recibirá 550 kg de COT/ha/a, 110 kg de SAAM/ha/a y 1090 kg de NH4-N/ha/a.

En muchos países en desarrollo los efluentes son descargados directamente a corrientes de agua superficial sin tratamiento previo y, en la temporada de sequía, con poca o ninguna dilución. Especialmente en regiones áridas estas corrientes serán, comúnmente, influentes en relación a los acuíferos poco profundos y, como tales, constituyen indirectamente una seria amenaza de contaminación de las aguas subterráneas.

3.4 Accidentes ambientales

Así como se conocen las fuentes más obvias de contaminación, se sabe que pueden ocurrir muchos de los llamados "accidentes ambientales" que pueden resultar en una carga contaminante discontinua al subsuelo de derivados del petróleo y/o sustancias químicas peligrosas. Tales accidentes ambientales incluyen incidentes durante su transporte, fugas debido a fallas operacionales o corrosión de las tuberías y de los tanques, etc. Dependiendo de las condiciones hidrogeológicas locales, tales derrames pueden causar un riesgo serio de contaminacibn de las aguas subterráneas.

En el Estado de Sao Paulo, Brasil, se ha llevado un registro de todos los incidentes reportados durante el período 1982-1985. Sólo se pudo estimar la cantidad de la sustancia química perdida en menos del 50% de los 62 casos registrados (Cuadro 4). Cerca del 56% de los accidentes ocurrió durante el transporte y 83% de ellos involucraba productos químicos potencialmente peligrosos. En contraste, el 82% de los casos de fugas y rupturas de tanques de almacenamiento y tuberías detectado estuvo asociado con combustibles.

Un accidente de grandes proporciones que ocurrió en la costa norte de Puerto Rico sirve para demostrar la potencial gravedad de tales incidentes para las aguas subterráneas. Este episodio estuvo asociado con la pérdida de cerca de 50,000 litros de sustancias químicas por la ruptura de un tanque subterráneo de una planta farmacéutica ubicada centralmente en el acuífero cárstico costanero al noroeste de Barceloneta (Figura 17). En el área inmediata, más de 20 Ml/d de aguas subterráneas se extraen para abastecimiento municipal a industrial. Las sustancias químicas perdidas Incluyen más de 25,000 litros del solvente volátil tetracloruro de carbono.

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Figura 16
Perfiles que muestran la penetración y atenuación de contaminantes
químicos y bacteriológicos seleccionados en la zona no saturada
debajo de las lagunas de estabilización de aguas residuales y de
los suelos irrigados en una zona desertica al sur de Lima, Perú

(La zona no saturada está compuesta por arena coluvial y grava cubierta por
arenas finas aeólicas, las lagunas no están revestidas y se practica
irrigación altamente ineficiente por inundación. Como resultado se estiman
tasas de infiltración a largo plazo de 1.8 y 0.6 1/s/ha respectivamente debajo
de las lagunas y de la tierra cultivada.)

 

Cuadro 4
Resumen de los "accidentes ambientales" reportados en el
estado de Sao Paulo durante 1982-1985

Categoría Núm.de casos

                          Tipo     de     Producto     
                  A                                  B

(I)  Ruptura de tanques y
     tuberías
10 8 2
(II) Fuga de tanques y
     tuberías
17 14 3
(III) Accidentes durante el
     transporte
35   6 29
                                      Total           62                                    28                                   34

A: Hidrocarburos combustibles, principalmente derivados de petróleo o alcohol industrial.

B: Productos químicos peligrosos Incluyendo, entre otros, ácido sulfúrico y fosfórico, hidrocarburos
    clorinados y amoniaco.

25,000 litros del solvente volátil tetracloruro de carbono. Este compuesto. es altamente soluble en agua, tiene una densidad de 1.6 y es muy tóxico, con un límite recomendado por la OMS para agua potable solamente de 3 µg/l. El derrame ocurrió en setiembre de 1982 y tres días depués se descubrió una concentración de 150 µg/l en un pozo industrial a 900 m al norte. Las concentraciones se incrementaron a más de 500 µg/l durante las semanas siguientes, llegando a un punto máximo mayor a 3,000 ug/l (Figura 18). La pluma de la contaminación tóxica se dispersó rápidamente y 20 días después del incidente las concentraciones en dos pozos de abastecimiento municipal pie agua a 3,600 m hacia el noroeste, excedían 10 µg/l, y posteriormente llegaron a 90 µg/l. A mediados de 1984 el numero de pozos afectado era de 15 y se había desarrollado una pluma muy extensa (Figura 17).

Inmediatamente se formó un equipo muiltidisciplinario de trabajo para localizar el contaminante, para monitorear los pozos de producción a través del área y para tomar medidas de contención y de limpieza al máximo posible, tanto en la zona no saturada como en el acuífero mismo, y para desarrollar abastecimientos alternativos de agua para reemplazar a los pozos que tuvieron que cerrar su producción. Se ha reportado que el costo de estas acciones hasta la fecha sobrepasa los EUA$10 millones.

Un número de lecciones vitales puede desprenderse de esta experiencia puertorriqueña:

 

Figura 17
Distribución de una pluma de contaminación de aguas subterraneas en el
acuífero carstico de la costa norte de Puerto Rico después de la
ruptura de un tanque subterráneo de sustancias químicas

(La pluma se basa en las concentraciones máximas de CC14 -tetracloruro
de carbono registradas durante setiembre de 1982 y abril de 1984;
A y B se refieren a los pozos de producción de la Figura 18.)

(a) El alto costo de la contaminación de aguas subterráneas en áreas tropicales cársticas y acuíferos similares que
     muestran vulnerabilidad extrema.

Figura 18
Evolución de concentraciones de tetracloruro de carbono en los dos
pozos más afectados por la ruptura de un tanque subterráneo
de sustancias químicas en Puerto Rico

(El incidente ocurrió en setiembre de 1982 y el intento de contener y
limpiar la contaminación se inició en los meses siguientes).

(b) La presencia del alto riesgo, aún con un desarrollo industrial relativamente reciente, moderno y bien controlado, y
     la probabilidad de que el riesgo de contaminación seria fuera más alto si no se hubieran tomado todas las
     provisiones para un manejo y disposición segura de los efluentes líquidos.

(c) La dificultad para predecir la evolución de la pluma de contaminación, especialmente en acuíferos altamente
     permeables y heterogéneos.

(d) La necesidad de diseño, construcción, mantenimiento y monitoreo adecuado para asegurar la integridad de los
     tanques subterráneos de almacenamiento de sustancias tóxicas.

(e) El equipo de personas entrenadas necesario para evaluar el riesgo de contaminación de aguas subterráneas,
     implementar políticas de protección, y por asociación, la necesidad relativa de concentrar los esfuerzos en áreas
     altamente vulnerables.

3.5 Prácticas agrícolas de cultivo

El impacto de las prácticas agrícolas modernas sobre la calidad de las aguas subterráneas se hizo totalmente evidente en algunos países Industrializados durante la década del 70. En particular, se demostró la existencia de altas tasas de lixiviación de nitratos y otros cones móviles de muchos suelos sometidos a continuas siembras, sostenidas por aplicaciones de grandes cantidades de fertilizantes inorgánicos. El incremento de las concentraciones de nitratos, cloruros y, posiblemente, trazas de otros elementos y de compuestos orgánicos en las aguas subterráneas, son posibles consecuencias de las excesivas aplicaciones de efluentes, lados o desperdicios animales sobre las tierras cultivadas. Por otro lado, las tierras de pastoreo no pierden mucho nitrato por lixiviación, a menos que están excesivamente abonadas a intensivamente pasteadas por animales.

Actualmente se está expandiendo en forma rápida el uso de fertilizantes inorgánicos en todas las naciones como un esfuerzo para incrementar la producción agrícola. En consecuencia, numerosos suelos cultivados cambiarán de ser casi Invariablemente deficientes en nutrientes (excepto donde la ausencia de humedad limita el crecimiento de plantas), a tener un exceso intermitente de nutrientes. Aún no se ha establecido qué condiciones de suelos, regímenes climáticos y sistemas de cultivo serán los más vulnerables a lixiviacíón de nutrientes, aunque las regiones costeras calizas, entre otras, parecen ser muy sensibles en este aspecto.

En climas donde la mayor parte de la demanda de humedad para los sembríos proviene de irrigación, existe la posibilidad de controlar el drenaje y la infiltracibn en los suelos y, por lo tanto, las pérdidas de nutrientes por lixiviación hacia aguas subterráneas. Sin embargo, este hecho necesita de un entendimiento detallado de los regímenes de agua-suelo, de la selección específica de sembríos y de un manejo y tecnología de irrigación avanzadas, lo que tomará muchos años para poder practicarse a nivel de campo. Mientras tanto, existe el riesgo de una importante lixiviación de nutrientes especialmente de los suelos más delgados, de textura más gruesa, y más permeables que se encuentran bajo un régimen de cultivo con irrigación. En lugares en que el agua residual es la fuente principal de irrígación, esta practica puede causar un aumento de la salinidad de las aguas subterráneas, y de las concentraciones de nitrato y microcontaminantes orgánicos.

El impacto potencial de la irrigación del agua servida hacia el agua subterránea también se estableció claramente en la investigación de la zona no saturada de una zona desértica ya mencionada al sur de Lima (Figura 16). La baja eficiencia de la irrigación es beneficiosa para reducir la salinidad pie la recarga de las aguas subterráneas. Por lo tanto, las concentraciones de cloro solamente promedian alrededor de 160 mg/1 debajo de la tierra de cultivo, a pesar del nivel de 110 mg/1 en el agua residual. Las altas tasas de irrigación, sin embargo, conducen a un gran exceso de nutrientes y de pérdida de nitratos por infiltración hacia el agua subterránea. Un equivalente de casi la mitad y un tercio de la carga aplicada de nitrógeno a una tierra cultivada y a un bosque, respectivamente (390 y 440 kg N/ha/a), está lixiviado. Aún más, la eliminación de bacterias fecales es menos efectiva debajo de la tierra cultivada que debajo de las lagunas de estabilización y números significativos penetran a menos de 10 m de profundidad bajo de estas condiciones de irrigación y de suelo.

En el estado de Sao Paulo, Brasil, la producción de alcohol de caña de azúcar es de suma importancia. El área debajo de los cultivos de caña de azúcar actualmente se acerca a los 2 millones de hectáreas, con un 10% de crecimiento desde 1975. Existen 150 establecimientos que producen el 60% de la producción nacional de alcohol industrial, que totalizaron cerca de 11. Mm3 en 1986.

El efluente principal de la Industria del alcohol, vinaza, tiene altas concentraciones de potasio, cloruro, nitrógeno total, calcio, sulfato y fósforo total, concentraciones significativas de algunos metales y una DBO excepcionalmente alta (en el orden de 20,000 mg/1), que puede causar contaminación total de los cursos superficiales de agua. En consecuencia, se está aplicando al suelo, por aspersión o por irrigación vía canales, como fertilizante. Existen muchas plantas que solamente producen alcohol y que no tienen tierras agrícolas, y en este caso, la vinaza es desechada por lagunas y zanjas de infiltracibn. Estas áreas se conocen como "áreas de sacrificio". Ambas prácticas representan una amenaza local para la calidad del agua subterránea. Esta amenaza está siendo investigada en dos lugares y los resultados iniciales (Figura 19) muestran una fuerte atenuación de los indicadores principales de contaminación debajo de las áreas de sacrificio, unida a una captación alta de nutrientes en la tierra irrigada. Se necesita continuar con tales estudios por más tiempo y realizarlos en los suelos más permeables, antes de llegar a una conclusión final.

El impacto de la agricultura irrigada sobre las aguas subterráneas puede ser aún más dramático. En algunas zonas áridas con suelos permeables, el cultivo de las tierras con sistemas ineficientes de irrigación ha creado, en efecto, un recurso nuevo de agua subterránea. Entonces, los esfuerzos para reducir las pérdidas de agua reducirán la dimensión de este recurso e incrementarán su salinidad. La sobreirrigación puede causar grandes incrementos en el nivel freático y resultar en una salinización del suelo y del agua subterránea proveniente de la evapotranspiración freática directa. Aún más, la infiltración salina hacia las aguas subterráneas puede ocurrir durante la habilitación inicial, y el manejo subsiguiente de los suelos irrigados, por la aplicación excesiva de agua superficial.

El valle de Yaqui (Sonora), México, incluye una sección de la planicie costera del Golfo de California. Esta área tiene un clima cálido y seco, con precipitaciones de alrededor de 300 mm/a y una evaporación potencial total de más de 2,000 mm/a. Casi 250,000 ha han sido cultivadas por el sistema de irrigación desde el año 1940, principalmente con agua de la presa del río Yaqui. Una gruesa serie de sedimentos aluviales forman un acuífero muy útil que es explotado por aproximadamente 300 pozos que actualmente producen más de 500 Mm3/a. Esta área es la más productiva en cuanto al cultivo de cereal en México, pero existe una creciente preocupación acerca del incremento de ahora exceden de 500 mg C1/1 (Figura 20) y 300 mg S04/1, y la salinidad está incrementándose a 50-100 ppm TDS/a. La salinización a poca profundidad debajo del nivel freático de aguas subterráneas es presumiblemente peor que aquella registrada en pozos profundos de producción.

Figura 19
Atenuación de la carga contaminante derivada de residuos de caña de
azúcar (vinaza) de la industria de alcohol en el estado de Sao Paulo,
Brasil, debajo de dos sistemas de disposición

(La irrigación resulta en una eliminación del contaminante mucho más efectiva
que las zanjas de infiltración, pero cualquier contaminación que persiste afectará
áreas mucho mayores. Aún se esperan los resultados de otras determinaciones
y de áreas con suelos más permeables>)

Al evaluar la fuente de salinidad de las aguas subterráneas es importante notar que se cree que el agua de irrigación superficial y las lluvias contienen 30 y 10 mg C1/1 respectivamente, lo que podría, después de la evaporación, incrementar las concentraciones en la recarga actual de aguas subterráneas a casi 200 mg C1/l. Una proporción de este cloruro, de hecho, se descarga al sistema de drenaje de la tierra, pero el agua subterránea también se utiliza para irrigación, recirculando de esta manera la salinidad. Si se asume que ésta contiene un promedio de 300 mg C1/1, la carga salina se incrementará a más de 600 kg C1/ha/a y podría aumentar las concentraciones en la recarga de aguas subterráneas a 500 mg C1/1. Otra contribución importante al incremento en la salinidad el agua subterránea observada estará asociada con el efecto del lavado inicial de las tierras desérticas habilitadas para agricultura. Aún más, se estima que es muy improbable que la recarga asociada con este proceso haya penetrado por debajo de los 40 m de profundidad en gran parte del área.

El uso de crecientes cantidades de diferentes plaguicidas no ha causado una extensa contaminación de las aguas subterráneas de los paises industrializados, por lo menos así se cree en la actualidad. No obstante, hay excepciones significativas, especialmente en relación con los compuestos más solubles y débilmente absorbidos (tales como insecticidas del grupo carbamato, y herbicidas del grupo carboxácido y fenilúrea), que han dado origen a contaminación seria de las aguas subterráneas localmente, a pesar de su relativamente rápida biodegradación en suelos fértiles. Sorprendentemente se han encontrado concentraciones significativas de triazinas, (in herbicida no selectivo, en las aguas subterráneas, aunque no a niveles considerados como peligrosos para la salud humana. En la mayoría de países el incremento en el uso de plaguicidas para la agricultura sigue muy de cerca al uso de fertilizantes inorgánicos. Las condiciones hidrogeológicas con nivel freático poco profundo y suelos de textura gruesa de bajo contenido orgánico, tales como calizas y arenas costeras, y algunos depósitos aluviales, parecerían vulnerables a la lixiviación de algunos plaguicidas hacia las aguas subterráneas.

Para un planeamiento efectivo del uso de la tierra es imperativo reconocer el estrecho vínculo entre el cultivo agrícola y el recurso y la calidad de las aguas subterráneas. Un análisis de la vulnerabilidad de contaminación del acuífero debería indicar aquellas áreas amenazadas por una seria contaminación de las aguas subterráneas asociada con la posible infiltración de algunos nutrientes y sales, y ciertos plaguicidas. Las medidas para atenuar la contaminación deberían incluir el ejercer cierto control sobre el uso y manejo de la tierra (incluyendo selección de sembríos, programas de irrigación, fertilización y otras prácticas) en las áreas más vulnerables y de importancia estratégica para el suministro de agua potable, probablemente a través de un sistema de subsidios o compensaciones.

Figura 20
Distribución de áreas de salinización de aguas subterráneas en el
acuífero aluvial costero del Valle Yaqui (Sonora), México,
consecuente al cultivo agrícola con irrigación.

(La irrigación se hace con recursos tanto superficiales como de aguas
subterráneas en un área de precipitación de menos de 200 mm/a, y
se inició en el año 1940.)

4. Conclusiones y recomendaciones

4.1 Se han invertido, y se siguen invirtiendo, recursos y esfuerzos considerables en el desarrollo de las aguas subterráneas para el
      suministro de agua potable en América Latina y el Caribe. En vista de las características de los sistemas de aguas
      subterráneas, esta inversión necesita ser protegida mediante la implantación de políticas realistas de protección contra la
      contaminación de las agues subterráneas.

4.2 Parece que los riesgos más serios y extensos de contaminación de las aguas subterráneas están asociados con sistemas de
     saneamiento sin alcantarillado, con cambios en el cultivo de tierras agrícolas, con, la infiltración de aguas contaminadas
     provenientes de ríos y a varios aspectos de la actividad industrial, especialmente la disposición de efluentes líquidos.

4.3 La escasez de datos confiables ha Impedido la realización de una evaluación regional comprensiva de la situación actual de la
     calidad de las agues subterráneas. Sin embargo, en algunas áreas se ha comprobado la existencia de una sería contaminación
     de aguas subterráneas y, en muchos otros casos existe evidencia de deterioro significativo en su calidad.

4.4 Las amenazas más serias, en relación con las guías actuales de la OMS para la calidad del agua potable, se relacionan con
      las concentracinnes de nitratos que se incrementan en grandes proporciones y, más aún, con episodios cada vez más
      frecuentes de contaminación causada por hidrocarburos halogenados volátiles.

4.5 Es necesario plantear un procedimiento consistente para la evaluación de los riesgos de contaminación de las aguas
      subterráneas. Este debería basarse en la clasificación a interacción de la vulnerabilidad natural del acuífero y la carga
      contaminante generada por el hombre en al subsuelo.

4.6 En el contexto de la vulnerabilidad del acuífero a la contaminación, la función de la zona no saturada será crítica pero, debido a
      factores tales como la variabilidad de su comportamiento frente a una elevada carga hidráulica, orgánica y ácida, se requiere
      cuidadosa consideración.

4.7 En forma prioritaria, las autoridades nacionales o provinciales deberían realizar encuestas sobre vulnerabilidad de acuíferos y         carga contaminante al subsuelo en áreas muy pobladas y de rápido crecimiento urbano.

4.8 La vulnerabilidad del acuífero a la contaminación podría ser empleada pare establecer prioridades en las políticas de protección
     de acuíferos, en las que cede actividad potencialmente contaminante necesitará un control apropiado.

4.9 Se necesita promover las investigaciones exhaustivas y/o el monitoreo cuidadoso de la calidad de las aguas subterráneas en
     situaciones seleccionadas, para mejorar el conocimiento y concentrar la atención sobre los problemas potenciales de
     contaminación de las aguas subterráneas.


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