Tema 2. Vertidos dinámicos: impacto ambiental

Vertidos hipersalinos en
ecosistemas costeros
¿Por qué estudiamos el vertido de
salmuera al mar?
El Plan Hidrológico Nacional (Real Decreto Legislativo
2/2004, y posterior Ley11/2005, de 22 de junio)
Deroga el anterior PHN – Transvases
Apuesta por fuentes no convencionales (desalación)
Objetivo: duplicar hasta 980 Hm3/año la producción
de agua desalada en el año 2010
Se desarrolla a través del Programa AQUA
27 desaladoras en el arco Mediterráneo
(ACUAMED), que, en su mayoría vierten el agua de
rechazo al mar
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El vertido de salmuera al océano,
¿Tiene un efecto regional ó local?
Volumen de agua evaporada cada día en
el Mediterráneo
E x A = 6 x 1014 m3/día (A = 2.4x106 km2)
Volumen de agua desalada
Ej. (Desaladora de Alicante) - 5x104m3/día
Se deberían construir 100 millones de desaladoras
como la de Alicante para que el volumen de agua
desalada fuera el 1% de la evaporación neta en el
Mediterráneo
¡El efecto de verter agua de
rechazo al mar es LOCAL!
¿Contaminamos al verter
salmuera al mar?
Definimos el término “contaminación”
como … «la acción y el efecto de
introducir materias, o formas de energía, o
inducir condiciones en el agua que, de
modo directo o indirecto, impliquen una
alteración perjudicial de su calidad en
relación con los usos posteriores o con su
función ecológica» (Ley de Aguas)
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¿Contaminamos al verter
salmuera al mar?
Definimos el término “contaminación”
como … «la acción y el efecto de
introducir materias, o formas de energía, o
inducir condiciones en el agua que, de
modo directo o indirecto, impliquen una
alteración perjudicial de su calidad en
relación con los usos posteriores o con su
función ecológica» (Ley de Aguas)
¿Puede afectar la salmera al
ecosistema costero? ¿Y porqué?
J = − L p (ψ p −ψ m )
ψ = P − π −τ
ψ
P
π
τ
= Potencial hídrico de una solución
= Presión estática
= Presión osmótica ∝ concentración de sales
= Presión matricial
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La Posidonia Oceanica es sensible
Fanerógama marina, endémica del Mediterráneo
Ocupan grandes extensiones (‘Praderas’) entre los
0.5 y 30 m de profundidad
Beneficios para el ecosistema costero marino:
elevada producción primaria, control de erosión,
mantenimiento de la biodiversidad, …
Tipificada como hábitat natural de interés
comunitario (LIC) dentro de la Directiva Europea
de Hábitats
Especie adaptada a condiciones oligotróficas, con
altos requerimientos de luz, y estenohalina (no vive
en zonas con grandes oscilaciones de salinidad)
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Emisor
L
Receptor
Efecto = f ( niveles de emisión, …
distancia-L, …
niveles de
dispersión del contaminante, …
inmisión
sensibilidad del receptor)
Objetivos
¿A partir de qué niveles de salinidad se
producen impactos negativos?
¿Cómo se comporta la salmuera en el mar, y
porqué? ¿Cómo cuantificamos y describimos
ese comportamiento?
¿Qué medidas se pueden adoptar, para evitar o
minimizar las consecuencias negativas de los
vertidos (alternativas de vertido)?
Casos
de estudio
Recomendaciones en la literatura
Y en las próximas sesiones, analizaremos con
mayor detalle el comportamiento de la
salmuera.
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Estudios de
sensibilidad de Posidonia Oceanica
Estudio de los efectos de incrementos de
salinidad sobre la fanerógama marina
Posidonia oceanica y su ecosistema, con el
fin de prever y minimizar los impactos que
pudieran causar los vertidos de aguas de
rechazo de plantas desaladoras (2003)
Convenio de colaboración entre la Sociedad Estatal
ACSegura, CEDEX, Univ. de Barcelona, CEAB (CSIC),
Univ. de Alicante y Centro Oceanográfico de Murcia
(2000)
Recomendaciones
sobre umbrales críticos
Se recomienda evitar el vertido en zonas con
estos ecosistemas (o con otros potencialmente
sensibles), siendo preferible que el vertido
afecte a fondos de arenas carentes de
vegetación.
en ningún punto de la pradera podrá superarse
la salinidad de 38.5 psu en más del 25% de las
observaciones
en ningún punto de la pradera la salinidad
podrá superar 40 psu en más del 5% de las
observaciones
Necesidad de hacer un seguimiento ambiental
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Recomendaciones
sobre umbrales críticos
Se recomienda evitar el vertido en zonas con
estos ecosistemas (o con otros potencialmente
sensibles), siendo preferible que el vertido
afecte a fondos de arenas carentes de
vegetación.
en ningún punto de la pradera podrá superarse
la salinidad de 38.5 psu en más del 25% de las
observaciones
en ningún punto de la pradera la salinidad
podrá superar 40 psu en más del 5% de las
observaciones
Necesidad de hacer un seguimiento ambiental
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Incógnitas más
allá de los estudios de sensibilidad
¿Cuales son los efectos de exposición crónica
(i.e. dosis subletales)? El estudio del CEDEX
examina sólo los efectos de la exposición a
niveles de salinidad alta durante períodos
cortos
Frecuencia de exposición
Interacción de la salinidad con otros factores
como temperatura o luz
Los descriptores utilizados indican una
respuesta tardía al impacto: ¿Hay indicadores
más sensibles que permitan detectar
condiciones subletales en fases tempranas?
¿Cómo se comporta la
salmuera una vez en el mar?
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¡Se hunde y se dispersa!
La fuerza motriz es la flotabilidad
La flotabilidad es la fuerza neta (hacia arriba o abajo) que,
debida a diferencias de densidad experimenta un elemento
de fluido X de volumen unitario en otro fluido Y = g∆ρ **
La gravedad reducida g’ (= flotabilidad por unidad de masa)
g ′ = g∆ρ / ρ
ρ ( S , T ) = ρ 0 {1 - α (T - T0 ) + β (S - S 0 )}
ρ0 = Densidad de referencia (1028 kg/m3)
T0= Temp. de referencia (10 oC)
S0= Salinidad de referencia (35 o/oo ó psu)
α = Coeficiente de expansión térmica (1.7 x 10-4 K-1)
β = Coeficiente de ‘contracción’ salina (7.6 x 10-4)
g’ (sal en agua dulce)
**(recordad
el Principio
de Arquímedes),
g’ (salmuera
en agua
de mar)
~ 2 x 10-1 m/s2
~ 2 x 10-1
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¿Cómo cuantificamos el grado de mezcla
entre el vertido y el fluido ambiente?
Ve, Ce
Ca
Va+Ve
S=
Va + Ve
Ve
DILUCIÓN
S=
Ce − Ca
C
≈ e
C − C a Ca →0 C
S1 < S2<S3…
C0
C1
S1 = C0 / C1
C2
S 2 = C0 / C2
Si = Qi/Q0
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Ejemplos
de seguimiento ambiental
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Desaladora de Jávea (Alicante)
Fuente: J.L. Sánchez Lizaso
-Qmax = 26800 m3/día
-Canal de 700 m
-Dilución inicial 4:1 Salinidad vertido: 44psu
-16 difusores
J.L. Sánchez-Lizaso, et al. (2004) V Congreso Nacional AEDYR
300 m
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Desaladora de Alicante
J.L. Sánchez Lizaso
- Qmax = 50000 m3/día
-Vertido = 75000 m3/día
- Salinidad vertido: 68psu
- Canal en superficie
Y. Fernández-Torquemada, J.L. Sánchez-Lizaso, J.M. González-Correa,
Desalination 182 (2005) 395–402
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Abril, 2004
38,8
38.4
4km
Alternativas de vertido que
minimizan el impacto
Jose Manuel Ruiz Fernández (2005), Ingeniería y Territorio No. 72.
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Ubicación
Playa de la Raja:
Punto de vertido propuesto
para desaladora de Bahía
de Mazarrón – Murcia)
¡Se necesitan cartografías
precisas de hábitats sensibles!
Y si falla la ubicación …
Maximizar la dilución inicial del vertido:
mezcla previa/ difusores
Vertido en infraestructuras ya existentes:
puertos, canales, ramblas, … (p.e.
desaladora de Carboneras – aprovecha los
emisarios de salida del agua de
refrigeración de una central térmica)
Combinación de alternativas (p.e.
desaladora de Jávea utiliza difusores,
mezcla previa y canal artificial)
Conducciones (emisarios)
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Emisarios submarinos
Ej. San Pedro del Pinatar, Murcia (5km)
Incrementan el riesgo ambiental (rotura accidental)
En zonas con pendiente continental alta
Maximizar la tasa de difusión inicial mediante el diseño
adecuado de difusores (ej. Orientación de los difusores
a 45º en relación al fondo, ó velocidades mínimas de
salida de 3 m/s)
Localización en zonas con corrientes y no protegidas
Utilización difusores múltiples dispuestos a lo largo de
50-100 m, al final del emisario
En cualquier caso se necesitan (1) estudios previos del
medio costero y (2) usar ecuaciones/ software con
soporte oficial (ej. CORMIX).
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