Hidrogeología

Hidrogeología
Tema 7
CARACTERÍ
CARACTERÍSTICAS FÍ
FÍSICOSICO-QUÍ
QUÍMICAS
DE LAS AGUAS SUBTERRÁ
SUBTERRÁNEAS
Luis F. Rebollo
Luis F. Rebollo
Departamento de Geología -UAH
1
HIDROGEOLOGÍA
Licenciatura en Ciencias Ambientales
T7. CARACTERÍ
CARACTERÍSTICAS
FÍSICOSICO-QUÍ
QUÍMICAS DE LAS
AGUAS SUBTERÁ
SUBTERÁNEAS
1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas de
las aguas subterrá
subterráneas.
2. Interacciones aguaagua-terreno.
Fenó
Fenómenos modificadores.
3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
4. Calidad de las aguas subterrá
subterráneas.
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1
1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
Las aguas subterráneas son en realidad una disolución,
cuyos constituyentes químicos y microbiológicos condicionan
su utilidad para los distintos usos que potencialmente tienen.
Los constituyentes presentes en las aguas subterráneas, bien
disueltos o en forma coloidal, proporcionan un magnífico
registro de la historia de estas aguas durante su transcurso
por el medio hidrogeológico:
• desde su infiltración en el terreno, normalmente a partir
del agua de las precipitaciones con una composición dada,
• hasta su salida al exterior, a través de manantiales o
rezumes en áreas de descarga natural o por medio de
extracciones o bombeos en pozos u otros sistemas de
captación.
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
La presencia de los constituyentes químicos en las aguas
subterráneas se debe a varios factores:
• La naturaleza y composición de los materiales que
atraviesan.
• El tiempo de residencia del agua en el subsuelo.
• Los procesos físico-químicos que se producen tanto en
la zona no saturada como en la zona de saturación.
• La posible mezcla de diferentes tipos de agua.
• La existencia de yacimientos minerales
• La contaminación por actividades humanas,...
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
Los constituyentes químicos inorgánicos presentes en las aguas
subterráneas se encuentran en estado de disolución:
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
 Constituyentes mayoritarios o principales
(de 1 a 1.000 ppm):
• Cationes: Ca2+, Mg2+, Na+,
• Aniones: Cl-, HCO3-, SO42• Coloides: SiO2
Constituyen en torno al 90-95% de los sólidos totales.
 Constituyentes secundarios (de 0,01 a 10 ppm):
• Cationes: K+, Sr2+, Fe2+, B3+
• Aniones: CO32-, NO3-, F Constituyentes menores (< 0,1 ppm): Br-, Li+, Al3+, Mn2+
 Microconstituyentes (< 0,001 ppm)
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
 Otros constituyentes:
• Materia orgánica disuelta (ácidos húmicos y fúlvicos
de la subzona edáfica)  Carbono orgánico disuelto
(entre 0,1 y 10 mg/l).
• Gases disueltos: N2, O2, CO2 de origen atmosférico y
edáfico en el agua de infiltración; y a veces SH2, CH4,
y N2O por procesos bioquímicos en condiciones
anóxicas.
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
Los principales parámetros genéricos que expresan el grado
de mineralización del agua son:
 Total de sólidos disueltos (TDS) (en mg/l ≈ ppm):
• Aguas subterráneas dulces: 50 - 2.000 mg/l
• Aguas salobres: 2.000 - 10.000 mg/l
• Aguas saladas: 10.000 - 50.000 mg/l (mar: ~35.000 mg/l)
• Salmueras: 50.000 - >100.000 mg/l
 Conductividad eléctrica (CE a 25 ºC) (en µS/cm):
Capacidad del agua para conducir la corriente eléctrica.
• Mantiene una buena correlación con TDS y con otros
índices (Cl-, SO42-, Dureza total).
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
Mar Muerto, entre Israel, Cisjordania
y Jordania, a 416 m bajo el nivel del mar.
El agua tiene una concentración media
de 370 gramos de sal por litro.
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
Otros parámetros genéricos relativos a las características
físico-químicas de las aguas subterráneas son:
 pH:
Grado de acidez/basicidad del agua.
• Suele oscilar normalmente entre 6,5 y 8 (salvo aguas
subterráneas muy ácidas o muy alcalinas).
 Temperatura (T) (en ºC):
Buen indicador del ambiente físico-químico en el interior de
la zona saturada de los acuíferos.
• Aumenta en profundidad de acuerdo con el gradiente
geotérmico.
• Las aguas subterráneas mantienen una escasa oscilación
térmica anual, inferior a la de las aguas superficiales.
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1. Caracterí
Características fí
físicosico-quí
químicas
de las aguas subterrá
subterráneas.
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2. Interacciones aguaagua-terreno.
Fenó
Fenómenos modificadores.
Las concentraciones de los constituyentes químicos
presentes en las aguas subterráneas dependen de:
• La disponibilidad de estos elementos en los suelos y
rocas a través de los que circula el agua
• Las velocidades de reacción
• Las limitaciones geoquímicas en el interior de los
acuíferos (en función de su P y T)
• Los fenómenos de contaminación antrópica
La composición del agua subterránea en un punto y en un
momento determinados dependen esencialmente de su
historia previa (atmósfera, superficie, suelo, ZNS, ZS) y
sus relaciones con otras aguas.
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2. Interacciones aguaagua-terreno.
Fenó
Fenómenos modificadores.
Durante la infiltración del agua en el terreno y en su recorrido
por el medio hidrogeológico se producen diversos fenómenos
modificadores de su composición inicial:
• Reacciones de disolución y precipitación de especies
minerales
 Disolución: desde la entrada del agua en el acuífero
hasta que se alcanza el equilibrio de saturación.
 Disolución y precipitación dependen de pH, presión
parcial de CO2, T, presencia de otros iones disueltos,...
• Procesos de oxidación y reducción
 Predominan las condiciones reductoras, anóxicas, al
perder el oxígeno inicial (condiciones oxidantes sólo en
la parte más externa de la zona de saturación).
 Presencia de bacterias reductoras
(Sporovibrio desulfuricans).
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de
sulfatos
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2. Interacciones aguaagua-terreno.
Fenó
Fenómenos modificadores.
• Fenómenos de intercambio iónico y adsorción
 Esencialmente en las partículas coloidales de la
fracción arcillosa de los acuíferos detríticos.
 Las principales reacciones de intercambio en aguas
subterráneas son: Na+ - Ca2+, Na+ - Mg2+, K+ - Ca2+,
K+ - Mg2+, que pueden provocar la alcalinización del
agua.
 El intercambio Na+ - Ca2+ (el más frecuente en arcillas
de tipo montmorillonítico) suele provocar además la
reducción de la permeabilidad del terreno (ya que la
sustitución del Ca2+ por el Na+ provoca un aumento
global en el tamaño de la fase sólida.
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2. Interacciones aguaagua-terreno.
Fenó
Fenómenos modificadores.
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2. Interacciones aguaagua-terreno.
Fenó
Fenómenos modificadores.
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2. Interacciones aguaagua-terreno.
Fenó
Fenómenos modificadores.
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3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
La composición química del agua subterránea depende en gran
medida de su tiempo de contacto con los materiales del terreno:
tanto más variará cuanto más lento sea el flujo (mayor la
profundidad y menor la permeabilidad del medio).
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3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
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3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
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3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
Secuencia de Chebotarev (1955): Válida para grandes cuencas
sedimentarias (extensas y profundas) y con un importante
contenido en depósitos detríticos.
La secuencia análoga en la composición catiónica es:
Ca2+  Mg2+  Na+
...pero no es tan clara y es mayor el número de excepciones
debido a los fenómenos de intercambio catiónico.
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3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
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3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
(≤ 1.500 mg/L)
(≈ 1.500 - 5.000 mg/L)
(≥ 5.000 mg/L)
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3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
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3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
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3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
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3. Evolució
Evolución hidrogeoquí
hidrogeoquímica.
mica.
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16
4. Calidad de las aguas subterrá
subterráneas.
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4. Calidad de las aguas subterrá
subterráneas.
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4. Calidad de las aguas subterrá
subterráneas.
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4. Calidad de las aguas subterrá
subterráneas.
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4. Calidad de las aguas subterrá
subterráneas.
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4. Calidad de las aguas subterrá
subterráneas.
Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se
establecen los criterios sanitarios de la calidad del
agua de consumo humano.
Dada la importancia de este tema para la salud humana, se hace necesario el establecimiento a escala
nacional de criterios de calidad del agua de consumo humano.
Estos criterios se aplicarán a todas aquellas aguas que, independientemente de su origen y del
tratamiento de potabilización que reciban, se utilicen en la industria alimentaria o se suministren a
través de redes de distribución públicas o privadas, depósitos o cisternas.
Se fijan parámetros y valores paramétricos(*) a cumplir en el punto donde se pone el agua de consumo
humano a disposición del consumidor. Estos valores se basan principalmente en las recomendaciones de
la Organización Mundial de la Salud y en motivos de salud pública aplicándose, en algunos casos, el
principio de precaución para asegurar un alto nivel de protección de la salud de la población.
(*)
Valor paramétrico: nivel máximo o mínimo fijado para cada uno de los parámetros a controlar.
ANEXO I
Parámetros y valores paramétricos
A. Parámetros microbiológicos
Valor
paramétrico
Parámetro
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1. Escherichia coli
0 UFC en 100 ml
2. Enterococo
0 UFC en 100 ml
3. Clostridium perfringens
(incluidas las esporas)
0 UFC en 100 ml
38
Notas
1
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4. Calidad de las aguas subterrá
subterráneas.
B.1 Parámetros químicos
Valor
paramétrico
Parámetro
4. Antimonio
5,0 µg/l
5. Arsénico
10 µg/l
6. Benceno
21. Nitritos:
0,010 µg/l
8. Boro
1,0 mg/l
9. Bromato:
10 µg/l
De 01/01/2004 a 31/12/2008
25 µg/l
10. Cadmio
5,0 µg/l
11. Cianuro
50 µg/l
12. Cobre
50 µg/l
14, 1,2-Dicloroetano
3,0 µg/l
15. Fluoruro
1,5 mg/l
16. Hidrocarburos Policíclicos
Aromáticos (HPA)
0,10 µg/l
En la salida de la ETAP/depósito
0,1 mg/l
22. Total de plaguicidas
0,50 µg/l
5y6
23. Plaguicida individual
0,10 µg/l
6
Aldrán
0,03 µg/l
Dieldrín
0,03 µg/l
Heptacloro
0,03 µg/l
Heptacloro epóxido
0,03 µg/l
24. Plomo:
2,0 mg/l
13. Cromo
0,5 mg/l
Excepto para los casos de:
1
A partir de 01/01/2009
Notas
3y4
Red de distribución
1,0 µg/l
7. Benzo(a)pireno
Valor
paramétrico
Parámetro
Notas
A partir de 01/01/2014
10 µg/l
De 01/01/2004 a 31/12/2013
25 µg/l
25. Selenio
10 µg/l
26. Trihalometa nos (THMs):
Suma de:
Suma de:
7y8
A partir de 01/01/2009
100 µg/l
150 µg/l
Benzo(b)fluoranteno
µg/l
De 01/01/2004 a 31/12/2008
Benzo(ghi)perileno
µg/l
Bromodiclorometano
µg/l
Benzo(k)fluoranteno
µg/l
Bromoformo
µg/l
Indeno(1,2,3cd)pireno
µg/l
Cloroformo
µg/l
17. Mercurio
1,0 µg/l
18. Microcistina
1 µg/l
19. Níquel
Dibromoclorometano
2
20 µg/l
20. Nitrato
Luis
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Tetracloroeteno
50 mg/l
3
39
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µg/l
27. Tricloroeteno+Tetracloroeteno
Tricloroeteno
10 µg/l
µg/l
µg/l
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4. Calidad de las aguas subterrá
subterráneas.
Parámetro
B.2 Parámetros químicos que
se controlan según las
especificaciones del producto
Parámetro
28. Acrilamida.
Valor
paramétrico
Notas
0,10 µg/l
1
29. Epiclorhidrina
0,10 µg/l
1
30. Cloruro de vinilo
0,50 µg/l
1
31. Bacterias coliformes
A la salida de ETAP
En red de distribución
33. Aluminio
34. Amonio
35. Carbono orgánico total
36. Cloro combinado residual
37. Cloro libre residual
39. Color
40. Conductividad
41. Hierro
42. Manganeso
43. Olor
D. Radiactividad
Parámetro
50. Dosis indicativa total
51. Tritio
52. Actividad α total
53. Actividad ß resto
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44. Oxidabilidad
Valor
paramétrico
Notas
0,10 mSv/año
1
100 Bq/l
0,1 Bq/l
1 Bq/l
2
Notas
0 UFC En 100 ml
32. Recuento de colonias a 22 °C
38. Cloruro
C. Parámetros indicadores 
Valor paramétrico
100 UFC En 1 ml
Sin cambios anómalos
200 µg/l
0,50 mg/l
Sin cambios anómalos
mg/l
1
2,0 mg/l
2, 3 y 4
1,0 mg/l
2y3
250 mg/l
15 mg/l Pt/Co
2.500 µS/cm-1 a 20 °C
5
200 µg/l
50 µg/l
3 a 25 °C Índice de
dilución
5,0 mg O2/l
45. pH:
1
5y6
Valor paramétrico mínimo
6,5 Unidades de pH
Valor paramétrico máximo
9,5 Unidades de pH
46. Sabor
3 a 25 °C índice de
dilución
47. Sodio
200 mg/l
48. Sulfato
250 mg/l
49. Turbidez:
A la salida de ETAP y/o depósito
1 UNF
En red de distribución
5 UNF
40
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