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IV SEMINARIO-TALLER. PROTECCIÓN DE ACUÍFEROS FRENTE A LA CONTAMINACIÓN: PROTECCIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA
Lima, Perú, Abril 2004

PROPUESTA METODOLÓGICA PRELIMINAR PARA CALIFICAR LA CARGA CONTAMINANTE AL SUBSUELO EN UN ACUÍFERO LIBRE.

Por:   Rueda G. Orfely María(1) jangel@corantioquia.gov.co
Angel R. Jorge.
(2) eomrg670@udea.edu.co

(1) orporación Autónoma Regional del Centro de Antioquia. CORANTIOQUIA.
(2) Departamento de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, Universidad de Antioquia.

(Colombia)


  RESUMEN

El peligro a la contaminación del agua subterránea (Foster et al., 2002), está concebido como la interacción entre a) la vulnerabilidad del acuífero a la contaminación, la cual está determinada por las características naturales intrínsecas de las capas geológicas sobre el acuífero y b) la carga contaminante que es, será, o pudiera ser aplicada al subsuelo como resultado de la actividad humana; (Foster e Hirata, 1988). A esta última, se le atribuye una importante connotación ya que es un factor activo (Agüero y Pujol, 2000), lo que significa que depende directamente de la actividad humana en la superficie o subsuperficie y puede cambiar con el tiempo; así, son las cargas contaminantes las que controlan la contaminación del acuífero, excepto en áreas que presentan una elevada vulnerabilidad o en captaciones mal construidas.

Los requerimientos óptimos para caracterizar la carga contaminante generada por una actividad antrópica dada, implica establecer teóricamente cuatro características fundamentales y semi-independiente: la clase de contaminante involucrado, la intensidad de la contaminación, el modo de disposición en el subsuelo y el tiempo de aplicación de la carga contaminante; la interacción entre estas características ha sido considerada como una limitación práctica (Hirata, 2002), por la dificultad para intentar combinarlas dentro de un solo índice. En la siguiente aportación se plantea una de las propuestas viables, de carácter metodológico, con el fin de contribuir a la interacción de tales características y clasificar las actividades según su potencial de generación de carga contaminante, para la implementación de acciones efectivas enmarcadas en estrategias de gestión en el manejo sostenible del recurso hídrico subterráneo.


  ABSTRACT

The groundwater pollution hazard (Foster et al., 2002), it is given by interaction between a) the vulnerability of the aquifer to pollution, which depends upon the natural characteristics of the strata that separate it from the land surface and b) the subsurface contaminant load that is, will be, or might be applied on the subsoil as a result of human activities; (Foster and Hirata, 1988). This last characteristic has an important connotation, been an active factor (Agüero and Pujol, 2000), meaning a direct dependence from human activity, the surface or subsurface, and it might change through the years; so, the contaminant loads themselves control the occurrence of aquifer degradation, except in areas where the vulnerability is high or the well is not properly constructed.

The optimum requirements to characterize the subsurface contaminant load generated by a given anthropogenic activity, implies to establish four fundamental and semi-independent characteristics: the class of contaminant involved, the intensity of contamination, the mode of contaminant discharge to the subsurface and the duration of application of the contaminant load; the interaction among these characteristics has been considered as a practical limitation (Hirata, 2002), given the difficulty to combine them in one index. We propose a methodology to deal with the interaction of the given characteristics, classifying the activities given their potential contaminant load generated, to support effective actions on the sustainable management of groundwater resource.


  CARACTERIZACIÓN DE LA CARGA CONTAMINANTE

Los requerimientos óptimos para caracterizar la carga contaminante al subsuelo, generada por una actividad antrópica dada, se establecen teóricamente mediante cuatro características fundamentales y semi-independientes, las cuales depende de dos o más factores, cuyos estimados permiten clasificar los componentes de la carga contaminante en una escala relativa de 0-1. (Foster e Hirata, 1988). Estás características son:

La clase de contaminante involucrado, definida por la capacidad de degradación o de transformación in-situ de cada sustancia involucrada y por el retardo que las mismas experimenten por interacción con las partículas del suelo en la zona no saturada en relación a la velocidad de percolación del agua infiltrada.

La intensidad de la contaminación, definida por la concentración relativa de cada contaminante en relación con los valores recomendados por la Organización Mundial de la Salud para la calidad de agua potable y por la proporción de la recarga local del agua subterránea afectada por la contaminación.

El modo de disposición del contaminante al subsuelo, definido por la carga hidráulica asociada con el contaminante, incluyendo la infiltración natural de precipitación y la profundidad bajo superficie a la que el contaminante es descargado.

El tiempo de aplicación de la carga contaminante, definido por la probabilidad que el contaminante sea descargado al subsuelo, que puede ser de manera intencional, incidental o accidental y por el período durante el cual se aplica la carga.

Es indispensable poseer el conocimiento de la movilidad y la persistencia de compuestos tóxicos utilizados o manejados en las principales actividades potencialmente generadoras de carga contaminante al subsuelo, a fin de caracterizar el impacto de contaminación de esas fuentes sobre la calidad del agua subterránea. (Bastos et al., 1991). Para ello, es necesario identificar las características fisicoquímicas como son sorción, capacidad de intercambio iónico y solubilidad, así como también algunas propiedades químicas tales como precipitación, hidrólisis, complejación y biodegradabilidad para determinar la forma de transferencia de los contaminantes en las zonas no saturada y saturada.


  PROPUESTA METODOLÓGICA PRELIMINAR

Existen diferentes tipos de técnicas de ponderación de importancia utilizadas en estudios de impacto ambiental, que pueden usarse para asignarle peso a los distintos factores de decisión.

Tales técnicas consisten básicamente en una serie de comparaciones entre factores de decisión, realizándose una tabulación sistemática de los resultados numéricos de las comparaciones. (Canter, 1998).

Dean y Nishry (1965) han desarrollado una de las técnicas más útiles de pares comparados utilizada a nivel individual o en grupo denominada “Comparación en pares no jerarquizados” y consiste en evaluar en pares cada factor frente a cada uno de los demás factores. Se asigna un valor de 1 al factor que se considere más importante y un valor de 0 al otro factor; la asignación de un 0 a un miembro de un par no quiere decir que él no tenga ninguna importancia, simplemente quiere decir que en el par considerado ése es el de menor importancia. Si los dos factores de un par se consideran de igual importancia, se asigna un valor de 0.5 a cada uno de ellos. Se ha incluido un “factor tonto” que se define como aquel factor que, en todos los pares en lo que participe, es el menos importante de los dos y evita que el proceso se desvirtúe.

La asignación de las importancias relativas para cada par de factores implica documentar la argumentación que ha permitido establecer tal asignación. Una vez justificados los argumentos tomados, se suman los pesos asignados y se calcula el coeficiente de importancia del factor (CIF). El valor de la columna de los CIF indica el peso relativo de cada uno de los factores de decisión, así a mayor valor, mayor será la importancia del factor en relación a los demás factores. En el siguiente ejemplo se presenta la asignación del peso de importancia para cuatro factores básicos, mediante la técnica de pares comparados no jerarquizados.

FACTOR

F1

F2

F3

F4

TONTO

TOTAL

CIF

F1

 

1

1

1

1

4

0.4

F2

0

 

1

0

1

2

0.2

F3

0

0

 

0

1

1

0.1

F4

0

1

1

 

1

3

0.3

TONTO

0

0

0

0

 

0

0

TOTAL

 

 

 

 

 

10

1

Tabla 1: En este ejemplo se presenta la asignación del peso de importancia para cuatro factores básicos, mediante la técnica de pares comparados no jerarquizados.

La columna de los CIF indica que de los cuatro factores, F1 es el más importante, seguido por F4, F2 y F3. En síntesis, el sistema de comparación en pares no jerarquizados permite una ordenación según el rango de los factores de decisión que irían desde el más importante al menos importante.


  APLICACIÓN DE LA PROPUESTA METODOLÓGICA AL CASO DE ESTUDIO

El método es aplicable a la estimación de la carga contaminante relativa, donde las variables involucradas son el valor relativo (VR) de cada una de las características de la carga contaminante según el sistema de clasificación y los diferentes coeficientes de importancia respectivos.

La combinación lineal entre estas variables representa el índice potencial de generación de carga contaminante (ICC).

     
  ICC = VRC *CIFC + VRI *CIFI + VRM *CIFM + VRT *CIFT  
     

Donde los subíndices C, I, M y T representan la clase de contaminante, la intensidad de la contaminación, el modo de disposición y el tiempo de aplicación, respectivamente.

Para definir la clasificación de la probabilidad de generación de carga contaminante hacia el acuífero, es necesario realizar estudios más detallados sobre la actividad contaminante o la clase contaminante a caracterizar que permitan establecer diferentes niveles de potencial de contaminación.

En la región del Bajo Cauca Antioqueño sobre la margen izquierda del río Cauca y entre los municipios de Caucasia y Cáceres, en Colombia, se presenta contaminación de nitratos derivada de la actividad ganadera. Ver ubicación general de la zona de estudio. Esta propuesta metodológica se aplicó para este contaminante que además de ser común en todos los usos del suelo es frecuente encontrarlo en el agua subterránea debido a sus características de movilidad y persistencia, (Candela, 2004).

Los valores relativos asignados a las características de los nitratos como carga contaminante, según el sistema de clasificación de Foster e Hirata, se señalan a continuación.

CARACTERÍSTICAS

VALOR RELATIVO

CRITERIOS DE SELECCIÓN*

Clase de contaminante involucrado.

0.7

Sistema aeróbico bicarbonatado.

Presencia de arcillas.

Intensidad de la contaminación.

0.2

Ganadería de tipo extensivo de baja densidad (0.38 cabezas por hectárea).

Concentración relativa al valor de nitrato de la guía de la OMS de 20.

Modo de disposición en el subsuelo.

0.3

Infiltración de 156 mm-año-1.

Descarga superficial.

Tiempo de aplicación de la carga contaminante.

0.8

Cinco décadas de expansión ganadera.

Un semestre de recarga por infiltración.

Tabla 2: Valores relativos asignados a las características de los nitratos como carga contaminante, según el sistema de clasificación de Foster e Hirata.
* Fuentes: CORANTIOQUIA; HIDROGEMA. 2001.
CORANTIOQUIA; UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA,
2003.

Para la determinación de los CIF se consultó a un grupo de seis especialistas en el tema, quienes aplicaron la técnica de ponderación mencionada, argumentando de manera individual las razones para establecer la asignación de importancia relativa a cada una de las características de los nitratos; posteriormente se calcularon los valores medios obtenidos y estos fueros los resultados:

Figura 1: Valores de ponderación para las características de la carga contaminante.

La anterior gráfica permite establecer que la clase contaminante es la característica más significativa, seguida por la intensidad de la contaminación, el tiempo de aplicación y el modo de disposición.

Con la información anterior se puede obtener el índice de carga contaminante:

     
  ICC = 0.7*0.307 + 0.2*0.250 + 0.3*0.207 + 0.8*0.236 = 0.5  
     

Se asume un potencial moderado de generación de carga contaminante debida a la contaminación por nitratos, dadas las características de la zona de estudio al presentar una actividad ganadera de tipo extensivo de baja densidad. Ver mapa potencial de carga contaminante por nitratos.


  CONCLUSIONES

Esta propuesta metodológica hace parte de un proyecto de investigación que se está desarrollando y ahora se pretende utilizar como herramienta para poder determinar la importancia relativa de los diferentes tipos de contaminantes identificados en el área del estudio, y proporcionarle a las autoridades ambientales responsables del control de la contaminación, una orientación sobre cuales son las fuentes que merecen ser estudiadas prioritariamente.

La asignación de un índice de carga contaminante al subsuelo es un punto de partida para poder identificar las actividades que presentan un mayor grado potencial de contaminación y establecer prioridades para la investigación y el monitoreo de campo en la planificación del recurso hídrico subterráneo.


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Agüero, J. and Pujol, R. 2000. Análisis de Vulnerabilidad a la Contaminación de una sección de los acuíferos del Valle Central de Costa Rica. http://gis.esri.com/library/userconf/latinproc00/costa_rica/analisis_vulnerabilidad/vulnerabilidad_acuiferoscr.htm.

Bastos, C.R.A., Otta, H. Poppe, L.P.M., Silva, M.F.B., and Dantas, M.G.F. 1991. “Evaluation of groundwater potential pollution sources in the State of São Pablo, Brasil”. Water Science and Technology. v.24, n.11. p. 221-228.

Candela, Lucila. 2004. Curso: Transporte de contaminantes en las aguas subterráneas. Primer congreso Colombiano de Hidrogeología. El agua subterránea, recurso estratégico para Colombia. Medellín, Colombia.

Canter, Larry W. 1998. Manual de evaluación de impacto ambiental. Técnicas para la elaboración de los estudios de impacto. Segunda edición. McGrawHill. 668 p.

CORANTIOQUIA, HIDROGEMA. 2001. Inventario y caracterización de las Aguas Subterráneas en el Casco Urbano del Municipio de Caucasia. Caucasia.

CORANTIOQUIA, UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA. 2003. Evaluación Hidrogeológica entre los Municipios de Caucasia y Cáceres.

Foster, S. and Hirata, R. 1988. “Groundwater pollution risk assessment: a methodology using available data.” WHO-PAHO/HPE-CEPIS Technical Manual. Lima, Peru. p. 18-23.

Foster, S. Hirata, R. Gomes, D. D’Elia, M. Paris, M. 2002. “Groundwater quality protection. A guide for water utilities, municipal authorities, and environment agencies.” The World Bank. Washington, D.C. 88 p.

Hirata, R. 2002. “Carga contaminante y peligros a las aguas subterráneas.” Revista Latino-Americana de Hidrogeología. São Pablo, Brasil. n.2. p. 81-90.


FIGURAS

Figura 2: Ubicación general de la zona de estudio.

Figura 3: Potencial de carga contaminante por nitratos.


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Ultima actualización: 02 Mayo de 2004.©
Pagina actualizada y corregida por A. Pelayo Martínez