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.
(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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