IntroduccinEn los ltimos aos, la investigacin hidrogeolgica se ha centrado en los problemas de la calidad del agua subterrnea. En la mayora de los casos, no se trata ya de encontrar agua, sino de estudiar cmo la calidad el agua subterrnea se ha visto afectada por actividades humanas, predecir la evolucin del problema, intentar paliarlo, o, en un caso ms afortunado, simplemente adoptar las medidas oportunas para que estos problemas no lleguen a producirse.La mala calidad del agua subterrnea puede ser debida a causas naturales o a la actividad humana. En general, al hablar de contaminacin nos referiremos a esta ltima, por ejemplo, un vertido industrial. En muchas ocasiones, la distincin no es fcil, pues una actividad humana no contaminante (en general, los bombeos) altera un equilibrio previo, provocando el deterioro la calidad del agua subterrnea.Hay grandes diferencias entre la contaminacin de las aguas superficiales y de las aguas subterrneas que hacen que la de stas ltimas sea ms grave:- En la deteccin: En superficie, la contaminacin es perceptible de inmediato, con lo que las posibles medidas de correccin pueden ponerse en marcha inmediatamente. En las aguas subterrneas, cuando se detecta el problema, pueden haber transcurrido meses o aos.- En la solucin: Las aguas de un ro se renuevan con la rapidez de su flujo, de modo que, anulado el origen de la polucin, en un plazo breve el cauce vuelve a la normalidad. En los acuferos, como su flujo es tan lento y los volmenes tan grandes, se necesita mucho tiempo para que se renueve varias veces todo el agua contenida en l, e incluso entonces el problema persiste por las sustancias que quedaron adsorbidas en el acufero.

Modos de contaminacinLa contaminacin de las aguas subterrneas puede ser: Directa. con un foco localizado (un vertedero o una fosa sptica) que afecta a zonas muy concretas y prximas al foco emisor. Difusa. que afecta a una zona ms extensa del acufero (fertilizantes en una zona de agricultura de regado).

El origen de la contaminacin subterrnea es muy variado. Se encuentra en los vertidos de residuos urbanos o industriales, como consecuencia de una inadecuada ubicacin de los mismos; en las fugas de las aguas residuales e infiltraciones de las mismas; por lixiviado o arrastre de sustancias por el agua de lluvia; en el uso de fertilizantes y pesticidas en regados y secanos intensivos por la infiltracin del agua de riego, y por los vertidos de las granjas ganaderas.

Las vas por las que distintas sustancias llegan a los acuferos contaminando las aguas subterrneas son muy diversas:

Infiltracin de sustancias depositadas en superficie, o de la lluvia a travs de ellas.

Filtracin de sustancias almacenadas bajo tierra, o disolucin de ellas por el agua subterrnea.

Filtracin desde un ro influente

Derrames o rezumes accidentales de depsitos o conducciones, superficiales o enterrados.Desde la superficie, a travs de captaciones abandonadas o mal construidas. Desde otro acufero, a travs de las captaciones. Inyeccin en pozos. En ocasiones ocultamente, otras veces tras un minucioso estudio tcnico.

Por la mayora de estas vas, los contaminantes alcanzan la superficie fretica ms superficial, y posteriormente se difunden en el acufero, siendo transportados por el flujo subterrneo.

Actividades contaminantesLas principales actividades humanas que generan contaminacin de las aguas subterrneas se pueden englobar en los siguientes grupos:a. Residuos slidos urbanos.Normalmente depositados en superficie, alcanzan la superficie fretica los lquidos procedentes de los propios residuos o el agua de lluvia infiltrada a travs de ellos, que arrastra todo tipo de contaminantes orgnicos e inorgnicos.b. Aguas residualesLas aguas residuales de los ncleos urbanos se vierten a cauces superficiales o en fosas spticas. En ocasiones, tras una ligera depuracin, se esparcen en superficie para aprovechar el poder filtrante del suelo (filtro verde). Los lodos resultantes de la depuracin pueden representar despus una segunda fase del mismo problema.Aportan diversas sustancias contaminantes: Detergentes, Nitratos, Bacterias y virus, materia orgnica disuelta.c. Actividades agrcolasMuy difciles de controlar al tratarse de contaminacin difusa sobre grandes extensiones- Fertilizantes: Aportan al agua compuestos de N, P y K. En algunos casos, se ha calculado que hasta el 50 % de los nitratos usados como fertilizantes llega al acufero por infiltracin.- Plaguicidas: Bajo esta denominacin genrica se incluyen Insecticidas, Fungicidas, Acaricidas, Nematocidas, Rodenticidas, Bactericidas, Molusquicidas, Herbicidas. Se han estudiado los distintos coeficientes de absorcin, de degradacin y la vida media de diversos pesticidas orgnicos. La persistencia oscila de una semana a varios aos.En ocasiones, las sustancias resultantes de la degradacin del producto (metabolitos) son mas peligrosas (ms persistentes o ms txicas) que el producto original. En otras ocasiones son las impurezas que acompaan a los productos comerciales, y que escapan a los anlisis de control, por no figurar en la composicin del producto, las verdaderamente txicas.

d. GanaderaDe los residuos de los animales proceden compuestos nitrogenados, fosfatos, bacterias, cloruros, y, en algunos casos, metales pesados. Normalmente no ocasionan problemas importantes, salvo en el caso de grandes instalaciones.. Resultan especialmente graves las granjas porcinas (los residuos lquidos se denominan purines).e. Actividades industriales y minerasLas vas de contaminacin y las sustancias contaminantes son muy variables. En el caso de las minas, puede producirse por las labores de tratamiento del mineral o por la infiltracin de la lluvia a travs de escombreras.Las industrias pueden realizar inyeccin en pozos o vertidos superficiales, provocar infiltracin desde balsas de lquidos o escombreras o dar lugar a accidentes de todo tipo.Mencin especial merecen los derivados del petrleo. Estas sustancias llegan a la superficie fretica por infiltracin desde vertidos accidentales o por roturas de depsitos o conducciones. En general, son inmiscibles y menos densos que el agua, con lo que se mantienen en la superficie del acufero libre superficial.f. Actividades nuclearesPodramos incluirlas en el epgrafe anterior, aunque presentan unas caractersticas diferenciadoras.En las actividades mineras correspondientes, se generan grandes volmenes de roca, de los que ya ha sido extrado el mineral aprovechable, pero que constituyen residuos de baja actividad.Los procesos de refinado del mineral generan subproductos slidos y semislidos con pequeas concentraciones de diversos istopos, de los que el ms preocupante es el 226Ra.Finalmente en los reactores nucleares u otras industrias que utilicen combustible nuclear se producen residuos de baja actividad y combustible usado, que son residuos de alta actividad, cuyo almacenamiento debe ser especialmente cuidadoso en lugares donde no exista flujo de agua subterrnea: Formaciones salinas profundas, rocas gneas, formaciones arcillosas o zonas no saturadas (sin agua subterrnea) en regiones ridas.

Prevencin y controla. Control en los posibles origenes de la contaminacinLa correcin de los problemas de contaminacin en el caso de las aguas subterrneas es prcticamente imposible en la mayora de los casos, por lo que hay que poner especial nfasis en que no llegue a producirse. Las medidas de prevencin son generalmente obvias: Basureros o escombreras: Buscar lugares impermeables, o recoger los efluentes con sondeos o drenes. Aguas residuales urbanas: Depuracin previa a los vertidos; precaucin con la utlizacin de los lodos de depuracin. Correcta construccin y vigilancia de conducciones y fosas spticas. Fertilizantes y plaguicidas: Utilizacin racional y mesurada de estas sustancias. En actividades industriales de todo tipo: Estudio hidrogeolgico previo de las permeabilidades y del sistema regional del flujo subterrneo. Especial precaucin en el almacenamiento bajo tierra de residuos peligrosos. b. Control regional y en las captacionesDebe existir una red regional de control peridico de calidad del agua subterrnea, con especial atencin a las reas con captaciones para abastecimiento.Permetros de proteccin alrededor de las captaciones para abastecimiento. Un permetro inmediato, en terrenos de la misma propiedad de la captacin, con vigilancia absoluta. Un permetro cercano (del orden de cientos de metros), en el que se deben reglamentar las actividades que puedan afectar a la calidad de las aguas subterrneas. Un permetro lejano que englobe las reas de recarga del flujo subterrneo captado; en ocasiones puede ser de varios kilmetros y si no es posible la prohibicin de ciertas actividades, s se debe extremar la vigilancia y el control.Construccin correcta de captaciones en general: Sellado en superficie, entubacin ciega y/o sellado en los niveles acuferos de mala calidad. Atencin a los pozos abandonadosReaccin de los acuferos ante la contaminacinLa reaccin de los acuferos ante la contaminacin que reciben puede ser efectiva al principio, pero no es indefinida, y en muchas ocasiones es reversible: las sustancias precipitadas o retenidas son despus re-disueltas o liberadas.a. DilucinLa dilucin del relativamente pequeo volumen de contaminante en el enorme volumen del acufero generalmente no soluciona el problema. A escala local, las concentraciones seguirn siendo un problemab. Filtracin mecnicaEn materiales granulares finos pueden retenerse partculas en suspensin y microorganismos. En arenas gruesas, gravas o acuferos fracturados, es casi inexistente. Adems, la capacidad de cualquier filtro es limitada.c. PrecipitacinPueden precipitar diversas sustancias segn los cambios en el pH o el potencial redox del medio,. Al igual que la filtracin, puede disminuir fuertemente la permeabilidad del medio.d. Procesos de oxidacin reduccinEvolucin de los compuestos nitrogenados. En la zona no saturada, el agua no contaminada es oxidante, transformando compuestos de N en NO3 (nitrificacin) , lo que es bueno para las plantas que pueden tomar el Nitrgeno que necesitan. Pero el exceso de nitratos que no toman las plantas, pasa a contaminar el agua, llega a los acuferos donde las concentraciones de NO3 suben incesantemente. Ya en el acufero, el agua ha perdido gran parte de su carcter oxidante, pero si encuentra sustancias reductoras (en general, materia orgnica), el nitrato, NO3 actan como oxidante, reducindose por dos posibles vas. En un caso se produce la desnitrificacin (NO3 pasa a N2O y a N2), lo que es conveniente, puesto que son gases inocuos. Existe otra va de reduccin de los nitratos, que por razones bioqumicas (el proceso est regido por la actividad bacteriana) se da en menor proporcin, en la que los nitratos NO3 se reducen a nitritos NO2, lo que no es bueno: en la normativa espaola se admite hasta 50 mg/L de NO3 y solamente 0,1 mg/L de NO2 . Otra implicacin importante de los procesos de oxidacin reduccin en la calidad del agua subterrnea es la reduccin de sulfatos a sulfuros. El sulfato, SO4= pasa a SH2 (o SH + H+). Este proceso confiere al agua un olor caracterstico desagradable. Este proceso no es muy comn, pues requiere unas condiciones ms reductoras que los procesos anteriores de reduccin de Nitratos.En el caso de la reduccin del sulfato, SO4= a SH2 al agua adquiere un olor que la hace inutilizable para el consumo.e. AdsorcinDiversas partculas quedan adsorbidas (adheridas electrostticamente a las partculas del terreno), especialmente en las arcillas. En stas puede producirse un intercambio inico: otros iones o molculas sustituyen a Ca++ y Mg++ que estaban previamente adsorbidos en las arcillasLa capacidad de retencin por este concepto tiene un lmite, de modo que si la sustancia no se descompone, el terreno agotar su capacidad de retencin. En ocasiones es solo una adsorcin temporal, pero supone un mayor tiempo de permanencia del contaminante lo que proporciona mayor plazo de actuacin a otros procesos.f. Desintegracin o descomposicinLos elementos radiactivos y algunos productos qumicos, como los pesticidas, desaparecen con el paso del tiempo, se habla de desintegracin radiactiva o de descomposicin, en el caso de los pesticidas. En ambos, el factor crucial es la vida media (tiempo en el que la concentracin de la sustancia se reduce a la mitad). Esto ser efectivo en elementos cuya vida media sea corta en relacin con el tiempo de trnsito del agua en el acufero. La vida media de algunos pesticidas es de unos pocos das, mientras que la de ciertos elementos radiactivos es de miles de aos.Medidas correctivasCuando la contaminacin se ha producido y alcanzado gran extensin, la regeneracin es inviable, tcnica o econmicamente. Las medidas, muy costosas, que en algunos casos pueden ser de alguna utilidad son de dos tipos:a. Actuaciones en el origen de la contaminacin: Remocin de tierras o residuos en superficie. Aislamiento de los residuos, con impermeabilizaciones verticales o bajo ellos. Si la superficie fretica alcanza los residuos, hacerla descender, con barreras o bombeos. Controlar o desviar la escorrenta superficial.

b. Actuaciones en el acufero Bombeo de la superficie del acufero en el caso de productos petrolferos, no miscibles, que por su menor densidad flotan sobre la superficie fretica. Bombeo intenso del acufero contaminado, a veces con caudal intermitente o variabel para un mejor rendimiento. Eventualmente, inyeccin simultnea de agua limpia. Flujo forzado de aire o de vapor para volatilizar los contaminantes, normalmente en la zona no saturada. Construccin de barreras impermeables o filtrantes (con alguna sustancia que retenga o acte sobre el contaminante) en acuferos poco profundos.En varios de estos procesos se utilizan las bacterias para degradar los contaminantes orgnicos.Accidente de Three Mile Island

El presidente Jimmy Carter abandonando las instalaciones de Three Mile Island el 1 de abril de 1979.El accidente de Three Mile Island fue un accidente nuclear que sufri la central nuclear del mismo nombre el 28 de marzo de 1979. Ese da el reactor TMI-2 sufri una fusin parcial del ncleo del reactor. El accidente comenz cerca de las 4:00 de la maana del28 de marzode1979, cuando se produjo un fallo en el circuito secundario de la planta. Las bombas primarias de alimentacin del circuito secundario dejan de funcionar a causa de una avera mecnica o elctrica. Esto impidi la retirada de calor del sistema primario en los generadores de vapor. Se apagaron automticamente, primero la turbina y despus el reactor. La presin y la temperatura en el circuito primario (la seccin nuclear de la planta) empieza a aumentar inmediatamente, debido a que el circuito secundario no puede sacar el calor residual del circuito primario. Para evitar que esa presin llegase a ser excesiva, la vlvula de descarga de presin (situada en la tapa del presurizador) se abri. La vlvula deba cerrarse al disminuir la presin, aunque por un fallo no lo hizo. Las seales que llegaban al operador no indicaron que la vlvula segua abierta, aunque deba haberlo mostrado. En consecuencia, la vlvula con el fallo caus que la presin continuara disminuyendo en el sistema. Mientras tanto, otro problema apareci en otra parte en la planta: el sistema del agua de emergencia (reserva del sistema secundario) haba sido probado 42 horas antes del accidente. Como parte de la prueba, las vlvulas se cierran y abren de nuevo al final de la misma. Pero esta vez, por un error administrativo o humano, la vlvula no se dej abierta, lo que evit que el sistema de emergencia funcionara. Ocho minutos despus del comienzo del accidente se descubre que la vlvula estaba cerrada. Una vez que se abri, el sistema de agua de emergencia comenz a trabajar correctamente, permitiendo que el agua fra fluyera por los generadores del vapor. A medida que la presin en el sistema primario contina disminuyendo, comenzaron a formarse huecos (zonas donde el agua hierve, formndose burbujas de vapor) en varios lugares del sistema con excepcin del presurizador. Debido a estos huecos, el agua del sistema fue redistribuida y el presurizador se llen por completo de agua. El instrumento que indica al operador la cantidad de lquido refrigerante capaz de eliminar el calor indic incorrectamente que el sistema estaba lleno de agua. As, el operador dej de introducir agua, sin saber que, debido a la vlvula obturada el indicador puede, y en este caso lo hizo, proporcionar una informacin falsa. Despus de casi ochenta minutos desde el momento de la subida lenta de temperatura, las bombas del lazo primario comenzaron a vibrar por cavitacin, debido a que, en lugar de agua, lo que pasaba por ellas era vapor. Las bombas se cerraron, y se crey que la conveccin natural continuara el movimiento del agua. El vapor en el sistema bloque la circulacin en el lazo primario y, como el agua dej de circular, se convirti en grandes cantidades de vapor. Despus de unos 130 minutos desde el primer fallo, la parte superior del reactor qued al descubierto, y debido a la elevada temperatura, el vapor reaccion con el revestimiento de zirconio de las barras de combustible, produciendo dixido de zirconio e hidrgeno. El dao en el revestimiento produjo la liberacin de las pastillas de combustible en el lquido refrigerante y la formacin de ms hidrgeno, que provoc una pequea explosin en el edificio de contencin al ser liberado. A las 6 de la maana se produjo el cambio de turno en el personal de la sala de control. Al detectar el nuevo equipo las altas temperaturas que se estaban midiendo en la tubera y depsitos posteriores a la vlvula de alivio, se procedi a cerrar una vlvula auxiliar, cuando ya se haban perdido por esa va 120,000 litros de refrigerante del circuito primario. 165 minutos despus del comienzo del problema se activaron las alarmas por radiacin, cuando el agua contaminada alcanz los detectores. En ese momento los niveles de radiacin en el lquido refrigerante (agua) del primario era unas 300 veces mayor que los niveles esperados, y la central haba sufrido ya una fuerte contaminacin. En la sala de control no se saba an que el nivel en el circuito primario era bajo y que aproximadamente la mitad del ncleo estaba sin refrigeracin. Un grupo de trabajadores tom lecturas manuales de los termopares y obtuvo una muestra del agua del circuito primario. A las siete horas comenz a inyectarse agua nueva al circuito primario y se abri la vlvula de reserva para reducir la presin. Tras nueve horas estall el hidrgeno del interior del reactor, pero la explosin pas inadvertida. A las diecisis horas las bombas del circuito primario se pusieron en marcha y la temperatura del ncleo comenz a bajar. Una gran parte del ncleo ya se haba derretido o vaporizado, y el sistema segua siendo peligrosamente radiactivo. Durante la siguiente semana elvapory elhidrgenofueron evacuados del reactor pasando por el recombinador, resultando an ms polmico al verterlos directamente a laatmsfera. Se estima que unos 2,5 millones decuriosde gas radiactivo fueron emitidos debido al accidente.

ConsecuenciasThree Mile Island ha sido objeto de inters para los estudiosos del factor humano como ejemplo de cmo grupos de gente reaccionan y toman decisiones bajo tensin. Existe un consenso general en que el accidente fue agravado por las decisiones incorrectas tomadas por los operadores abrumados con la informacin, mucha de ella inaplicable e intil. Como resultado del TMI, se cambi el entrenamiento de operadores de reactores nucleares. Antes, el entrenamiento se centraba en diagnosticar el problema subyacente. Despus, el entrenamiento se ha venido centrando en reaccionar a la emergencia pasando a travs de una lista de comprobacin estandarizada para asegurarse de que la base est recibiendo bastante lquido refrigerador.Limpiar el reactor despus del accidente necesit de un proyecto difcil que dur ms de 10 aos. Comenz en agosto de 1979 y no termin oficialmente hasta diciembre de 1993, con un coste total de cerca de 975 millones de dlares. Entre 1985 y 1990 se eliminaron del sitio casi 100 toneladas de combustible radiactivo. Se reinici TMI-1 en 1985.Blaum, Fleming y Singer (1982) mostraron que las personas que vivan cerca del reactor nuclear de Three Mile Island exhibieron altos niveles de estrs despus del accidente nuclear que ocurri all. Tambin mostraron evidencia de una elevacin en los niveles de presin sangunea, un mayor nmero de infecciones de las vas respiratorias. Adems, los sistemas inmunolgicos de estas personas no funcionaban tan bien como deberan.