¿Qué factores diferentes afectan el transporte de agua subterránea?
El transporte de agua subterránea es el movimiento de sustancias, particularmente contaminantes, en aguas subterráneas. La zona de agua subterránea en la que se concentran los contaminantes se denomina penacho de agua subterránea. Las plumas tienen varias formas, tamaños y tasas de transporte. Los diferentes factores que afectan el transporte de agua subterránea incluyen la geología e hidrología del acuífero, así como las propiedades físicas, químicas, biológicas y radiológicas de los contaminantes en el agua subterránea.
Los acuíferos son formaciones subterráneas de roca y suelo que están saturadas de agua. El agua subterránea se mueve a través de los poros entre el suelo y las partículas de roca y a través de grietas, hendiduras y fracturas en el lecho de roca dura. El movimiento de contaminantes se ve muy afectado por los tipos de rocas y suelos que están presentes. Los factores geológicos importantes incluyen la textura y el tamaño de las partículas y las características físicas de los poros y otros espacios a través de los cuales viaja el agua subterránea.
La permeabilidad o conductividad hidráulica es la facilidad con la que el agua subterránea se mueve a través de formaciones subterráneas. Las partículas grandes y poco compactadas, como las gravas y el lecho de roca muy fracturado, son más permeables que las arcillas, las partículas de limo fuertemente compactadas y las rocas sólidas. El tamaño, la distribución y la interconexión de los espacios abiertos determinan en gran medida la facilidad con la que el agua subterránea y los contaminantes que contiene pueden migrar de un lugar a otro.
Las propiedades químicas también son factores importantes en el transporte de aguas subterráneas. Algunos contaminantes se disuelven en agua, mientras que otros son insolubles. Las sustancias disueltas en realidad se convierten en parte del agua subterránea y no se separan fácilmente de ella. Las sustancias insolubles se comportan de manera mucho más independiente. Pueden ser muy densos y no fáciles de transportar. También pueden alojarse dentro de los poros o engancharse en los bordes irregulares de las partículas. La naturaleza química de los contaminantes y la temperatura y el pH del agua subterránea determinan en gran medida qué sustancias son solubles o insolubles en el agua.
Los contaminantes disueltos, o solutos, se transportan junto con el agua subterránea a medida que fluye. Este proceso de transporte se llama advección. Los contaminantes básicamente se mueven al mismo caudal y en la misma dirección que las aguas subterráneas. El transporte de agua subterránea adveccional es más común en acuíferos altamente permeables con grandes redes de poros o espacios interconectados.
Los solutos se dispersan a través del agua subterránea debido a la mezcla mecánica y la difusión molecular. La mezcla mecánica ocurre como una consecuencia natural del movimiento a través y alrededor de las partículas de suelo y roca. La difusión molecular es una mezcla que ocurre a nivel molecular entre algunos compuestos y el agua. La dispersión gradualmente diluye las concentraciones de contaminantes y crea un penacho de forma elíptica en el que los contaminantes se concentran altamente cerca del borde posterior del penacho y se diluyen hacia el borde de ataque.
Algunos contaminantes, como los productos derivados del petróleo, no se disuelven fácilmente en el agua subterránea. En cambio, flotan sobre la capa freática o se hunden hasta el fondo del acuífero, dependiendo de su densidad. Pueden sufrir cierta dispersión, pero sus plumas se mueven mucho más lentamente que las plumas de solutos y contaminantes que se dispersan fácilmente a través del agua subterránea.
Los efectos que ralentizan el transporte de agua subterránea se denominan factores de retardo. Un factor de retraso importante es la adsorción. Esto ocurre cuando los contaminantes se adhieren o se adhieren a las partículas de suelo o roca debido a las fuerzas electrostáticas de atracción. Los compuestos que no se disuelven o dispersan fácilmente en el agua subterránea se someten fácilmente a adsorción. Otros factores de retraso incluyen la fricción de los poros y el efecto de filtración que ocurre cuando los contaminantes sólidos e insolubles dejan de moverse porque se alojan dentro de los poros o se enganchan por el suelo irregular o las partículas de roca.
Finalmente, los contaminantes pueden sufrir transformaciones físicas, químicas, biológicas o radiológicas que cambian sus tasas de transporte de agua subterránea. Un contaminante puede cambiar las fases, por ejemplo, de líquido a gas. Las reacciones químicas entre contaminantes y procesos biológicos y radiológicos naturales también pueden convertir un compuesto en otro. Los compuestos recién creados pueden moverse más rápido o más lento que los compuestos anteriores.