Ciencias de la Tierra y Medioambientales Bloque II: Los sistemas fluidos terrestres externos

TEMA 4: LA HIDROSFERA 1. LA HIDROSFERA  Concepto. Distribución del agua en la Tierra. El ciclo del agua. Balance hídrico general. 2. RECURSOS HÍDRICOS Y GESTIÓN DEL AGUA  Las aguas superficiales: embalses y trasvases. Las aguas subterráneas. Explotación de aguas subterráneas. Plantas desaladoras. Energía hidroeléctrica y mareal. Usos y consumo del agua. 3. IMPACTOS SOBRE LA HIDROSFERA  Contaminación de las aguas marinas y continentales. Eutrofización. Contaminación de las aguas subterráneas. Sobreexplotación y salinización de acuíferos. Medidas preventivas de la contaminación de las aguas. 4. CONCEPTOS BÁSICOS RELACIONADOS CON LA HIDROSFERA

1. LA HIDROSFERA. 1. 1. Concepto. Distribución del agua en la Tierra. La Tierra es un gran sistema constituido por distintos sistemas menores o subsistemas que interaccionan entre sí: hidrosfera, atmósfera, geosfera y biosfera. La hidrosfera es un sistema abierto, ya que intercambia materia con los otros sistemas terrestres. Tanto la radiación solar como la energía gravitatoria activan éste sistema, de modo que se produce una salida de energía en forma de calor. El principal elemento físico que constituye la hidrosfera es el agua tanto en estado líquido como sólido (océanos, aguas subterráneas, ríos…). Las variables de este sistema son el caudal de los ríos, las corrientes marinas y las mareas. Otra de las variables serán las precipitaciones. En la hidrosfera se establecen distintas relaciones que originan bucles de retroalimentación o feed-back (ciclo del agua). La Tierra es un planeta en el que predomina el color azul. Dicha característica se debe a la interacción de la luz con las sales disueltas e indica la presencia de grandes extensiones de agua. En torno al 70% de la superficie terrestre está cubierta de agua, formando la hidrosfera; de la cual el 86% pertenece a las cuencas marinas y el resto forma parte de la plataforma continental. En la hidrosfera se distinguen: o o

Aguas oceánicas. Constituyen el 97%, y son las aguas de los océanos y mares. Los océanos ocupan las depresiones que hay entre los continentes y su profundidad media es de 4000 metros. Aguas continentales, representan el 3%, y son las aguas que se localizan en los continentes. Se dividen a su vez en:  Aguas superficiales. Constituidas por ríos, torrentes, lagos…  Aguas subterráneas. que se acumulan en los acuíferos, circulan por el subsuelo, riachuelos…  Aguas continentales sólidas. comprenden los glaciares y los casquetes polares.

El agua también se encuentra en la atmósfera, donde aparece en forma de vapor y nubes. Las características moleculares del agua influyen en el desarrollo de la vida en nuestro planeta. 1. 1. 1. El agua: composición, propiedades y funciones. Las moléculas de agua están formadas por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno unidos mediante enlaces covalentes, es decir, compartiendo sus electrones. La molécula de agua, presenta las siguientes características físico-químicas específicas: o

o

Polaridad. El reparto de cargas es desigual, por lo que la molécula de agua se comporta como un dipolo eléctrico: el polo negativo corresponde al oxígeno y el polo positivo a los hidrógenos. Formación de puentes de hidrógeno. Se produce como consecuencia de la polaridad del agua. Como consecuencia de éstos aumentan los puntos de fusión y ebullición.

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Las propiedades del agua son las que permiten que puedan desarrollarse determinados efectos y funciones en los seres vivos y en la biosfera en general. Esto, lo podemos observar debido varias características, tal y como podemos ver a continuación: o

o

o

o

Elevado calor específico. Es la cantidad de calor necesaria para elevar 1ºC la temperatura de un kg de una sustancia. Debe suministrarse mucho calor al agua para aumentar su temperatura, ya que los puentes de hidrógeno limitan el movimiento de las moléculas y es necesario romperlos para calentar el agua, del mismo modo, el descenso de la temperatura también se produce lentamente, pues supone la pérdida de la misma cantidad de calor que se ha necesitado para su incremento.  Funciones biológicas asociadas. El agua desempeña un importante papel en la regulación y amortiguación térmica de los seres vivos, les confiere así resistencia a las heladas y al excesivo calentamiento. Gran capacidad disolvente. La polaridad de las moléculas de agua les confiere capacidad para interponerse y separar iones y otras moléculas. Por ellos, el agua es un disolvente universal  Funciones biológicas asociadas. En sustancias iónicas, formadas por iones, las moléculas del agua debilitan las interacciones entre los iones, los rodean y se orientan en la posición correspondiente a la carga de cada ion para solvatarlos. En sustancias polares, (moléculas en las que se distinguen dos zonas con cargas opuestas), se produce una atracción (puentes de hidrógeno) entre estas moléculas y el agua, con lo cual se disuelven. Densidad. La densidad del agua aumenta a medida que desciende la temperatura, porque las moléculas se mueven más lentamente y no ocupan tanto espacio. Así en un mismo volumen existen más moléculas. El valor máximo de la densidad se alcanza cuando la temperatura del agua es de 4ºC, a una temperatura inferior a ésta las moléculas de agua establecen entre ellas puentes de hidrógeno, esto produce un aumento del volumen y una disminución de la densidad. Debido a esto el agua en estado sólido flota en el agua líquida.  Efectos biológicos asociados. El hielo y la nieve son buenos aislantes térmicos, ya que la formación de éstos en invierno, evita que la temperatura ambiente alcance el agua que queda por debajo de la capa de hielo, permitiendo así que el agua líquida puede mantenerse la vida acuática. Cohesión y adhesión.  La cohesión es la atracción que ejercen entre si las moléculas de agua. Así, en la superficie de contacto con el aire las moléculas de agua se cohesionan fuertemente entre ellas, originando la tensión superficial, la cual permite que la superficie del agua se comporte como una fina película elástica, capaz de sostener el peso de pequeñas partículas y seres vivos (mosquitos)La adhesión es la atracción y unión que ejercen las moléculas de agua sobre otras moléculas polares diferentes. Esta propiedad permite que el agua se extienda por superficies porosas, como es el fenómeno de la capilaridad, mediante la cual al entrar en contacto con rocas porosas, las moléculas de agua se adhieren a las partículas que las rodean y se extienden por los poros. También puede extenderse por fisuras de las rocas y ascender por los vasos conductores de las plantas (savia de las plantas).

1. 2. El ciclo del agua. Balance hídrico general. El agua pasa de la hidrosfera a la atmósfera por evaporación. Al enfriarse, se condensa y se forman las nubes. Con la precipitación el agua es devuelta a la tierra en forma líquida o sólida y, a partir de ahí, puede seguir varios caminos: parte del agua puede quedar retenida en lagos y glaciares, otra parte constituye la escorrentía superficial, que consiste en un desplazamiento sobre la superficie terrestre hacia las zonas más bajas ya sea de manera libre o encauzada en los ríos y una tercera parte se infiltra atravesando las capas permeables del terreno, se incorpora a las aguas freáticas, dando lugar la escorrentía subterránea, que circula hacia el mar. El agua que se incorporó a la biosfera, retorna a la atmósfera por transpiración y, unida a la evaporación ocurrida sobre la superficie terrestre, se incluye en el concepto de evapotranspiración.

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Para conocer las disponibilidades de agua de una cuenca hidrográfica, acuífero, país, etc., e incluso de toda la Tierra, es preciso conocer su balance hídrico, es decir la cuantificación de las entradas y salidas de agua en un tiempo determinado. En su forma más simple puede expresarse según la ecuación:

Donde P es la precipitación; ET es la evapotranspiración, que puede ser de dos tipos: la evapotranspiración potencial (ETP), que es el agua devuelta por un suelo cuya superficie estuviera cubierta totalmente por la vegetación y no existiera limitación de agua; y la evapotranspiración real (ETR), que es la que realmente se produce, y es menor o igual que la potencial.; ES es la escorrentía total que incluye la escorrentía superficial y la subterránea y V es el volumen de agua almacenada. En la ecuación anterior, la entrada de agua proveniente de la precipitación se iguala a la evapotranspiración más la escorrentía total, a lo que hay que sumar o restar el volumen de agua almacenada. Para un período largo de tiempo el último sumando se puede despreciar pues es constante. El valor medio de la diferencia entre P y ET constituye los recursos hídricos renovables. No obstante, existen volúmenes mucho mayores, que se pueden consumir, pero que no se van a renovar: son las reservas, que pueden tener edades considerables. En el conjunto de los continentes las precipitaciones alcanzan los 99.000 km3/año y la 3 evapotranspiración llega a los 62.000 km /año, por lo que los recursos hídricos renovables anualmente, 3 representados por la escorrentía, son de 37.000 km /año. Por tanto, sólo la tercera parte de las precipitaciones son un recurso potencial. La precipitación y la evapotranspiración de una zona en un tiempo determinado, generalmente un mes, suelen representarse en los llamados diagramas hídricos. Estos diagramas permiten conocer el exceso o déficit de agua disponible en el suelo y así poder planificar el riego, el tipo de cultivos, etc. Además es importante para evaluar los recursos hídricos disponibles. En un diagrama se pueden diferenciar los siguientes períodos:  Período en el que la precipitación supera a la evapotranspiración potencial (meses de noviembre a abril). Durante este tiempo existe superávit de agua, que se acumula en el suelo, recarga los acuíferos y más tarde circula por el terreno pasando a los cursos de agua superficiales.  Período en el que la precipitación es inferior a la evapotranspiración real (meses de abril a julio), pero en el que no existe déficit de agua, pues la vegetación está utilizando el agua acumulada en el suelo.  Período en el que la precipitación sigue siendo inferior a la evapotranspiración real (meses de julio a octubre), pero en el que sí existe déficit de agua, pues el suelo no tiene agua suficiente para la vegetación. Es el período de sequía.  Período en el que la precipitación es mayor que la evapotranspiración real. El suelo recupera el agua perdida (de octubre a noviembre), momento este en que la evapotranspiración real iguala a la potencial y de nuevo existe exceso de agua. La influencia humana en el ciclo hidrológico es notable: cada vez consumimos más agua y estamos sobreexplotando los acuíferos, cada año extraemos más agua de la que se repone con la precipitación anual. Además, para disponer de mayores cantidades de agua dulce, la humanidad procura reducir los desequilibrios en la distribución temporal y espacial de este recurso. Con la acumulación de agua en presas y embalses, se pueden afrontar épocas de escasez de agua (desequilibrio temporal); con los trasvases o transferencias de agua de unas cuencas hidrográficas a otras se persigue solucionar los desequilibrios en la distribución espacial

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2. RECURSOS HÍDRICOS Y GESTIÓN DEL AGUA. 2. 1. Las aguas superficiales: embalses y trasvases. El agua presente en nuestro planeta no es agua pura. Solo la que se encuentra en forma de vapor en la atmósfera y gran parte de la que se acumula en los polos como hielo pueden considerarse casi libres de otras sustancias. El resto, es decir, el agua líquida posee siempre en menor o en mayor medida sales disueltas y otras sustancias, captadas a lo largo de su discurrir por la geosfera. Cada río, cada acuífero, cada océano posee agua con una composición determinada. Cuando hablamos de agua dulce damos por sentado que dicha agua no posee apenas sales, pero en ningún caso hemos de suponer que se trata de “agua destilada o desmineralizada”. Sabemos que el agua se halla en movimiento, constituyendo un ciclo y localizándose en diferentes compartimentos interrelacionados. Las aguas continentales son las que discurren sobre los continentes y por lo tanto excluyen a las de los océanos y a las de la atmósfera. Podemos considerar que estas aguas continentales se mueven siempre a favor de la gravedad discurriendo hacia niveles más bajos y llegando a los océanos. En caso contrario, pueden acumularse en ciertos acuíferos subterráneos y en depresiones superficiales que son los lagos. El agua al precipitar puede tomar varios caminos que básicamente son la escorrentía superficial y la infiltración. En el primero de los casos, podemos distinguir las aguas salvajes o sin canalizar; los torrentes, que son aguas canalizadas que discurren sólo temporalmente y en zonas, generalmente, de gran pendiente y corto recorrido; y los ríos, que se definen como cursos permanentes de agua canalizada. En el caso de que el agua se infiltre, una parte puede permanecer como agua retenida en el suelo y otra, en profundidad hasta formar parte de las aguas subterráneas. La proporción de agua que discurra en superficie y la que se infiltre dependerá de varios factores: o o o o

Tipo de precipitación: una lluvia torrencial se infiltra poco. Tipo de suelo: si es arcilloso, el agua no se infiltra con facilidad. Presencia de vegetación: una vegetación abundante favorece la infiltración. Pendiente del terreno: a más pendiente, menor infiltración.

El agua infiltrada y acumulada en un acuífero (agua subterránea) puede volver a la superficie en forma de manantiales y surgencias de laguna e incluso de río. Los ríos son los agentes modeladores de relieve más importantes en nuestras regiones de clima templado. Son así mismo accidentes geográficos muy llamativos en los paisajes, pero los ríos son solo una parte de un todo más amplio: las redes de drenaje. Cuando llueve en una zona con relieve, una parte del agua se infiltra y desciende a favor de la gravedad formando aguas subterráneas. Otra parte corre por la superficie (escorrentía superficial) produciendo efectos erosivos y de transporte de materiales. Estas aguas corren en principio sin cauce fijo como aguas salvajes, posteriormente se canalizan formando torrentes y, por último, confluyen en zonas más bajas alimentando ríos. Estos ríos corren pendiente abajo y acaban por desembocar en ríos mayores. Una gran cantidad de estos últimos desemboca en un último río que llevará el agua de todos hasta un océano. Todos esos ríos que desembocan en otros, reciben el nombre de ríos tributarios o afluentes Toda red de torrentes, ríos y acuíferos (agua subterránea) que recoge el agua de una región y la canaliza en un río mayor es una red de drenaje. Una red de drenaje se forma espontáneamente en cuanto un terreno no sea horizontal: el agua siempre busca el camino más fácil a favor de la pendiente y acaba drenando hacia la parte más baja. Cuando una red de drenaje alcanza una gran magnitud recibe el nombre de cuenca hidrográfica. Ejemplos de cuencas hidrográficas son las del río Guadalquivir, del Guadiana... Una cuenca hidrográfica puede tener una gran extensión y, en cierta medida, toda su agua está relacionada porque se encuentra en movimiento siguiendo el ciclo hidrológico. Normalmente las cordilleras, como alineaciones de montañas que son, presentan dos fachadas orientadas en direcciones opuestas, de modo que las aguas que se recogen en una de ellas pertenecerán a una cuenca hidrográfica y las que corren por la otra vertiente pertenecerán a otra. Por eso las líneas de cumbres de las cordilleras que separan dos cuencas hidrográficas contiguas reciben el nombre de líneas divisorias de aguas.

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2. 1. 1. La circulación superficial: los ríos Un río es un curso de agua permanente. Al canal por el que discurre se denomina cauce. Los ríos suelen presentar variaciones de caudal estacionales. Esto nos hace distinguir entre el cauce ordinario, que es el que ocupa la mayor parte del tiempo y el cauce mayor o de inundación, que puede abarcar toda la extensión del valle. En verano los ríos reducen su caudal ocupando tan sólo el cauce de estiaje, que es un canal de menor tamaño que el ordinario y que se sitúa encajado en éste. El caudal que lleva un río procede de dos tipos de aportes: o o

Escorrentía directa: formada por la precipitación sobre el cauce y por la arroyada (los torrentes que van a parar al cauce del río y las aguas salvajes que alimentan a los torrentes). Flujo de base: bajo el cauce y en los alrededores hay agua subterránea gracias a la cual el río se mantiene circulando aun después de cesadas las precipitaciones. Un río siempre lleva asociado un acuífero bajo él. Los ríos discurren sobre materiales sedimentarios depositados por ellos mismos en épocas pasadas. Justamente en el cauce ordinario aflora el agua al sobrepasar el nivel freático la superficie del terreno (el cauce ordinario del río siempre es la zona más baja del valle en cada punto). Por eso, las vegas de los ríos son tan fértiles, ya que aparte de la composición mineral adecuada, allí donde se haga un pozo se encontrará siempre agua a muy poca profundidad. El régimen o fuente de alimentación de un río puede ser:

o o o o o

Glacial: la escorrentía directa proviene del deshielo del extremo final de los glaciares. Su máximo caudal corresponderá a los meses de julio y agosto. Nival: la escorrentía directa proviene de la fusión de la nieve en primavera (abril y mayo). Pluvial: la escorrentía directa proviene de la distribución de lluvias. En el área mediterránea aparecerá un mínimo en verano (caudal de estiaje), y dos máximos, uno en primavera y otro en otoño. Todas las combinaciones anteriores posibles: glacio-nival, pluvio-nival… Subterráneo: muchos ríos nacen en fuentes o manantiales o bien en surgencias. Por lo tanto, son alimentados por aguas subterráneas, pero no olvidemos que a su vez estas aguas se infiltraron con anterioridad y su procedencia inicial podrá ser pluvial, nival, etc.

Los ríos producen una alteración del paisaje y, de hecho, en las zonas de clima templado son los principales modeladores del relieve, al ser el agua un excelente agente de erosión, transporte y sedimentación. La erosión es un fenómeno que implica transporte; en el caso de partículas arrastradas por las aguas, éste se lleva a cabo mediante rodadura en el fondo del lecho, por saltación o en suspensión, dependiendo del tamaño de las partículas y del poder energético de la corriente. Una fracción de la carga total que transporta el río viaja en forma de iones disueltos en el agua. Los ríos erosionan fundamentalmente el fondo del cauce (erosión lineal), encajándose en el suelo y creando un valle de paredes verticales. Esta pendiente es erosionada por las aguas salvajes procedentes de la lluvia y el deshielo que se mueven a favor de la gravedad, suavizando dicha pendiente y agrandando el valle que toma una típica sección transversal de V (erosión areolar). En el caso de rocas muy resistentes como las calizas, el río se encaja profundamente y las paredes mantienen su verticalidad, originándose un cañón o garganta. Dado que es un material que se altera con facilidad, el hecho de que las paredes permanezcan casi verticales lleva a pensar que el fenómeno de formación del cañón ha sido muy reciente y probablemente ha sido producido por erosión remontante del río. 2. 1. 2. Las aguas estancadas: lagos y lagunas. Además de agua que corre, también hay aguas superficiales que se acumulan y permanecen más o menos quietas. Los lagos son acumulaciones de agua dulce o salada, que ocupan depresiones de la superficie continental. Debido a los sedimentos aportados por los ríos y la arroyada, el fin de todos ellos es el relleno. Pueden ser alimentados por ríos, por fusión de nieves y hielos, por la lluvia, por torrentes o por aguas subterráneas. Los lagos pueden poseer un desagüe, superficial o subterráneo, de modo que el agua se va renovando. También hay lagos con río tributarios que les aportan agua (mar Muerto y río Jordán). Hay lagos permanentes y otros estacionales. Estos últimos suelen ser salobres o salados por acumulación de sales minerales a lo largo de mucho tiempo.

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Las lagunas estacionales de aguas salobres suelen ocupar zonas bajas del interior y, como ya se ha dicho, aparecen cuando el nivel freático (de las aguas subterráneas) tras las épocas de lluvias asciende y asoma en la superficie en esas zonas más bajas. Si estas lagunas no tienen ningún desagüe, se las denomina lagunas endorreicas. A las cuencas que recogen el agua de una región a través de una red de drenaje y la acumulan en un lago o, en cualquier caso, no la vierten al mar se las denomina cuencas endorreicas. Cuencas endorreicas de tamaño descomunal son, por ejemplo, las que constituyen el mar Negro, el mar Caspio o el mar de Aral, todos ellos en Eurasia. Por contraposición, aquellas cuencas que drenan el agua al mar, reciben el nombre de cuencas exorreicas (el río Nilo nace en el lago Victoria). En los lagos de grandes dimensiones (los de pequeño tamaño son denominados lagunas) se pueden distinguir distintas zonas en función de la profundidad: así, a los primeros metros, allí donde penetra la luz solar, los denominamos zona fótica y a partir de ésta, se encuentra la zona afótica. Es muy importante esta distinción porque marca el límite de la vida vegetal y por lo tanto de los ecosistemas acuáticos. La temperatura del agua también nos marca, al menos en algunos momentos del año (verano), dos grandes zonas: una superficial de agua calentada por el Sol y que denominamos epilimnion y otra más profunda y fría que se llama hipolimnion. Entre una y otra capa hay una estrecha franja en la que la temperatura disminuye bruscamente y que se denomina termoclina. 2. 1. 3. Embalses y trasvases Los embalses son masas de agua acumuladas en determinados tramos de los ríos gracias a construcciones llamadas presas. Los embalses pueden tener varias funciones. Fundamentalmente suponen una reserva de agua que podrá ser empleada para riegos y para consumo humano. Pueden servir para frenar una avenida de agua en una crecida de caudal y puede obtenerse energía eléctrica cuando se desembalsa agua. Los embalses están abocados a la colmatación y en muchos casos, debido a la contaminación de sus aguas, a la eutrofización (contaminación del agua debido a la presencia de fósforo). Dentro del epígrafe que se está tratando hay que hacer un comentario acerca de las canalizaciones y embalses de nuestro país. Hay que decir que España es uno de los países del mundo con un mayor aprovechamiento hidráulico. Desde principios del siglo XX han sido construidas decenas de grandes embalses y centenares de pequeños. A pesar de los grandes impactos que han generado y de que muchos de ellos por su propio diseño o localización no han sido de utilidad, en un país como el nuestro, con una distribución temporal y espacial muy irregular de los recursos hídricos han permitido paliar el grave problema que supone la falta de agua en muchos lugares y en muchas épocas del año. Además, estos embalses han servido para disminuir los riesgos de las grandes avenidas de agua estacionales y han permitido obtener electricidad. También y a lo largo del siglo XX se realizaron canales para llevar el agua a zonas relativamente alejadas. Lo que en principio no ha resultado de tanta utilidad han sido los trasvases de aguas entre cuencas. El ejemplo más llamativo es el trasvase Tajo-Segura, concluida su construcción en 1.979 y que debe suministrar agua de la cuenca del río Tajo a la del río Segura, más deficitaria. El resultado ha sido que solo uno de cada varios años ha podido trasvasarse agua y nunca en la cantidad máxima asignada, simplemente por la razón de que el río Tajo no lleva el agua suficiente. Diversos errores han hecho que esa obra compleja, inmensamente cara y de alto impacto ambiental no haya cumplido con su propósito. Embalses y trasvases son obras de ingeniería de una gran complejidad técnica y de un coste económico y ambiental muy elevado. Estudiar pros y contras de estos proyectos resulta decisivo para evitar errores que en muchos aspectos nos salen caros a todos.

2. 2. Las aguas subterráneas. Explotación de aguas subterráneas. El agua de la superficie que se infiltra en el suelo atraviesa la denominada zona vadosa o de aireación y percola hasta la zona saturada, donde todos los poros están totalmente llenos de agua. En la zona vadosa, el agua se encuentra tapizando las paredes de los poros o suspendida en pequeñas cavidades alargadas llamadas capilares, pero sin ocuparlos en su totalidad y constituyendo la "humedad del suelo" (agua retenida o agua edáfica). Parte de esta agua retorna a la atmósfera por evaporación, otra parte es absorbida por las raíces de las plantas y el resto se infiltra hacia la zona saturada. La superficie que separa ambas zonas, aproximadamente plana y horizontal la mayor parte de las veces, es la superficie freática, que se encuentra más o menos próxima a la superficie del terreno en función de las recargas las extracciones. La altura a la que llega el agua constituye el nivel freático.

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Un acuífero es un estrato o conjunto de estratos o bien una formación geológica que permite la circulación de agua a través de sus poros o fisuras (grietas). Para que se forme un acuífero es necesaria, pues, la presencia de materiales fisurados o porosos, situados sobre materiales impermeables que posibiliten la acumulación de agua procedente de infiltración a partir de ellos. Es muy importante el estudio de la litología (el tipo de rocas) y de las estructuras geológicas de un terreno (pliegues, fallas, fracturas, etc.) para poder estimar los recursos hidráulicos subterráneos de esa región. Debido a la gran necesidad de agua que demanda nuestra sociedad, los conocimientos sobre aguas subterráneas son del todo necesarios. La rama de la Geología que estudia las aguas subterráneas es la hidrogeología. Según el tipo de rocas que forman un acuífero podemos distinguir entre aquellos instalados en rocas permeables, rocas fisuradas, material sedimentario suelto, acuíferos kársticos… Algunos parámetros de un acuífero a tener en cuenta son: o

o

Porosidad, m. Es la relación entre el volumen de huecos (ocupados por aire o agua) y el volumen total de la roca. La porosidad depende de la forma, tamaño y tipo de empaquetamiento de las partículas que constituyen la roca (textura y estructura), así como de la presencia de fracturas o cavidades de disolución. Permeabilidad o conductividad hidráulica, k. Es la facilidad con la que un material deja pasar un fluido a su través. Su valor depende tanto del tamaño de los poros como de la comunicación entre ellos. La permeabilidad también depende de la viscosidad y de la densidad del fluido que los atraviesa (el agua no es pura). En general, a mayor porosidad, mayor permeabilidad.

Que los materiales sean permeables, no significa que deban estar sueltos: una roca compacta y con sus partículas soldadas, como la arenisca, puede ser una auténtica esponja capaz de contener una gran cantidad de agua entre sus poros. Los acuíferos, en función de la presión hidrostática del agua contenida, pueden ser de dos tipos: o

o

Libres: son aquellos en los que la superficie freática está en contacto directo con el aire y, por lo tanto, a presión atmosférica. La altura que alcanza la superficie freática constituye el nivel freático. Si el agua del acuífero se mantiene sin fluir su superficie freática es aproximadamente horizontal. Confinados, cautivos o a presión son aquellos que se encuentran entre dos capas de materiales impermeables. En ellos, si el agua ocupa la totalidad de los poros o huecos de la formación geológica que la contiene, normalmente estará sometida a una cierta presión, superior a la atmosférica. Por ello, al perforar un acuífero confinado, el nivel de agua asciende hasta estabilizarse en una determinada altura o nivel piezométrico, pudiendo salir a la superficie sin necesidad de bombas. Estas perforaciones reciben el nombre de pozos artesianos. En los acuíferos cautivos, la zona de recarga no está sobre el propio acuífero sino fuera de él.

Un acuitardo es un terreno empapado de agua, pero que por contener poros de muy pequeño tamaño (y/o por otras circunstancias) el agua se mueve con gran dificultad, de modo que no resultan útiles puesto que el agua no se extrae fácilmente. Explotación de los acuíferos. Desde la antigüedad se ha extraído agua subterránea mediante pozos (conductos verticales) y galerías (conductos horizontales). Estas construcciones se cavaban a mano y se rodeaban de piedra, dejando huecos a través de los cuales, el agua salía de entre los poros de las rocas o de las fisuras que constituían el acuífero. Desde hace algunas décadas, las nuevas tecnologías, tanto de excavación como de extracción del agua, han permitido acceder a acuíferos muy profundos. Esto ha posibilitado el desarrollo de zonas que antes eran de secano (el caso de Almería). En general, en toda España se está haciendo un uso intensivo de las aguas subterráneas. Al hacer un pozo y extraer agua, se crea una depresión en torno al mismo que tiene forma cónica, es el cono de depresión. Dependiendo de la cantidad de agua extraída, el cono, cuyo vértice está situado en la parte baja de la perforación se expande, haciendo disminuir el nivel freático en un área más amplia. La existencia de pozos muy próximos puede, por lo tanto, producir grandes variaciones de nivel entre unos y otros por la presencia de los conos de depresión. Otras consecuencias negativas de la explotación de acuíferos son, la salinización, en el caso de acuíferos costeros y la subsidencia o hundimiento del terreno, muy preocupante si sucede en núcleos de población (Venecia se está inundando por este último motivo). También hay problemas en Albacete y se sospecha que el grave terremoto de Lorca de 2011 (Murcia) se debió al movimiento de una falla al desestabilizarse el terreno por el descenso del nivel freático a lo largo de décadas de extracción de agua subterránea.

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2. 3. Plantas desaladoras. Energía hidroeléctrica y mareal. 2. 3. 1. Plantas desaladoras. Como solución a la falta de agua en determinadas regiones (por embalses insuficientes, sequías frecuentes, etc.) ya sea para uso doméstico, industrial o incluso agrícola se recurre al agua de mar o de lagunas saladas. El proceso de eliminación de sales recibe el nombre de desalinización. La desalación lleva utilizándose desde hace décadas en lugares donde hay serios problemas de desabastecimiento, como algunas de las islas Canarias. Pero lo novedoso estriba en que las plantas antiguas empleaban el sistema de evaporar agua y condensar el vapor y actualmente se realiza mediante un proceso de filtrado con membranas semipermeables que se conoce como ósmosis inversa. Puesto que vamos a ir en contra de gradiente (ósmosis inversa: el agua pasa desde el medio hipertónico) se requiere un gran gasto de energía para bombear el agua. No obstante, el rendimiento es mucho mayor que con el sistema de evaporación y por eso se están diseñando y poniendo en funcionamiento muchas de estas plantas desalinizadoras que permiten un precio alto pero razonable del agua. 2. 3. 2. Energía hidroeléctrica y mareal. La energía potencial de una masa de agua ha sido empleada desde la antigüedad. Un agua que se mueve pendiente abajo como es el caso de cualquier río o un agua embalsada que se la deja salir por un punto determinado, es capaz de desarrollar un trabajo útil para los humanos: molinos de grano, molinos de sal; batanes empleados para curtir pieles o preparar telas e incluso martillos para fraguas se conocen desde hace varios miles de años en muchos países. En España hay muchos ejemplos de todas estas máquinas. Hoy día, la energía hidráulica se emplea para obtener electricidad, mediante una turbina o rueda de paletas conectada a un generador de corriente eléctrica (hablamos de energía hidroeléctrica). Dependiendo de la velocidad del agua y del caudal, los diseños de las turbinas y generadores variarán, pero el mecanismo es semejante. Se considera que es una energía limpia y renovable. Es así hasta cierto punto ya que un embalse, más las edificaciones necesarias, más las líneas de alta tensión, más las carreteras de acceso, más los valles inundados, más los pueblos que muchas veces han quedado sumergidos… no puede decirse que no cause impactos. Además, es muy frecuente que los desembalses que se hacen para obtener energía no sean suficientes para mantener un caudal ecológico de los ríos, por lo que sus ecosistemas se ven gravemente afectados. España es uno de los países del mundo donde mayor es el aprovechamiento hidroeléctrico dada la gran cantidad de embalses creados con la principal misión de acumular agua para uso urbano y agrícola. También se han construido y se siguen instalando pequeñas centrales en los cursos altos de muchos ríos aprovechando las grandes pendientes de esos tramos, pues se mueve poca cantidad de agua pero a través de un gran desnivel. El mar también contiene debido a su dinámica (olas, mareas y corrientes) una gran energía que podría ser aprovechable. No obstante presenta graves inconvenientes como la corrosividad del agua salada y los violentos temporales que pueden acabar con las instalaciones. En definitiva, se trata de una energía inagotable que algún día mediante tecnologías adecuadas podrá ser aprovechada. Se han hecho pruebas para sacar partido a la energía de las mareas. En Cádiz hay varias decenas de molinos de marea, en ruinas casi todos: el mar penetra por un canal al subir la marea en dirección a una balsa. En su movimiento hace girar una rueda de paletas que a su vez mueve la muela. Al bajar la marea, el agua sale de la balsa hacia el mar e igualmente mueve las palas. En Francia, la desembocadura (estuario) del río Rance, fue cerrada por un gran dique de hormigón y comunicada con el mar por unos canales en los que se hallaban unas turbinas acopladas a generadores eléctricos. Al subir y bajar la marea el agua se ve forzada a entrar y salir de la bahía haciendo girar las turbinas. Se escuchan ideas muy interesantes de aprovechamiento de la energía del mar basadas en las diferencias de temperatura y densidad que hay en el mar por encima y por debajo de la termoclina. También del aprovechamiento de la energía de las olas, pero de la teoría a la práctica hay un gran salto que por problemas técnicos y de costes nadie se atreve dar. Veremos lo que ocurre en los próximos años puesto que el problema de la energía va a propiciar soluciones muy interesantes de aquí en adelante.

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2. 4. Usos y consumos del agua. La cantidad total de agua en el planeta es inmensa, lo cual nos induce a pensar en ella como una sustancia inagotable. Pero sabemos que su distribución en el espacio y en el tiempo no es homogénea y lo más importante: los humanos necesitamos como recurso básico agua dulce. No nos sirve el agua de mar ni el agua que está helada. Por ello, la cantidad disponible ya no es tanta. Hemos de tener en cuenta que somos muchos los habitantes de este planeta y que a mayor nivel de vida mayor gasto de agua; y que como resultado de muchas actividades que provocan impactos sobre la hidrosfera resulta contaminada. Así que aunque el agua es un recurso en teoría renovable, en muchos lugares ha llegado a ser no renovable por sobrepasarse la tasa de renovación: es, de hecho, un recurso potencialmente renovable. A continuación se detallarán los usos más corrientes que se hacen del agua. Podemos hacer una primera distinción en cuanto al uso del agua en función de que una vez que ha sido utilizada pueda serlo de nuevo, hablándose de uso no consuntivo o bien de que no vuelva ya a ser utilizada tras su uso, denominándose uso consuntivo. En el primer caso tenemos usos energéticos, recreativos o ecológicos. En cuanto a los usos consuntivos hay que referirse a las actividades domésticas, industriales o agrícolas. Otro criterio empleado para clasificar el agua es la importancia que damos a su uso. Así, distinguimos entre un uso primario del agua, si es indispensable y uso secundario cuando esa utilización se considera prescindible. Por uso secundario podemos entender el energético o el recreativo. Por usos primarios consideramos el doméstico, agrícola e industrial. Los usos urbanos o domésticos son aquellos que se hacen para cubrir las necesidades de agua en los hogares, comercios o servicios públicos (fuentes, riego de jardines o baldeo de las calles). El agua empleada, procedente de distintas fuentes (aguas embalsadas, ríos, acuíferos) es sometida a tratamientos de potabilización que aseguran su salubridad. En las casas se emplea para beber, para la limpieza y para la higiene. El consumo de agua urbana está en relación con el nivel de vida de la sociedad en cuestión: a mayor nivel de vida mayor consumo de agua. Se estima que el consumo mundial de agua para uso doméstico supone el 10% del consumo total. Se trata sólo de una media y hay que pensar en las enormes diferencias entre países desarrollados y en vía de desarrollo. Usos industriales. El campo de utilización es variadísimo, sirviendo como materia prima en procesos de la industria química o alimentaria (fábricas de papel etc.); como agente refrigerante (centrales térmicas); como depósito de vertidos (balsas de residuos mineros etc.); como transporte de materiales (las balsas de residuos etc.); como medio de limpieza (las “lavadoras” de las almazaras). Aproximadamente en usos industriales se consume un 25% del total del agua dulce. Usos agrícolas. El consumo de agua para usos agrícolas supone el 65% restante. Como puede observarse, la producción agrícola emplea el mayor porcentaje de agua dulce. Hay grandes diferencias según países, en función del clima, del tipo de cultivo y de las técnicas empleadas para el riego. No obstante, a nivel general, muchas de las técnicas de riego son muy poco eficientes, desaprovechándose una gran parte del agua por evaporación y por pérdida en los sistemas de canalización. En Andalucía el consumo agrícola se lleva más del 80% de toda el agua. Usos recreativos. Éste es un uso no consuntivo, aunque como resultado de las actividades humanas puede suponer un deterioro en la calidad de las aguas. Como uso recreativo podemos considerar la utilización de embalses, ríos, lagos o el mar para deportes como la vela o el piragüismo. También en este apartado se incluye el agua de las piscinas. Navegación. No sólo existe navegación en los mares. También en grandes ríos y lagos la navegación fluvial es importante en muchos países del mundo. De hecho, en algunos de ellos, desde Brasil a Rusia, los ríos constituyen una red de transporte que no ha podido ser sustituida por carreteras. En España, los ríos Guadalquivir, Tajo o Duero son navegables desde el mar hasta una cierta distancia. Estos y otros ríos españoles fueron empleados para transporte de mercancías. Este uso concluyó no hace más de medio siglo debido a la construcción de embalses y a la mejora del transporte terrestre.

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Uso ecológico o medioambiental. El uso “ecológico” es un concepto relativamente nuevo y curioso que aparece a partir del momento en que grandes obras de ingeniería modifican totalmente la dinámica natural de los ríos. Estas obras son los embalses y los trasvases: cuando se construye una presa y se embalsa agua, la retención de la misma hace disminuir, cuando no desaparecer, el flujo de agua río abajo de la presa. Esta disminución de caudal, a veces total, provoca daños en los ecosistemas del río y por eso, la gestión de las aguas por los organismos competentes (Confederaciones Hidrográficas) debe tener en cuenta a la hora de asignar agua a agricultores o para usos urbanos e industriales que hay que dejar lo que se conoce como caudal ecológico que es el caudal mínimo necesario para que los ecosistemas fluviales y de ribera no desaparezcan. Desgraciadamente, por una serie de intereses, no siempre se cumple. En épocas de sequía la gestión del agua puede llevar a eliminar el caudal ecológico si peligra el suministro a la población. En nuestro país, a pesar del clima que tenemos y del cada vez más claro cambio climático, las necesidades de agua han ido en aumento en los últimos años. Solo la gran crisis en la que está sumida España ha parado en seco esta demanda descontrolada. Aun así, los agricultores exigen más y más agua, y como no hay más y todos tenemos derecho a ella, la gestión del agua es y será más que nunca fundamental para conseguir el reparto equitativo de un bien escaso. Para ello se están creando y modificando leyes y medidas de control. Uno de los planteamientos lógicos de entre los que se están poniendo en marcha es el del ahorro del agua. El ahorro de agua puede hacerse en cada uno de los usos: industrial, urbano y agrícola. En industria el ahorro viene de la mano de mejores tecnologías: se trabaja en conseguir métodos que empleen menos agua. En el ámbito urbano-doméstico las medidas son en muchos casos de sentido común. También ahora construyen electrodomésticos menos gastadores (lavadoras de ropa y lavavajillas). Pero el mayor ahorro, aunque no lo apreciemos los ciudadanos es el mantenimiento y reforma de la red subterránea de agua potable. En nuestras casas ya sabemos cómo podemos ahorrar: no utilizar la lavadora ni el lavavajillas si no están llenos; no darnos baños en la bañera; no dejar correr el grifo sin más. Se pueden poner reductores de caudal en los grifos, ser cuidadosos a la hora de abrir la manguera para regar… Hay una medida que no falla cuando se aplica: subir el precio del agua. Tengamos en cuenta que el agua que llega a nuestras casas es mucho más cara de lo que nos cuesta directamente en el recibo. Una parte importante de la factura es asumida por el Ayuntamiento, lo que quiere decir que sale igualmente de nuestros bolsillos en forma de impuestos. El día en que paguemos directamente el recibo del agua en su totalidad seremos mucho más cuidadosos. Y qué decir del uso agrícola: con un gasto de más del 80% de la totalidad del agua, realmente, lo que hagamos los ciudadanos en nuestras casas casi resulta simbólico. Aquí pues, es donde las medidas de ahorro deberán ser puestas en marcha de manera más eficaz. Para ello es fundamental mejorar los sistemas de regadío, prohibiendo el riego por inundación y sustituyéndolo por sistemas de goteo. También es importante modificar las canalizaciones. Por último, es fundamental racionalizar los cultivos pues se hace explotando las aguas subterráneas y se está acabando con los acuíferos.

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3. IMPACTOS SOBRE LA HIDROSFERA. 3. 1. Contaminación de las aguas marinas y continentales. Las actividades humanas introducen graves modificaciones en los flujos de agua, alterando los ciclos naturales y llevando a la pérdida de calidad de la misma. A consecuencia de esa pérdida de calidad, también el agua como recurso disminuye en cantidad (si el agua de un sondeo aparece contaminada con pesticidas, deja de ser útil para el uso humano y como tal recurso desaparece). La contaminación del agua es la acción y el efecto de introducir materias y/o formas de energía de modo directo o indirecto que impliquen una alteración perjudicial de su calidad ya sea para su uso por parte de los humanos, o para los ecosistemas. Otra definición más sencilla es la que propone la OMS, que afirma que un agua está contaminada cuando su composición es alterada de modo que no conserva las propiedades que le corresponden en su estado natural. Según el modo en que se produce la contaminación, podemos distinguir entre contaminación difusa, cuando su origen no está claramente definido (por ejemplo, un río que se contamina por metales pesados al pasar por una zona minera) y contaminación puntual, cuando hay un foco emisor determinado que afecta a una zona concreta (por ejemplo, el vertido de aguas residuales a la salida de un pueblo). Podemos distinguir también la contaminación natural, que es aquella que se produce cuando, por causas naturales, el agua contiene sustancias que la alteran: desde restos vegetales a excrementos de organismos acuáticos pasando por las arcillas que se arrastran tras la lluvia (El río Tinto en Huelva). Normalmente, esta contaminación es eliminada por los mecanismos naturales de autodepuración. Dentro de la contaminación debida a la acción antrópica, podemos distinguir tres tipos: contaminación urbana, agrícola e industrial.  La contaminación de origen urbano es la que se produce tras el uso del agua, tanto para la limpieza como para la higiene en los domicilios y comercios. Es un agua que posee una alta carga de materia orgánica (restos fecales, restos de alimentos…) y productos químicos (detergentes, lejías...).  La contaminación de origen agrícola es debida al uso masivo que se hace en la actualidad de productos fitosanitarios: abonos químicos, pesticidas o plaguicidas. De entre los primeros, destacan los fosfatos y los nitratos, ambos muy relacionados con un tipo de contaminación llamada eutrofización. Entre los pesticidas, hay una gran variedad de moléculas orgánicas, casi siempre cloradas y muy estables. A lo largo del tiempo han sido prohibidos muchos de ellos, tras conocerse los efectos que tienen sobre las personas y el medio ambiente. Pero otros muchos se siguen usando sin tenerse la certeza de que son inofensivos. Las explotaciones ganaderas producen grandes cantidades de materia orgánica, que pueden contaminar aguas superficiales y subterráneas. Las industrias agroalimentarias también contaminan el agua tras los procesos de elaboración de sus productos.  La contaminación de origen industrial es la que provoca un mayor impacto y debido a la gran variedad de materiales y formas de energía que pueden presentarse, debe ser corregida de manera específica en cada caso. Son contaminantes de tipo industrial los hidrocarburos, los cambios de pH, los cambios de temperatura y las radiaciones de diferentes tipos. Las industrias contaminantes son muy diversas (metalúrgicas, petroquímicas, papeleras, etc.). Otras fuentes de contaminación antrópica han sido desde siempre los vertederos de residuos, tanto urbanos como industriales, así como los talleres y desguaces de vehículos. Hoy día las leyes obligan a tomar medidas anticontaminación en todas las instalaciones antes mencionadas. No podemos olvidar como fuente de contaminación las mareas negras producidas ocasionalmente por hundimiento de petroleros (tragedia del Prestige). Una práctica prohibida pero habitual es la limpieza de las bodegas y depósitos de los barcos en alta mar. Esto también produce manchas de hidrocarburos. 3. 1. 1. Los contaminantes que puede presentar el agua. Contaminantes físicos: cambios de temperatura. Las variaciones de temperatura afectan fundamentalmente a la concentración de oxígeno disuelto. Las partículas radiactivas proceden de restos de materiales radiactivos utilizados en ciertas industrias; producidos en industrias mineras (minerales radiactivos) o emitidos por fugas en centrales nucleares (accidente de Fukushima en Japón). Al emitir radiación gamma pueden producir cánceres (radiaciones ionizantes). Los sólidos en suspensión, tanto inorgánicos (arcillas y arenas) como orgánicos (restos de materia vegetal o animal) producen turbidez y, en consecuencia, hacen disminuir la actividad fotosintética de los vegetales acuáticos (que son la base de los ecosistemas que existen en las aguas). Estos componentes suelen dar sabor, color y olor a las aguas, alterando sus propiedades organolépticas.

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Contaminantes químicos: hay muchos compuestos químicos que alteran las propiedades del agua. Los hay orgánicos, inorgánicos y gases. Los contaminantes orgánicos son desde glúcidos, proteínas y grasas (procedentes de restos biológicos) a pesticidas. El exceso de materia orgánica puede llevar al fenómeno de la eutrofización, y los pesticidas hacen tóxica el agua. Los contaminantes inorgánicos, muy variados, pueden producir una alteración en el pH (acidez o alcalinidad) que a su vez afecta a los animales acuáticos. Las sales, como cloruros o carbonatos pueden proceder de vertidos industriales. Producen la salinización del agua, lo cual afecta a muchas especies animales y vegetales. Los metales pesados procedentes de la minería y de la industria (mercurio, plomo, etc.) son contaminantes muy peligrosos que por el fenómeno de bioacumulación pueden originar en los humanos enfermedades muy graves en el sistema nervioso. Otros compuestos inorgánicos son los nitratos procedentes de los abonos. El principal problema es que una parte de estos compuestos son transformados por bacterias en nitritos, los cuales, son altamente cancerígenos por encima de una cierta concentración. Los compuestos de fósforo, como los fosfatos, procedentes de los detergentes domésticos y de los abonos, están directamente relacionados con el fenómeno de eutrofización. Entre los gases, destacan el sulfuro de hidrógeno y el metano, procedentes de la descomposición anaeróbica (fermentación) de materia orgánica, hasta el punto de que el primero de ellos da un mal sabor y olor al agua. Contaminantes biológicos: son seres vivos. La materia orgánica presente en el agua sirve de medio de cultivo para multitud de microorganismos, inocuos unos y patógenos otros. Los desechos fecales urbanos y los procedentes de granjas son eliminados en el agua residual, van cargados con una gran cantidad y diversidad de microbios (bacterias, hongos, virus, protozoos, gusanos parásitos…). También muchos compuestos contaminantes (fosfatos) permiten la proliferación de algas unicelulares que llevarán al fenómeno de la eutrofización. A través de aguas contaminadas por bacterias se pueden transmitir enfermedades muy graves como el cólera, el tifus o la disentería. En los países en vías de desarrollo mueren anualmente millones de personas debido a enfermedades transmitidas por aguas contaminadas. En los países desarrollados, la potabilización y el control sistemático de las aguas que se consumen, junto con la depuración de las aguas residuales, consiguen que estas enfermedades sean prácticamente desconocidas. Estas medidas de higiene, en el mundo desarrollado, junto con las vacunas y los antibióticos han conseguido duplicar la esperanza de vida de las personas con relación a la que tenían hace 100 años. Los efectos de la contaminación en ríos, lagos, aguas subterráneas y océanos son diferentes, debido a que sus dinámicas también lo son. Los mares y océanos, por su enorme tamaño, parecían ser inagotables en sus recursos (pesca, turismo, biodiversidad, por dar algunos ejemplos), pero ya hemos visto que tienen un límite y que estamos a punto de sobrepasarlo. Con respecto a la contaminación de sus aguas, pasaba lo mismo, parecían inmunes a todas nuestras agresiones y así, se han empleado como vertederos de basuras urbanas y como receptores de las aguas residuales. La construcción y puesta en marcha de diferentes depuradoras de aguas residuales ha cambiado radicalmente el panorama. También el mar ha sido empleado como depósito de residuos tóxicos y peligrosos. Por si esto fuera poco, los océanos reciben desde los ríos todos los residuos arrojados en estos. Con cierta frecuencia, tienen lugar graves catástrofes por vertidos de hidrocarburos cuando un buque petrolero naufraga (marea negra). El pescado de muchos caladeros está muy contaminado por metales pesados, debido a los vertidos industriales y al fenómeno de bioacumulación. El mar contiene muchos recursos: pesca, navegación, turismo, algas, sal... y su deterioro está poniendo en peligro algunos de ellos. Su protección es un asunto es un asunto importante y que nos atañe a todos los países, pero es muy difícil llegar a acuerdos entre todos ellos.

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3. 2. Eutrofización del agua. Contaminación de las aguas subterráneas. Sobreexplotación y salinización de acuíferos. 3. 2. 1. La eutrofización. En los ecosistemas acuáticos, el fósforo resulta ser un elemento biolimitante dado que suele encontrarse de modo natural en cantidades reducidas. Esto significa que en un agua, por muy alta que sea la concentración de otros nutrientes, el fósforo determina la producción de biomasa de los vegetales del plancton, que son la base de las cadenas tróficas acuáticas. Hemos de recordar que los vegetales, como los animales, precisan fósforo para fabricar biomoléculas (ácidos nucleicos, fosfolípidos, etc.) y que debe presentarse en forma de fosfatos para poder ser asimilado. En ríos y lagos, una aportación excesiva de fósforo provoca a largo plazo un efecto contaminante que puede acabar con gran parte de la vida del ecosistema donde se produce. En nuestra sociedad, el exceso de fosfatos de los abonos y de los detergentes de uso doméstico, que irremediablemente acaban en las aguas, llevan a este fenómeno conocido como eutrofización artificial. De modo resumido, ésta es la secuencia de fenómenos que se suceden: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

Aporte de fósforo Proliferación de algas unicelulares Agotamiento del nitrógeno del agua Desaparición de las algas unicelulares y proliferación desmedida de las cianobacterias ya que pueden aprovechar el nitrógeno atmosférico Falta de espacio, luz y agotamiento de nutrientes que provoquen la muerte de las cianobacterias Gran cantidad de materia orgánica que es descompuesta por bacterias aerobias Agotamiento del oxígeno del agua en la oxidación de la materia orgánica Aparición de bacterias anaerobias que fermentan los restos y producen mal olor Muerte de los animales acuáticos (peces, artrópodos, etc.) por falta de oxígeno.

Por lo tanto, el efecto final de la eutrofización es indeseable y en muchos casos catastrófico por cuanto que produce mortandades masivas de peces, alteraciones graves en los ecosistemas acuáticos y hace disminuir notablemente la calidad de las aguas, restringiendo sus posibilidades de uso. En sentido amplio, la eutrofización artificial también se produce por vertido de materia orgánica a los cauces de los ríos o a los lagos, ya que el consumo de oxígeno por parte de las bacterias descomponedoras provocará el mismo efecto final. Es un tipo de contaminación muy común como resultado de verter las aguas residuales urbanas y, en nuestra tierra, además por los vertidos ilegales de alpechín y otros residuos de las almazaras. No obstante, también puede darse una eutrofización natural, que afecta sobre todo a masas de agua con poca movilidad como lagos o embalses, y en estos casos es un proceso que avanza lentamente a lo largo de los años. La proliferación de algas reduce la entrada de luz, por lo que los vegetales que viven en el fondo (algas y plantas superiores) disminuyen la fotosíntesis y pueden llegar a desaparecer. Frente a aguas eutróficas o excesivamente ricas en nutrientes, se suele emplear el término de aguas oligotróficas para designar a aquellas muy pobres en sustancias que puedan ser de utilidad para los productores acuáticos. Por ello, en estas aguas no abundan los seres vivos (ejemplos de aguas oligotróficas son las de los lagos de alta montaña como los que hay en sierra Nevada). 3. 2. 2. Contaminación de las aguas subterráneas. Sobreexplotación y salinización de acuíferos. Las aguas subterráneas suponen un recurso muy importante (la mayor parte de agua dulce líquida del planeta). En nuestro país, la explotación de los acuíferos en las últimas décadas ha permitido convertir en regadío amplias zonas de secano (desde Castilla-La Mancha a Andalucía) e incluso cultivables otras que antes eran desérticas (provincias de Almería y de Murcia). Las aguas subterráneas forman parte de la dinámica de los ríos pues las vegas de los mismos, son muy ricas en agua subterránea, y de hecho el propio río supone el afloramiento en superficie de un acuífero; además de que la mayor parte de los ríos nacen en manantiales. Pero las aguas subterráneas, debido a sus características propias son muy sensibles a ciertos impactos. Los problemas que el uso y abuso humano hacen de ellas son la contaminación, la sobreexplotación y, en el caso de acuíferos costeros la salinización.

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Contaminación de acuíferos: la contaminación de un acuífero puede ser puntual, cuando hay un foco localizado, como es el caso de un vertedero no controlado en el que los lixiviados (líquidos desprendidos o el agua de lluvia) percolan hasta llegar al acuífero. Las fosas sépticas que se hacen en muchas casas de campo y granjas, cuando no se dispone de red de alcantarillado, también producen este efecto. La contaminación difusa es más preocupante ya que resulta difícil de prevenir. Mayoritariamente se debe a los productos fitosanitarios que se emplean masivamente en agricultura y que van desde fertilizantes hasta pesticidas (en los últimos años, muchas localidades de la campiña cordobesa tienen prohibido durante largas temporadas el uso de agua corriente por la contaminación con nitritos procedentes del abonado de los campos). Sobreexplotación de los acuíferos: la sobreexplotación de un acuífero tiene lugar cuando se extrae de él más agua que la que entra en su recarga. A la larga, como es obvio, el acuífero se vacía. Los problemas que esto acarrea son múltiples, desde la pérdida del recurso a la disminución del caudal de los ríos (viéndose afectados sus ecosistemas), pérdida de fuentes, subsidencia de los terrenos (hundimientos). En otros casos, zonas de lagunas –humedales- de alto valor ecológico se secan: Las Tablas de Daimiel, Parque Nacional, en Ciudad Real, están prácticamente secas e igualmente las Lagunas de Ruidera. El río Guadiana, que antes nacía de ellas ahora lo hace 80 kilómetros más abajo. En la zona de la que se habla hay más de 40.000 pozos abiertos, la mayor parte de los cuales son ilegales. Salinización de los acuíferos: cuando la sobreexplotación se hace en acuíferos costeros o próximos al litoral, las consecuencias son más graves, si cabe, por el fenómeno de la salinización. Bajo el mar y hasta una cierta profundidad, hay también agua marina subterránea. Este acuífero marino contacta con el acuífero costero de modo que agua dulce y agua marina entran en contacto, manteniéndose un equilibrio. Ambas masas de agua no se mezclan, estableciéndose una superficie de contacto. Como el agua de mar es salada, es más densa y se introduce bajo el agua dulce formando lo que se conoce como cuña o intrusión salina. Del nivel del acuífero de agua dulce, que crea una presión hidrostática, depende hasta qué distancia bajo la tierra firme penetra la cuña salina. Si el acuífero se sobreexplota y el nivel freático desciende más de la cuenta, el agua salada se introduce tierra adentro, el plano de contacto tiende a hacerse horizontal, y alcanzará los pozos, imposibilitando el riego y, lo que es peor: salinizará los terrenos de modo que aunque se vuelvan a regar con agua dulce no serán aptos para el cultivo.

3. 3. Medidas preventivas de la contaminación de las aguas. Sabiendo cuáles son las causas de la contaminación y sobre todo cuáles son los efectos, las soluciones, en teoría, son sencillas: hay que evitar contaminar las aguas, hay que depurar aquellas que quedan disminuidas en su calidad y no hay que sobreexplotar este recurso. Debemos economizar agua evitando el despilfarro. Como podemos comprender, la realidad no es tan simple, ya que queremos seguir desarrollándonos, necesitamos cada vez más agua para regar, para nuestras viviendas… La legislación comunitaria y la española en temas de agua va haciéndose cada vez más estricta en todos los aspectos que afectan a este tema: hay que minimizar la contaminación, limitando o prohibiendo los vertidos (ya sean de origen agrícola o industrial) y depurar el agua que ha sido utilizada. Se establecen niveles máximos de vertido para cada tipo de industria, así como parámetros mínimos de calidad en aguas depuradas. Están legislados los contenidos en fosfatos de los detergentes domésticos. Están prohibidas las fosas sépticas que no sean perfectamente impermeables. Solo se permiten vertederos de residuos sólidos urbanos e industriales que cumplan con medidas de seguridad que eviten los lixiviados. También está regulada la cantidad de agua que puede extraerse de los acuíferos en función de la capacidad de recarga y del fenómeno de intrusión marina. Todos los agricultores han debido realizar un curso sobre manejo de plaguicidas con el fin de aprender lo importante que resulta guardar los plazos de seguridad de los productos y sobre todo para que entiendan que un abuso de estos productos y de los abonos acaba introduciéndose en los acuíferos y contaminándolos. En este caso dar información es prevenir. En definitiva, disponemos de unas medidas que nos garantizan que este recurso vital no se agotará. Lo cual no quiere decir que los ciudadanos estemos convencidos de la necesidad de cuidar el agua o que las administraciones públicas sean capaces de hacer cumplir estas leyes. Pero poco a poco se van consiguiendo metas que se consideraban imposibles. La nueva cultura del agua es decisiva para que este recurso valiosísimo llegue a todos y su utilización cause los menores impactos posibles.

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3. 3. 1. La autodepuración y los contaminantes biodegradables y no biodegradables. Las aguas (marinas, subterráneas y superficiales) tienen, de forma natural, la capacidad de eliminar contaminantes. A esta capacidad de depurarse por sí mismas se denomina autodepuración. Todo dependerá de los tipos de contaminantes, de la concentración de los mismos y de su capacidad de dispersión (que estará relacionada a su vez con los movimientos del agua: caudal, velocidad de la corriente, agitación...). Por ejemplo, si consideramos un río, los contaminantes naturales al cabo de un cierto tiempo, y a partir de una determinada distancia desde el punto en el que se originaron, habrán desaparecido y el río se habrá autodepurado. Las aguas también son capaces de depurar contaminantes de origen humano, sobre todo si son vertidos de materia orgánica (aguas residuales). Pero hay un límite y si la cantidad de contaminantes es excesiva, se sobrepasará la capacidad autodepurativa y la contaminación será permanente. Incluso, se producirán efectos indeseables como la eutrofización. La autodepuración incluye un conjunto de fenómenos físicos (decantación…), químicos (disolución, precipitación…) y biológicos (oxidación de materia orgánica por bacterias y protozoos). Para comprobar el estado de las aguas de un río y su capacidad autodepurativa se emplean los indicadores biológicos: hay especies muy selectivas que sólo pueden vivir en aguas muy limpias y otras que toleran altas tasas de contaminación orgánica. Entre medias existen especies con mayor o menor tolerancia. Se dice que un contaminante es biodegradable cuando puede ser descompuesto por la actividad biológica, entendiéndose esta como la oxidación por microorganismos (principalmente bacterias, hongos y protozoos). En general, cualquier materia orgánica de origen natural es biodegradable (en los ecosistemas toda la materia se recicla) esto incluye restos animales y vegetales, excrementos… pero en la actualidad hay miles de moléculas orgánicas artificiales, muchas de ellas no biodegradables al no existir organismos capaces de degradarlas por falta de enzimas que no aparecen en la naturaleza. No todos los contaminantes biodegradables son degradados con la misma facilidad: como ya se ha dicho al hablar de la autodepuración, este proceso dependerá de múltiples factores como la dispersión, concentración y también la temperatura y la concentración de oxígeno del agua, la presencia de microorganismos adecuados y la composición misma del contaminante. Desde hace décadas hay productos, como los detergentes, que se fabrican con componentes biodegradables, al menos algunos de ellos, para evitar la acumulación de contaminantes persistentes en el medio ambiente. Pero son tantas las sustancias artificiales orgánicas e inorgánicas existentes que muchas de ellas no han podido ser diseñadas para que tras su uso puedan ser degradadas por bacterias. La oxidación de la materia biodegradable puede hacerse con oxígeno (condiciones aerobias) o sin él. En este segundo caso se tratará de fermentaciones que, como sabemos, producen otras sustancias orgánicas más simples y en muchos casos responsables de malos olores. Si un contaminante no puede ser degradado por la actividad biológica, diremos por tanto que es no biodegradable.

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4. CONCEPTOS BÁSICOS RELACIONADOS CON LA HIDROSFERA. Compartimentos de la hidrosfera: El agua se distribuye desigualmente entre los distintos compartimentos, y los procesos por los que éstos intercambian el agua se dan a ritmos heterogéneos. El mayor volumen corresponde al océano, seguido del hielo glaciar y después por el agua subterránea. El agua dulce superficial representa sólo una exigua fracción y aún menor el agua atmosférica (vapor y nubes). Precipitación: Es cualquier forma de hidrometeoro que cae del cielo y llega a la superficie terrestre. Este fenómeno incluye lluvia, llovizna, nieve, aguanieve, granizo, pero no virga, neblina ni rocío, que son formas de condensación y no de precipitación. La cantidad de precipitación sobre un punto de la superficie terrestre es llamada pluviosidad, o monto pluviométrico. Escorrentía: Hace referencia a la lámina de agua que circula sobre la superficie en una cuenca de drenaje, es decir la altura en milímetros del agua de lluvia escurrida y extendida. Normalmente se considera como la precipitación menos la evapotranspiración real y la infiltración del sistema suelo. Evapotranspiración: Pérdida de humedad de una superficie por evaporación directa junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación. Se expresa en mm por unidad de tiempo. Infiltración: Es la penetración del agua en el suelo. Si una gran parte de los poros del suelo ya se encuentran saturados, la capacidad de infiltración será menor que si la humedad del suelo es relativamente baja. Si los poros del suelo en las camadas superiores del mismo ya se encuentran saturadas, la infiltración se hará en función de la permeabilidad de los estratos inferiores. Porosidad: Como consecuencia de la textura y estructura del suelo tenemos su porosidad, es decir su sistema de espacios vacíos o poros. La porosidad puede ser expresada con la relación: P=Ve/V Permeabilidad: La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un líquido que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable. La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos: porosidad del material, densidad del fluido considerado (afectada por su temperatura) y la presión a que está sometido el fluido. Cuenca hidrográfica: Es la superficie de terreno que incluye un río y todos sus afluentes, desde el nacimiento hasta su desembocadura. El agua que se infiltra en el suelo, formando las aguas subterráneas, también pertenecen a la misma. Según donde desagüen las aguas superficiales, las cuencas hidrográficas se clasifican en abiertas o exorreicas, que son aquellas en las que las aguas fluyen hasta desembocar en un río, y este a su vez en el mar (el litoral mediterráneo por ejemplo); y cerradas o endorreicas, que son aquellas en las que las aguas superficiales se infiltran en el terreno o se acumulan en un lago (depresión del Ebro por ejemplo). Red de drenaje: Es la red natural de transporte gravitacional de agua, sedimento o contaminantes, formada por ríos, lagos y flujos subterráneos, alimentados por la lluvia o la nieve fundida. La mayor parte de esta agua no cae directamente en los cauces fluviales y los lagos, sino que se infiltra en el suelo (capa superior no consolidada del terreno) y desde éste se filtra al canal fluvial (escorrentía) constituyendo arroyos. Los patrones o geometrías de las redes de drenaje son el resultado no sólo de la dinámica fluvial sino también de la deformación tectónica de la superficie terrestre. Divisoria de aguas: Una divisoria es un límite natural para el agua. La línea divisoria de las aguas, es el límite entre dos cuencas hidrográficas contiguas. Las aguas de lluvia caídas a cada lado de la divisoria acaban siendo recogidas por los ríos principales de las cuencas o vertientes respectivas, pudiendo acabar en destinos muy distantes. Por ejemplo, la divisoria continental de las Américas es la línea imaginaria que separa las aguas que acaban drenando el Océano Pacífico de las que drenan al Océano Atlántico. Las divisorias han sido usadas históricamente como criterio para marcar fronteras territoriales. Escorrentía superficial: agua procedente de la lluvia que circula por la superficie (pues escapa de la infiltración y de la evotranspiración) y se concentra en los cauces. La escorrentía superficial es función de las características topográficas, geológicas, climáticas y de vegetación de la cuenca y está íntimamente ligada a la relación entre aguas superficiales y subterráneas de la cuenca.

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Ciencias de la Tierra y Medioambientales Bloque II: Los sistemas fluidos terrestres externos

Acuífero: Un acuífero es un estrato o conjunto de estratos o bien una formación geológica que permite la circulación de agua a través de sus poros o fisuras (grietas). Para que se forme un acuífero es necesaria, pues, la presencia de materiales fisurados o porosos, situados sobre materiales impermeables que posibiliten la acumulación de agua procedente de infiltración a partir de ellos. Según el tipo de rocas que forman un acuífero podemos distinguir entre aquellos instalados en rocas permeables (ej. areniscas); rocas fisuradas (ej. granito); material sedimentario suelto (ej. los que hay en los valles de los ríos); acuíferos kársticos… Nivel freático: El nivel freático corresponde al nivel superior de una capa freática o de un acuífero en general. A menudo, en este nivel la presión de agua del acuífero es igual a la presión atmosférica. También se conoce como capa freática. Al perforar un pozo de captación de agua subterránea en un acuífero libre, el nivel freático es la distancia a la que se encuentra el agua desde la superficie del terreno. En el caso de un acuífero confinado, el nivel del agua que se observa en el pozo corresponde al nivel piezométrico. Manantial: Un manantial o naciente es una fuente natural de agua que brota de la tierra o entre las rocas. Puede ser permanente o temporal. Se origina en la filtración de agua, de lluvia o de nieve, que penetra en un área y emerge en otra de menor altitud, donde el agua no está confinada en un conducto impermeable. Estas surgencias suelen ser abundantes. Los cursos subterráneos a veces se calientan por el contacto con rocas ígneas y afloran como aguas termales. Dependiendo de la frecuencia del origen (caída de lluvia o nieve derretida que infiltra la tierra), un manantial o naciente puede ser efímero (intermitente), perenne (continuo), o artesiano. Pozos artesianos: Se llama así al hoyo que se excava en la tierra o en la roca hasta dar con el agua contenida a presión entre las capas subterráneas, para que esta encuentre salida y suba de nivel de manera natural. Es frecuente que la fuerza hidráulica sea tal que el agua supere los bordes y llegue incluso a formar grandes manantiales. El rendimiento de un pozo artesiano no depende de su tamaño sino del lugar donde se encuentre. Si el manto acuífero está entre dos lechos impermeables, la fuerza de recorrido del agua es obviamente mayor. Uso consuntivo: Fracción de la demanda de agua que no se devuelve al medio hídrico después de su uso, siendo consumida por las actividades, descargada al mar o evaporada. Los principales usos consuntivos son: el abastecimiento urbano, el industrial, el regadío, el riego de campos de golf y la ganadería. Uso no consuntivo: fracción de la demanda de agua que se devuelve al medio hídrico sin alteración significativa de su calidad. Incluye la generación hidroeléctrica, sistemas de refrigeración, acuicultura, efluentes domésticos, retornos de riego y caudales medioambientales. El uso no consuntivo condiciona fuertemente y limita el suministro de los usos consuntivos, pues precisa estar disponible en el tiempo y en el espacio con la calidad apropiada.

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