Transporte de Contaminantes

Transporte de solutos

Al estudiar la contaminación del agua subterránea, es útil comprender la teoría básica detrás del movimiento de solutos contenidos en el agua subterránea. En el estudio de la química del agua, se examinan los procesos por los cuales las sustancias pueden disolverse en el agua. Sin embargo, los procesos por los cuales estas sustancias se mueven a través de medios porosos son complejos. Se pueden expresar matemáticamente, aunque en algunos casos no entendemos completamente cómo obtener los datos de campo necesarios para aplicar las ecuaciones teóricas. 

Hay cuatro procesos básicos que operan para transportar solutos. La difusión es el proceso por el cual las especies iónicas y moleculares disueltas en el agua se mueven desde áreas de mayor concentración (es decir, actividad química) a áreas de menor concentración. La advección es el proceso por el cual el agua subterránea en movimiento lleva solutos disueltos. Veremos cómo, a medida que los solutos se transportan a través de medios porosos, el proceso de dispersión actúa para diluir el soluto y disminuir su concentración. Por último, hay procesos químicos y físicos que causan el retardo del movimiento del soluto, por lo que es posible que no se mueva tan rápido como lo indicaría la tasa de advección.

Difusión 

La difusión de un soluto a través del agua se describe según las leyes de Fick. La primera ley de Fick describe el flujo de un soluto en condiciones de estado estacionario.

En medios porosos, la difusión no puede avanzar tan rápido como puede en el agua, porque los iones deben seguir caminos más largos a medida que viajan alrededor de los granos minerales. Además, la difusión puede tener lugar solo a través de aberturas de poros porque los granos minerales bloquean muchas de las vías posibles. Para tener esto en cuenta, se debe utilizar un coeficiente de difusión efectivo.

Advección

La tasa de flujo de agua subterránea se puede determinar a partir de la ley de Darcy. Los contaminantes que están marcados por el fenómeno de advección viajan a la misma velocidad que la velocidad lineal promedio del agua subterránea.

Dispersión mecánica

A medida que un fluido contaminado fluye a través de un medio poroso, se mezclará con agua no contaminada. El resultado será una dilución del contaminante mediante un proceso conocido como dispersión. La mezcla que ocurre a lo largo de la línea de flujo del fluido se llama dispersión longitudinal. La dispersión que ocurre normal a la vía del flujo de fluido es la dispersión lateral o transversal. Hay tres causas básicas de dispersión longitudinal a escala de poro: (1) A medida que el fluido se mueve a través de los poros, se moverá más rápido a través del centro del poro que a lo largo de los bordes. (2) Una parte del fluido viajará en vías más largas que otro fluido. (3) El fluido que viaja a través de poros más grandes viajará más rápido que el fluido que se mueve en poros más pequeños.

Retardo

Podemos considerar solutos en dos amplias clases: conservadores y reactivos. Los solutos conservadores no reaccionan con el suelo y/o el agua subterránea nativa ni sufren descomposición biológica o radioactiva. El ion cloruro es un buen ejemplo de un soluto conservador. 

Los procesos de retardo eliminan contaminantes del agua subterránea durante el transporte (solutos reactivos). Por lo tanto, la concentración de contaminante que llega a un punto en un momento determinado es menor de lo que hubiera sido para un contaminante conservador.

Bibliografía:

Fetter, CW (2018). Hidrogeología aplicada . Waveland Press.

De Marsily, G. (1986). Hidrogeología cuantitativa . Escuela de Minas de París, Fontainebleau.