aguas subterráneas

Datación de agua subterranea datación por chlorofluorocarbono (CFC) y hexafluoruro de azufre (SF6) es una metodología de análisis geoquímico para estimar el tiempo medio de rotación de las aguas subterráneas. Esta metodología es desarrollada por la plataforma Condate-Eau de la Universidad de Rennes 1 en Francia. Esta experiencia es llevada por solo 8 laboratorios en el mundo, y permite un análisis fino (en picogramos por litro), donde los análisis convencionales son generalmente en microgramos por litro. El uso de estos trazadores permite comprender el funcionamiento de los sistemas acuíferos a través de modelos de circulación. Los CFC son gases conocidos por su impacto en la capa de ozono, y no hay más países emisores. Hay tres fuentes principales de emisiones de CFC: espumas de poliestireno (CFC-11); refrigeradores (CFC-12); y disolventes (CFC-113). SF6 se utiliza como aislante eléctrico. Esta metodología se desarrolló tras la intensificación de las prácticas agrícolas en la década de 1970-1980 y un aumento significativo de las liberaciones de nitratos. El objetivo de esta metodología fue estimar el tiempo de residencia de los nitratos que se mueven a la misma velocidad que el agua. La herramienta ahora es utilizada por comunidades, empresas de ingeniería y laboratorios universitarios como una herramienta de gestión para que el sistemas de los acuíferos revelen el tiempo necesario antes de observar los efectos de los programas de acción destinados a limitar los aportes de nitratos en un territorio. También es una herramienta de comunicación para que los agricultores y los actores de campo les muestren el marco de tiempo en el que los resultados de sus esfuerzos serán visibles.

Figure 1: Groundwater dating methodology.

Entidad responsable

La Plataforma CONDATE-EAU es la entidad responsable de esta innovadora práctica de gestión. Es una plataforma de la Universidad de Rennes 1 que ofrece servicios en hidrogeología y estimación de tiempo de residencia a comunidades, agencias de ingeniería y otros socios académicos.

Entorno institucional

Desde el año 2000, la Directiva Marco del Agua (DMA) ha establecido objetivos ambiciosos en términos de restauración de la calidad de los recursos hídricos (ya sea que estén destinados al suministro de agua potable o no). En el marco de esta directiva, los Estados miembros de la Unión Europea deben actuar en particular para proteger sus cuencas de agua potable con el fin de reducir los tratamientos aplicados al agua extraída y luchar contra el deterioro de la calidad del recurso. Las masas de agua utilizadas para las cuencas hidrográficas destinadas al consumo humano (o que puedan utilizarse en el futuro) figuran como áreas protegidas. En Francia, la ley sobre el agua y los medios acuáticos (LEMA, n° 2006-1772, artículo 21) y el decreto de 14 de mayo de 2007 (n° 2007-888) han reforzado los instrumentos reglamentarios existentes. Estos textos han permitido utilizar el sistema de «Zonas Ambientalmente Restringidas» (ERA) en las cuencas. Este dispositivo se puede utilizar en la escala de la zona de captación (CAA es el término francés) presentando un desafío particular para el suministro actual o futuro de agua potable (protección cuantitativa y cualitativa de las cuencas de agua potable). Posteriormente, el Foro ambiental de Grenelle confirmó la importancia de la protección de las cuencas hidrográficas destinadas al suministro de agua potable. La aplicación de las conclusiones de Grenelle (artículo 27 de la ley n° 2009-967 del 3 de agosto de 2009) prevé así la protección de un poco más de 500 cuencas entre las más amenazadas por la contaminación difusa a partir de 2012.

Entorno geográfico

La práctica se lleva a cabo en todo tipo de acuíferos a escala internacional. Varios ejemplos del uso de esta práctica se han llevado a cabo en Francia, Brasil, India, Quebec, etc. Hay alrededor de 30 proyectos por año en promedio de datación de aguas subterráneas por CFC y SF6, de los cuales el 15% se llevan a cabo a escala internacional.

Figura 2: Localización de los estudios de datación con CFC y SF6 realizados por CONDATE–Eau.

Explicación detallada

 La estimación del tiempo medio de rotación de las aguas subterráneas es una metodología de análisis geoquímico que permite la datación de las aguas subterráneas a partir de gases CFC y SF6. El principio es que estos trazadores nos dicen el tiempo que tardó el agua en viajar entre su punto de infiltración y su punto de extracción. De hecho, una vez que los gases se disuelven en el nivel freático, se aíslan y mantienen su firma atmosférica. 

Figura 3: Diagrama esquemático de datación CFC y SF6: registro de la firma atmosférica.

Sin embargo, una captación es alimentada por multitud de gotas de agua que tienen diferentes edades, por lo que solo podemos estimar el tiempo medio de renovación del nivel freático en su conjunto, por lo que hablamos de edad media o edad aparente.

La comprensión del funcionamiento del acuífero se logra así a través de modelos de circulación observados en el medio ambiente, que representan acuíferos abiertos, acuíferos confinados o una mezcla de ambos. La edad promedio del nivel freático se interpreta sobre la base de 3 modelos hidrogeológicos simples: (i) pistón, (ii) recarga continua y (iii) mezcla binaria.

Para el modelo de pistón, todas las líneas de agua tienen la misma edad y, por lo tanto, todos los trazadores son consistentes. La zona de recarga se localiza y se aísla durante el flujo de agua subterránea.

Para el modelo de recarga exponencial o continua: la recarga se realiza en toda el área de captación en un punto dado, es decir, una mezcla de agua de todas las edades, la distribución corresponde así a una distribución exponencial. El tiempo obtenido es el promedio de edad para la que se ha renovado 2/3 del nivel freático.

Para el modelo de mezcla binaria, es una mezcla entre dos masas de agua de zona de recarga distintas y restringidas en su forma más simple. Se puede complejizar infinitamente.