Agua subterránea para niños

El agua subterránea es el agua que se encuentra debajo de la superficie de la Tierra. Se almacena en los espacios de las rocas o en los suelos porosos. Aproximadamente el 30% de toda el agua dulce del mundo es agua subterránea.

Cuando una cantidad de agua subterránea es suficiente para que las personas la usen, se le llama acuífero. La profundidad a la que el suelo y las rocas están completamente llenos de agua se conoce como nivel freático.

El agua subterránea se repone desde la superficie, por ejemplo, con la lluvia. También puede salir a la superficie de forma natural a través de manantiales o filtraciones, formando oasis o pantanos. Las personas suelen extraer agua subterránea usando pozos para la agricultura, la industria y para beber. El estudio de cómo se distribuye y mueve el agua subterránea se llama hidrogeología.

El volumen de agua subterránea es mucho mayor que el agua en lagos o ríos. Aunque es menor que el agua de los glaciares más grandes, algunos acuíferos pueden ser enormes, como el Acuífero Guaraní. El agua del subsuelo es un recurso muy importante, ya que un tercio de la población mundial la utiliza. Sin embargo, es un recurso delicado porque puede ser afectada por la contaminación y el uso excesivo.

El agua subterránea es parte de la lluvia que se filtra a través del suelo hasta llegar a las rocas que están llenas de agua. Se mueve lentamente hacia abajo, impulsada por la gravedad, y finalmente llega a arroyos, lagos y océanos.

Mucha gente cree que el agua subterránea llena grandes cuevas y túneles. Pero no siempre es así. A menudo, el agua se encuentra en los pequeños espacios (poros y grietas) del suelo o de las rocas, como si estuviera en una esponja. La única excepción importante son las rocas que se disuelven fácilmente, como las calizas, donde el agua sí puede formar cavernas y otras vías subterráneas, un proceso llamado karst.

Un acuífero es una acumulación de agua en los poros o grietas de rocas que permiten que el agua circule. Estas rocas pueden ser de muchos tipos, como gravas, areniscas, limos, algunas arcillas, calizas agrietadas o incluso formaciones volcánicas. El nivel superior del agua en un acuífero se llama tabla de agua, que en un acuífero libre es el nivel freático.

En resumen, un acuífero es una o más capas subterráneas de roca o de otros materiales geológicos que tienen suficientes espacios y permiten el paso del agua, lo que hace posible extraer cantidades importantes de agua subterránea.

Estructura de un acuífero

Un acuífero es un terreno rocoso permeable bajo la superficie donde se acumula y circula el agua subterránea. Tiene dos partes principales:

• Una zona de saturación: Es la parte donde el agua llena completamente todos los poros de las rocas. El límite superior de esta zona es el nivel freático. Este nivel puede subir en épocas de lluvia y bajar en épocas secas.
• Una zona de aireación o vadosa: Es el espacio entre el nivel freático y la superficie. Aquí, no todos los poros están llenos de agua.

Cuando el agua está atrapada entre dos capas de roca impermeables, se le llama acuífero cautivo o confinado. En este caso, el agua está bajo una presión mayor que la del aire. Si se perfora la capa superior, el agua puede salir a chorro, como en un pozo artesiano.

Tipos de acuíferos

Según su estructura

Tipos de acuíferos:
* c suelo poroso saturado; * e acuífero libre o no confinado. El entorno está formado por:
* a río o lago; * b suelo poroso no saturado * d suelo impermeable; * f manantial; * g pozo.

Según su estructura, los acuíferos pueden ser libres o confinados.

La imagen muestra los dos tipos:

• río o lago (a): Es la fuente que recarga ambos acuíferos.
• suelo poroso no saturado (b).
• suelo poroso saturado (c): Debajo hay una capa de rocas impermeables (d), como arcillas, que encierra el acuífero inferior.
• sustrato impermeable (d).
• acuífero libre o no confinado (e).
• manantial (f).
• pozo que extrae agua del acuífero no confinado (g).
• pozo que llega al acuífero confinado (h): A menudo, el agua brota como una fuente, llamado pozo artesiano.

Según su textura

Según su textura, se dividen en porosos y fisurales.

En los acuíferos porosos, el agua está como en una esponja, dentro de poros conectados. Esto permite que el agua se mueva. Aunque las arcillas tienen muchos poros, el agua no se mueve bien a través de ellas. Un ejemplo de acuíferos porosos son las formaciones de arena y grava.

En los acuíferos fisurales, el agua se encuentra en grietas o diaclasas conectadas. Aquí, el agua se mueve de forma menos uniforme, siguiendo direcciones preferenciales. Un ejemplo principal son los acuíferos kársticos.

Según cómo se mueve el agua

Según la facilidad con la que el agua se mueve, podemos clasificarlos en:

Acuíferos

Son buenos para almacenar y transmitir agua subterránea (mucha cantidad y rápido). Por ejemplo, arenas porosas y calizas con grietas.

Acuitardos

Son buenos para almacenar agua, pero la transmiten lentamente. Por ejemplo, los limos.

Acuícludos

Pueden almacenar bien el agua, pero no la transmiten. Por ejemplo, las arcillas.

Acuífugos

No almacenan ni transmiten agua. Por ejemplo, granitos o cuarcitas sin grietas.

Según su comportamiento hidráulico

Acuífero libre

Es un acuífero que está en contacto directo con la parte del suelo que no está completamente saturada de agua. En este tipo de acuífero, la presión del agua en la parte superior es igual a la presión del aire.

Acuífero confinado

Parque natural de las mil fuentes en el estado de Idaho, Estados Unidos (Thousand Springs State Park, Idaho, United States). Los numerosos manantiales surgen en el nivel de contacto entre un estrato superior de rocas volcánicas bastante permeables que cubren otro estrato también de rocas volcánicas, pero impermeables.

Son formaciones donde el agua subterránea está atrapada entre dos capas impermeables y está bajo una presión mayor que la del aire. Solo recibe agua de lluvia en una zona donde hay materiales permeables, que puede estar lejos del lugar donde se extrae el agua. A estas zonas se les llama zonas de alimentación o zonas de recarga.

Acuífero semi-confinado

Un acuífero es semi-confinado cuando la capa de suelo que lo cubre es menos permeable que el acuífero, pero no es completamente impermeable. Esto significa que el agua aún puede pasar a través de esta capa, aunque lentamente.

Acuíferos costeros

Los acuíferos costeros pueden ser libres, confinados o semiconfinados. Su característica especial es que contienen dos tipos de agua: agua dulce (menos densa) y agua salada del mar (más densa).

Debido a esta diferencia de densidad, el agua dulce flota sobre el agua salada en la costa. El agua salada se introduce en el continente formando una cuña salina que se hace más profunda a medida que avanza tierra adentro.

Los acuíferos costeros se recargan con la lluvia o con el flujo de agua de otras zonas. El agua sale por evaporación o fluye hacia el mar.

Recarga

El agua del suelo se renueva principalmente por la recarga desde la superficie. Esta renovación es lenta comparada con la de los lagos o ríos. El tiempo que tarda en renovarse completamente un acuífero puede ser muy largo. A veces, la recarga se interrumpe por capas geológicas impermeables o por climas muy secos.

En algunos casos, se habla de acuíferos fósiles. Son bolsas de agua subterránea que se formaron hace mucho tiempo y que, debido a cambios climáticos, ya no se recargan actualmente.

El agua de las precipitaciones (lluvia, nieve, etc.) puede tener varios destinos al llegar al suelo. Una parte se desliza por la superficie, formando arroyos y ríos (esto se llama escorrentía). Otra parte se evapora o es absorbida por las plantas (esto es la evapotranspiración). Finalmente, otra parte se infiltra en el terreno y se convierte en agua subterránea.

La cantidad de agua que se infiltra depende de varios factores:

• La litología (el tipo de roca o material en la superficie): Influye por su permeabilidad, que depende de los poros, las grietas y los minerales. Por ejemplo, los minerales de arcilla se hinchan con el agua, reduciendo los poros y haciendo el suelo impermeable.
• Una pendiente pronunciada también dificulta la infiltración.
• La presencia de vegetación densa tiene un efecto complejo. Reduce el agua que llega directamente al suelo, pero libera el agua de las hojas poco a poco, lo que disminuye la escorrentía y aumenta la infiltración. Las raíces de las plantas también ayudan a que el suelo sea más permeable.

La velocidad a la que se mueve el agua depende del tamaño de los espacios (poros) y de qué tan bien estén conectados. Los acuíferos suelen ser materiales como gravas, arenas o limos. Si los poros son grandes, parte del agua circula libremente por la gravedad, pero otra parte se queda pegada por fuerzas de capilaridad.

En algunas situaciones especiales, se ha logrado la recarga artificial de acuíferos, pero no es un método común ni siempre posible. Para hacerlo, se necesita un conocimiento muy detallado de la zona y disponer de suficiente agua para la operación.

Tránsito

El flujo hipodérmico o "interflujo" es agua que circula de forma rápida y superficial por ciertas formaciones permeables poco profundas, a menudo cerca de los ríos. Procede de una infiltración rápida y vuelve al río. Este tipo de flujo se considera más parte del agua superficial que de la subterránea.

También existe el flujo ligado a zonas húmedas, donde el agua ya circula por la zona saturada de un acuífero. Este tránsito ayuda a mantener plantas llamadas "freatófilas", que pueden absorber agua de las capas más superficiales de los acuíferos.

Descarga

El agua subterránea brota de forma natural en manantiales o en el fondo de valles, siempre que el nivel freático llega a la superficie. Cuando no hay manantiales naturales, se puede acceder al agua subterránea a través de pozos. Estos pozos se llenan parcialmente con agua subterránea, y el agua se puede extraer con bombas. El agua también se mueve bajo tierra hacia el mar, lo que no se ve en la superficie, pero es importante para los ecosistemas marinos.

Uso excesivo

Los pozos pueden secarse si el nivel freático baja demasiado, lo que ocurre en años de sequía o por el uso excesivo. Por las mismas razones, los manantiales también pueden secarse. La recarga de agua puede cambiar por otras causas, como la reforestación (que favorece la infiltración pero también la evaporación) o la construcción de pavimentos impermeables en ciudades e industrias.

El nivel freático baja cuando se extrae agua de forma continua de un acuífero. Sin embargo, esto no siempre significa que el acuífero esté siendo usado en exceso. Normalmente, el nivel freático busca un nuevo equilibrio. El uso excesivo ocurre cuando se extrae más agua de la que el acuífero puede reponer.

Contaminación del agua subterránea

El agua subterránea suele ser dulce y potable, porque su paso por el subsuelo ayuda a limpiar algunas partículas y microorganismos. Sin embargo, a veces llegan contaminantes al acuífero por actividades humanas, como las fosas sépticas o la agricultura. También puede haber contaminación natural si los acuíferos tienen demasiadas sales disueltas o por la erosión de ciertas rocas.

La contaminación del agua subterránea puede durar mucho tiempo. Esto se debe a que el agua se renueva lentamente y es difícil de limpiar artificialmente, a diferencia del agua superficial. En zonas con contaminación localizada, se puede intentar limpiar el acuífero extrayendo el agua, tratándola y volviéndola a inyectar.

Entre las causas de contaminación por los seres humanos, los nitratos y otros abonos químicos usados en la agricultura son una preocupación. Estos pueden contaminar el agua en zonas agrícolas con mucha población. Otras fuentes de contaminantes son los desechos de fábricas, el mal manejo de residuos sólidos urbanos, y los productos químicos usados en hogares. Los contaminantes también pueden venir de tanques de almacenamiento, pozos sépticos, lugares con desechos peligrosos y vertederos. Actualmente, los contaminantes más preocupantes son los productos químicos industriales como disolventes, pesticidas, pinturas, barnices, o combustibles como la gasolina.

Los nitratos son una preocupación especial. Provienen de fertilizantes, pozos sépticos que no funcionan bien y aguas residuales. Niveles altos de nitrato pueden ser dañinos para la salud, especialmente en niños pequeños.

El agua subterránea en zonas costeras puede contaminarse con agua de mar (Intrusión salina) si se extrae demasiada agua. Esto hace que el agua del mar entre en los acuíferos de agua dulce. Este problema se puede manejar cambiando la ubicación de los pozos o excavando otros que mantengan el agua salada lejos. Sin embargo, si la extracción de agua dulce es mayor que la recarga, la contaminación con agua salada seguirá siendo un riesgo.

Un ejemplo de contaminación del agua subterránea es el del bajo valle del Ganges, donde hay un problema grave de contaminación por arsénico que afecta a muchas personas. Esto se debe a una combinación de contaminación orgánica por la agricultura y un factor natural: una bacteria del suelo libera arsénico de las rocas.

Otro ejemplo es el de los acuíferos de la cuenca del Mar Menor en el Campo de Cartagena.

Las zonas donde se recargan los acuíferos son muy sensibles a la contaminación, porque las sustancias contaminantes pueden permanecer allí por mucho tiempo. Algunas actividades humanas son especialmente peligrosas en estas zonas. La siguiente tabla menciona algunas de ellas:

Mapas de riesgo de contaminación por fluoruros en aguas subterráneas

Alrededor de un tercio de la población mundial obtiene agua potable de las reservas de agua subterránea. Se calcula que unos 300 millones de personas se abastecen de agua subterránea con arsénico y fluoruro. Esta contaminación suele ser natural, causada por la liberación de estos elementos de los minerales en rocas y sedimentos.

En 2008, el Instituto Suizo de Investigación del Agua (Eawag) presentó un nuevo método para crear mapas de riesgo de sustancias tóxicas de origen geológico en el agua subterránea.

La ventaja de este método es que permite saber la probabilidad de que el agua esté contaminada en cada zona, lo que facilita la toma de muestras y la identificación de nuevas áreas con posible contaminación.

En 2016, este grupo de investigadores puso a disposición pública sus conocimientos a través de la plataforma Groundwater Assessment Platform GAP (www.gapmaps.org). Esta plataforma permite a expertos de todo el mundo usar y ver sus propios datos para crear mapas de riesgo. También funciona como un foro para compartir conocimientos y mejorar los métodos para eliminar sustancias dañinas del agua potable.

Fauna

La fauna de las aguas subterráneas, o stygofauna, está compuesta principalmente por crustáceos como el Niphargus, pero también incluye gusanos, insectos y otros invertebrados. Aunque es raro, también hay peces ciegos, como los encontrados en Australia. La mayoría de estas especies viven toda su vida en aguas subterráneas y no se encuentran en ningún otro lugar.

Estimación de reservas y consumo

Según un estudio de la revista Nature Geoscience, se calcula que el agua subterránea podría tener un volumen total de 23 millones de kilómetros cúbicos y se encuentra hasta a 2 km bajo la superficie. Esta cantidad sería suficiente para elevar el nivel del mar en 50 metros.

La UNESCO estimó en 1992 que más del 50% de la población mundial se abastecía de agua de acuíferos. En Estados Unidos, por ejemplo, se perforan unos 400.000 pozos al año y se extraen más de 120 billones de metros cúbicos anuales, lo que cubre más del 70% del abastecimiento público y de las industrias. De manera similar, países como Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, Francia, Holanda, Hungría, Italia, Marruecos, Rusia y Suiza obtienen entre el 70% y el 90% de su agua de acuíferos.

Galería de imágenes

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  Ilustración que muestra agua subterránea en acuíferos (1, 5 y 6) bajo el nivel freático (4), y tres pozos distintos (7, 8 y 9) excavados para alcanzarla.

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  Afloramiento de agua subterránea en un pozo.

Véase también

En inglés: Groundwater Facts for Kids