Factores de control de la calidad natural de las aguas Dra. Belén Buil Gutiérrez

1. Factores de control de la calidad natural de las aguas Dra. Belén Buil Gutiérrez Investigadora CIEMAT

2. 1.- Contextualización de la calidad natural del agua: ciclo hidrológico 2.- Ámbitos de incorporación de constituyentes al agua 3.- Factores de control de la calidad natural de las aguas 4.- Constituyentes del agua natural 5.- Factores antrópicos de la calidad del agua

3. CONCEPTOS Factores de control de la calidad natural de las aguas

4. ¿Dónde se localiza y cómo se mueve el agua en nuestro Planeta?

5. CICLO HIDROLÓGICO El comportamiento geoquímico y las propiedades químicas e isótopicas de las aguas naturales están relacionadas con su localización en la hidrosfera, es decir, como precipitación, flujos de agua superficiales, agua del suelo, aguas subterráneas océanos, etc. El ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico, describe el movimiento continuo y cíclico del agua (líquida y vapor) entre los distintos reservorios de la Tierra, incluyendo el océano, la atmósfera, lagos y aguas superficiales, suelos y aguas subterráneas. El agua tiene un tiempo de residencia en cada uno de estos reservorios.

6. Zona no saturada Almacen superficial ríos Evaporación zona no saturada EVPT Zona saturada Descarga océanos Escorrentía /flujo subterráneo CICLO HIDROLÓGICO PUNTO FINAL del ciclo

7. CICLO HIDROLÓGICO La cantidad de agua "almacenada" en los océanos por largos períodos de tiempo > a la que se encuentra en movimiento el ciclo del agua Todas las aguas del mundo están concentadas a través del ciclo hidrológico por lo que, la entrada de contaminantes en un determinado punto del ciclo hidrogeológico puede transmitirse a otros cuerpos/tipos de aguas integrantes. Con este mismo razonamiento, añadir, que la composición química del agua en un determinado punto del ciclo hidrogeológico está influenciada, además de por numerosos procesos asociados al movimiento y circulación de las aguas, por la composición química de las aguas que integran dicho ciclo.

8. ¿Cómo adquiere el agua los constituyentes que determinan su calidad natural?

9. gases sales areosoles ATMÓSFERA polvo atmosférico Condicionan quimismo agua infiltración AMBITOS DE INCORPORACIÓN DE CONSTITUYENTES A LAS AGUAS Dentro del ciclo hidrológico pueden distinguirse. a grandes rasgos tres sistemas o ámbitos en que el agua adquiere y ve modificado su quimismo: • Zonas no contaminadas lluvia: • débil mineralización • pH 5 a 6 • Carácter oxidante • Facilidad alteración materiales • f( sitúación geográfica, clima, suelo • actividad biológica, etc)

10. ATMÓSFERA AMBITOS DE INCORPORACIÓN DE CONSTITUYENTES A LAS AGUAS • Desde infiltración hasta alcanzar el nivel freático, quimismo agua sufre modificaciones • como consecuencia: • Concentración por evapotranspiración----------agua infiltración > salinidad • Contacto con materiales • Capacidad suelo para generar gran cantidad de ácidos (H2C03, ácidos húmicos. etc.) • Capacidad zona edáfica para consumir el oxígeno disuelto en el agua en la oxidación de la • materia orgánica. • Intercambio de gases entre aire del suelo y aire exterior

11. ATMÓSFERA AMBITOS DE INCORPORACIÓN DE CONSTITUYENTES A LAS AGUAS Zona saturada: El agua subterránea se incorpora al sistema de flujo propio de cada acuífero realizando recorridos muy variables en función de las características de cada uno de ellos. El conjunto de materiales por los que circula el agua y con los que interacciona constituye el tercer sistema en que el agua adquiere o modifica su quimismo. La composición de la roca, muy importante, no es determinante en mineralización agua subterránea, tb pureza, textura, porosidad, grado de fisuración, estructura regional, así como P, Tª, tiempo de permanencia y de contacto agua-roca, fenómenos modificadores. etc., pueden tener una influencia decisiva en la adquisición y evolución del quimismo.

12. Conjunto de substancias (generalmente inorgánicas) incorporadas al agua por procesos naturales Las substancias orgánicas disueltas en agua aparecen en concentraciones mucho menores que los constituyentes inorgánicos. La composición natural de un agua puede contemplarse desde diferentes puntos de vista: químico, bacteriológico, isotópico, etc. * La incorporación de los constituyentes al aguadebido: COMIENZA incluso antes de que se incorpore al sistema de flujo subterráneo propio de cada acuífero. Gases, aerosoles, polvo y sales diversas, presentesen la ATMÓSFERA, reaccionan con el agua marcando el primer esbozo del quimismo del agua de infiltración. Una vez INFILTRADA (con unas características químicas definidas originadas en la atmósfera o enla superficie del terreno por evapotranspiración) elagua puede sufrir modificaciones drásticas en su composición como consecuencia de un CONJUNTO DE INTERACCIONES QUIMICAS, FÍSICAS Y BIOLÓGICAS complejas con el medio. • elevado poder disolvente • propiedades de combinación.

14. ¿Qué factores condicionan o controlan la calidad natural de las aguas?

15. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS Composición fisicoquímica característica de un agua Geología Clima Cantidad y tipo de vegetación presente Características morfológicas (tamaño, forma, anchura, etc) de los cuerpos de agua Hidrogeológicos (EVP, T, EVPT, INF, localización del agua en la superficie terrestre, etc) Condiciones/factores naturales del medio ambiente Disolución (y alteración) Precipitación/coprecipitación Íntercambio iónico Reemplazamiento Factores químicos (termodinamicos y cinéticos) Textura Estructura Fracturación (macro/micro) porosidad permeabilidad superficie específica Adsorción/desorción Difusión Intercambio atmósfera Factores físicos Producción primaria Crecimiento (ciclo) microbiológico Descomposición materia orgánica Bioacumulación, etc Factores biológicos

16. IMPORTANTE RESALTAR: La composición del agua subterránea natural debe contemplarse con la perspectiva de su posible variación espacio-temporal. Una composición quimica concreta no queda completamente definida si no se refiere a un lugar y momento determinados

17. Cantidad de gases disueltos (agua caliente menos oxígeno disuelto que agua fría, dificultando la supervivencia de algunos organismos) Reacciones químicas y biológicas (mayor desarrollo en aguas cálidas que frías, influyendo en la vida de los organismos) Tª FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS CLIMA El clima influye en la calidad natural del agua ya que la Tª, la precipitación y el viento afectan a las características químicas, físicas y biológicas de las mismas.

18. Viento Mezcla de la superficie de las aguas (favorece el enriquecimiento de éstas en gases como O2 y CO2) Tasa de evaporación en la superficie del agua FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS CLIMA Precipitación cantidad y tamaño de los cuerpos de agua (menores y escasos en climas secos y, por tanto, más susceptibles a la contaminación: efecto dilución)

19. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS CLIMA La influencia del clima en la calidad del agua va más allá de estos efectos directos: Los tipos de climas asociados a distintas áreas geográficas, condicionan los tipos vegetación y de suelos que en ellas se desarrollan y,por tanto, la composición de las aguas que drenan estas áreas puede considerarse como un producto del equilibrio ecológico. Algunos de los componentes mayoritarios del agua están influenciados en mayor grado por el clima que otros: Ej. Bicarbonato domina en aguas de zonas donde ala vegetación crece profusamente Ej. Algunos metales son acumulados por la vegetación, cuya descomposición, constituirá una fuente de metales a las aguas circulantes (observable en ríos)..

20. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS Clima Calidad del agua en función del clima

21. NH4+, NO3-, PO43-, S2- > O2 FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS Morfología/dimensiones de los cuerpos de agua • Espesor de la columna de agua • Estratificación de las aguas: *Influye en la calidad de las aguas • * Principalmente asociado a elevados • espesores de columna de agua • (lagos profundos, reservorios, mares) • * Tipos: Física por cambios de densidad (por # Tª) • Química por cambios en su composición LAGO ESTRATIFICADO Contacto con la atmósfera (fuente de gases: O2) Recibe luz solar > profundidad, < Tª No contacto con la atmósfera (fuente de gases: O2) No recibe luz solar Contacto con sedimentos en descomposición: demanda de oxígeno

22. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS Morfología/dimensiones de los cuerpos de agua • Espesor de la columna de agua Ejemplo • Lagos poco profundos: composición homogénea debido a la • mezcla del agua por efecto del viento • y las olas • Resultado: calidad homogénea. • Lagos profundos: No procesos mezcla/homogenización: • en profundidad menos oxígeno y • más minerales que en superficie. • Resultado: estratificación calidad agua<

23. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS Morfología/dimensiones de los cuerpos de agua • Tamaño de las cuencas hidrográficas: • < 100 Km2: CALIDAD HETEROGÉNEA • la variación de un único factor puede provocar • variaciones de más de un orden de magnitud en • variables fisicoquímicas o químicas medidas • > 100 Km2: CALIDAD HOMOGENÉA/CONSTANTE • las variaciones en las variables medidas • son de un orden de magnitud. • Pendiente y velocidad corrientes: AUMENTO DE LA CALIDAD • favorecen la turbulencia y mezcla con • aire, añadiendo oxígeno al agua • DISMINUCIÓN CALIDAD • Mayor capacidad de erosión y, por tanto, • mayor sedimentos en suspensión (turbidez)

24. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS Morfología/dimensiones de los cuerpos de agua Variación composición química en función de los tipos de cuerpo de agua Ejemplo

25. Contenido en gases de la atmósfera no afectada por factores medioambientales locales FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS ATMÓSFERA COMO FUENTE DE SOLUTOS • Cualquier agua natural debería estar saturada respecto a los principales constituyentes • gaseosos de la atmósfera • El contenido de los mismos en disolución es proporcional a: • -solubilidad • -presión parcial • -temperatura • Los gases que reaccionan con el agua son más solubles que aquellos que no lo hacen, • de ahí la importancia del CO2, a pesar de representar un 0.03% de a composición • de gases en una atmósfera no contaminada • Gases como H2O, SO2, NH3, N2O, NO2, HCl, CO, y CO2 son producidos en • cantidades importantes como la quema de combustibles, procesos metalúrgicos, otras • actividades antropogénicas, así como procesos bioquímicos en el suelo y el agua, • actividad volcánica y geotérmica: • ENRIQUECIMIENTO LOCAL--------------AFECCIÓN PROP QUÍMICAS AGUA LLUVIA .

26. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS ATMÓSFERA COMO FUENTE DE SOLUTOS • Aproximadamente 9 iones inorgánicos (SO4 2-, NO3 -, Cl-, NH4 +, Na+, K+, Ca2+, Mg2+ y HCO3-), se encuentran presentes en concentraciones lo suficientemente altas como para ser considerados principales componentes de la lluvia, (siendo monitoreados alrededor del mundo por las diferentes redes de monitoreo de la química de la precipitación pluvial) La atmósfera también puede contener: -elementos como el 3H y 14C se producen en la atmósfera por bombardeo de rayos cósmicos. -partículas de material extraterrestre introducidas desde el espacio (basandose en contenido en Ni de la nieve antártica, se realizaron cálculos, estimándose que sobre la superficie terrestre Caen de 3 a 10 millones de toneladas/año de este tipo de material) -particulas de polvo terrestre, polvo vólcanico, NaCl u otras sales procedentes del mar, llevados a suspensión por el viento. -material de origen antrópico (vertidos industriales, gases vehículos, etc) Este material partículado es importante en la formación de núcleos de condensación del agua y como fuente de solutos en la precipitación. influye también procesos químicosmediados en superfie.

27. Nucleación homogénea: condensación vapor agua FORMACIÓN LLUVIA Atmósfera Partículas/núcleos Adhesión moléculas vapor agua Nucleación heterogénea Nucleación heterogénea Condensación Nucleos grandes Núcleos de condensación o Higroscopicos (distintas composiciones) Colisión-coalescencia Formación gotas de agua (5 a 30 μm) GOTAS DE LLUVIA lluvia INFLUYE EN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA LLUVIA FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS COMPOSICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN ATMOSFÉRICA La cantidad lluviatiene gran influencia que la en la concentración de partículas (aerosoles) en la atmósfera, ya que actúa como depuradora de su contenido. Evidente al comparar la concentración de aerosoles entre los meses de mayor precipitación pluvial y aquellos en los que ésta disminuye o no se presenta. La composición química de las partículas está constituída principalmente por SO4 2-, NO3 -, Cl-, NH4 +, Ca2+ y Mg2+, ácidos, metales y carbón elemental y orgánico

28. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS ALTERACIÓN DE LA COMPOSICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN ATMOSFÉRICA Lluvia ácida ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOx) Los principales compuestos de nitrógeno presentes en la atmósfera son las formas oxidadas NO, NO2 y HNO3, que están relacionadas químicamente entre sí, por una serie de reacciones cíclicas. El HNO3 se forma en la atmósfera por oxidación del dióxido de nitrógeno, principalmente por reacción con el radical hidroxil: NO2+OH-------HNO3 Las pequeñas gotas de HNO3 constituyen núcleos de condensación muy activos, con diámetros inferiores a una décima de micrón, están presentes en todo momento en el aire terrestre. El vapor de agua también comienza a condensarse sobre ellas a humedades relativas por debajo del 100%. Por tanto: Las emisiones de NO2 se convierten en un medio acidificante de la precipitación pluvial

29. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS FASE GASEOSA OH- + SO2(g) -------HOSO2 (1) HOSO2 + O2 ------- HO2 + SO32- (2) OH2-+ NO2 --------- NO2 + OH- (3) SO32- + H2O ------- H2SO4 (4) Reacciones formación de H2SO4 a partir del SO2 COMPOSICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN ATMOSFÉRICA Lluvia ácida • ÓXIDOS DE AZUFRE (SOx) • El principal compuesto de azufre presente en la atmósfera es el dióxido de azufre (SO2), • emitido directamente por: • -procesos de combustión de combustibles fósilesque contienen azufre, • -por la oxidación de las formas reducidas del azufre, procedentes • de procesos naturales, formando : CS2, CH3SCH3, CH3SOCH3, H2S etc. • El proceso final es la conversión de SO2 en ácido sulfúrico y la incorporación de este • ácido a la precipitación pluvial, a la nieve y al granizo Posteriormente el H2SO4 puede neutralizarse por medio de iones, principalmente, NH4 + y Ca2+, formando las correspondientes sales. Cuando el contenido de estos iones no es suficientemente alto, y existe predominancia del SO2, hace que exista un exceso de H2SO4, que junto con el HNO3 SON RESPONSABLES DE LA LLUVIA ÁCIDA.

30. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS COMPOSICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN ATMOSFÉRICA Lluvia ácida Existe también otra forma de contaminación ácida conocida como deposición seca, y hace referencia a gases y partículas ácidos que son arrastrados por el viento, chocando contra edificios, coches, casas y árboles. Otra vía de arrastre son las lluvias fuertes. En este caso las sustancias ácidas se incorporan a la lluvia ácida, lo que contribuye a aumentar su acidez.

31. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS FACTORES BIOQUÍMICOS • Influencia del suelo y procesos de formación del suelo • Una parte importante de las principales características de la composición • química de mayoría de aguas naturales son resultado de los procesos de • formación del suelo o de las reacciones de interacción que en el se producen. • El agua de precipitación, así como de escorrentía y agua subterránea, • han experimentado en mayor o menor medida contacto elevado con el • suelo, o retenida durante tiempo en el mismo • Los factores que influyen en la composición química del agua del suelo • son la alteración o/y disolución de silicatos y otros minerales, precipitación • de minerales moderadamente solubles (ej carbonato calcico), eliminación • selectiva y circulación de nutrientes por las plantas, reacciones bioquímicas • con producción de CO2, sorción/desorción de iones por minerales • y superficies orgánicas, concentración de solutos por evapotranspiración, • coversion del N2 (g) a especies químicas para la nutrición de las plantas H2O+ CO2--------------H2CO3-------HCO3- +H+----------CO32-+ H+ Control del pH y alteración minerales

32. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS FACTORES BIOQUÍMICOS • Biota acuática • La mayoría de procesos químicos que tienen lugar en el suelo, también • se producen en los cuerpos de agua. • La fotosíntesis, respiración y descomposición de las distintas especies • de plantas que se encuentran en el lecho de lagos, arroyos, o flotando en • los cuerpos de agua, producen la liberación o perdida de O2 y/o CO2, • pudiendo darlugar a fluctuaciones ciclicas diarias del pH, contenidos en O2, etc. • (observado en lagos y ríos) • La adquisición de nutrientes por las plantas puede realizarse • directamente de los sedimentos del agua o el propio agua • Ej. * P y N • * Sílice (caso de las diatomas) • * Elementos traza (algunos de ellos controlados por dichos procesos, ej. Fe) • Una forma de medir la actividad biológica en el agua es su “productividad” • que es expresada como TOC/Vol/t • Existen clasificaciones de las aguas en función de su contenido en nutrientes. • A su vez, las características de esta agua varían a lo largo de un día. fotosíntesis respiración descomposición

33. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS FACTORES BIOQUÍMICOS Ejemplo Variación calidad natural aguas a lo largo de un día Variación en la concentración de oxígeno, materia orgánica y nutrientes en un agua oligotrófica (líneas punteadas) y en un estanque eutrófico (líneas sólidas) a lo largo de dos días

34. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS GEOLOGÍA • Las asociaciones de minerales que conforman las rocas por las que circula el agua constituyen la “fuente última” de iones en disolución. • Sin embargo, existen numerosos factores que controlan el proceso de incorporación de iones a las aguas y, por tanto, en su composición final: • Ej. • Pureza/alteración y tamaño de los cristales minerales • Textura y porosidad de la roca • Grado de fisuración • Tiempo de interacción agua/roca • Temperatura (aumenta la solubilidad y tasas de disolución de minerales), etc • Presión • Además de factores más generales, como los vistos: • Condiciones climáticas • Composición del agua de recarga • Longitud de los recorridos, etc

35. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS VOLCÁNICAS PLUTÓNICAS GEOLOGÍA No obstante podemos establecer una serie de criterios generales que relacionan el aporte de sales al aguas en función de los diferentes tipos de roca: ROCAS IGNEAS Formación Cristalización de un magma (masa viscosa de silicatos fundidos) originado en la corteza o el manto superior (>700ºC) Clasificación/Tipos Plutónicas (intrusivas), Volcánicas (extrusivas) Fillonianas Minerales

36. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS GEOLOGÍA ROCAS SEDIMENTARIAS Formación Rocas originadas a partir de la consolidación de fragmentos de otras rocas, restos plantas y animales o precipitados químicos Clasificación • ROCAS SEDIMENTARIAS DETRÍTICAS formadas a partir de sedimentación de fragmentos de otras rocas después de una fase de transporte. Su clasificación se basa en los tamaños de los trozos que las componen (conglomerado, arenisca, limolita, lutita) • ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS Y ORGÁNICAS formadas a partir de precipitación de determinados compuestos químicos en soluciones acuosas o bien por acumulación de substancias de origen orgánico. (ej. Rocs carbonatadas, evaporiticas, silíceas, calizas biogénicas, carbones, rocas orgánicas ) Minerales -origen clástico : silicatos (cuarzo, feldespatos y arcillas) -precipitación química o bioquímica: carbonatos (calcita y dolomita), sulfatos (yeso y anhidrita) y cloruros (halita).

37. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS Intrusión de cuerpos ígneos capaces de producir recristalización de encajante En zonas de subducción o de colisión continental Tipos de metamorfismo GEOLOGÍA METAMÓRFICAS Formación: A partir de otras rocas preexistentes que, sin llegar a fundirse (estado sólido), han estado sometidas a grandes presiones y temperaturas y se han transformado. Clasificación (distintas): Condiciones de formación/tipos metamórfismo:Bajo grado, Medio grado y Alto grado Composición: Máfica, ultramáfica (R. ígneas máficas y ultramáficas) Pelítica (rocas arcillosas) Gneisica (R. ïgneas básicas y sedimentarias tipos areniscas arcósicas) Carbonáticas (calizas y dolomías) Calcosilicatadas (carbonatadas impuras –comp. arcilloso y margas- Origen roca original Rocas ortoderivadas (originalmente ígneas) Rocas paraderivadas (originalmente sedimentarias) Minerales Silicatos: cuarzo, feldespatos, micas, piroxenos y anfíboles, Otros típicos: disteno, sillimanita, andalucita, estaurolita

38. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR DISTINTOS TIPOS DE ROCAS: Consideraciones previas ej. Arenisca formada por granos de cuarzo con cemento de composición carbonatada, puede dar lugar a un agua con elevados contenidos de Ca y bicarbonato: INFLUENCIA DE LA SOLUBILIDAD MINERAL GEOLOGÍA • No todos los solutos presentes en el agua proceden de la disolución/alteración de las fases minerales presentes en las rocas por las que circulan. • Ej. Rocas que contienen aguas connatas, altamente mineralizadas, que pueden alterar la calidad química de las aguas superficiales y/o subterráneas asociadas a • las mismas • Bicarbonatos (interacción aire/atmósfera y suelo) • Cloruros, sulfuros (oxido-reducción biológica, contenido en atmósfera) • Las relaciones entre la composición del agua y rocas encajantes pueden ser sencillas o • muy complejas. Como en el caso de interconexion de acuíferos de diversas composiciones, mezclas de aguas en general, reacciones químicas como intercambio catiónico o procesos de adsorción de iones, la influencia biológica, composición e interacciones agua-suelo, etc. • Los minerales principales de una roca no son siempre los que controlan la composición final de un agua, en contacto con la misma. En ocasiones, algunos minerales accesorios en la parágeneisis mineral de la roca son los responsables de la composición química de las aguas circulantes

39. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS Hidratación o incorporación del agua a la red cristalina de los minerales para formar hidratos (ej. Transformación de anhidrita a yeso -+soluble-) Hidrolisis o descomposición de minerales baja la acción de H+ y OH- procedentes de la descomposición del agua (hidrólisis fto----iones+arcillas) Oxidación-reducción (ej. sulfuros, sulfatos, Fe, Mn) Variación del pH (influencia en hidrólisis, proc. Redox, adsorción, etc), Acciones biológicas: capacidad de provocar algunas reacciones por cambios de pH, intervenir como como catalizadores disminuyendo energía de activación de reacciones redox GEOLOGÍA SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR DISTINTOS TIPOS DE ROCAS: Mecanismos de incorporación de solutos al agua subterránea • La incorporación de solutos al agua está ligada estrechamente a la meteorización de los materiales de la corteza terrestre. Esta incorporación puede realizarse de forma inmediata. por: • disolución de sales directamente solubles, • O sustancias no tan solubles tras una serie de transformaciones químico-biológicas previas a la solubilización.

40. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS GEOLOGÍA SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR DISTINTOS TIPOS DE ROCAS: • ROCAS ÍGNEAS • Formadas esencialmente por silicatos • Textura y estructura importantes al determinar la superficie de contacto con el agua • (superficie de reacción) • La mayoría de rocas ígneas son bastante impermeables • El ataque o meteorización de estas rocas es lento • Concentraciones en el agua de elementos procedentes de la interacción con una roca ígnea: • Tiempo de interacción • Superficie de reacción • Disponibilidad de H+ (procesos de fm. suelo, vegetación) • Factores anteriores • La impronta geoquímica resultante de la interacción de un agua con rocas ígneas es mas • fácilmente observable en aguas subterráneas que superficiales (tiempo de interacción, • superposición de procesos derivados de interacción suelo y atmosf en aguas superficiales, etc) Aguas diluidas (bajo TSD)

41. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS • ROCAS ÍGNEAS • Reacciones químicas que definen los procesos de alteración/ meteorización de • rocas ígneas: alteración feldespatos Ataque Ftos (alteración a filosilicatos) 2Si3O8AlNa +9H2O +2H+ +2CO3H- -----------Si2O5Al2(OH)4 +2Na+ + 2CO3H- +4SiO4H4- Si2O8Al2Ca +H2O +2H+ +2CO3H- -----------Si2O5Al2(OH)4 +Ca2+ + 2CO3H- GEOLOGÍA SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR DISTINTOS TIPOS DE ROCAS: • Proceso de disolución función: • pH (> pH ácido) • Tª • Estado de saturación Caolinita, sílice y cationes relacionados (ej. Na, Ca) en medio ÁCIDO Montmorillonita en medio BÁSICO

42. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS GEOLOGÍA SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR DISTINTOS TIPOS DE ROCAS: ROCAS ÍGNEAS • Productos de la alteración de los feldepatos a las aguas: • Alcalinos y alcalinotérreos, sílice disuelta (o coloidal) preferentemente a pH mayores, • alumina (despreciable si el pH 5-7.5) • La relación Na/Ca en el agua similar a la del Fto. Alterado. • SIO2: Feldespatos alcalinos (Na)---------------2-3 moles SiO2 (parte retenida como SiO2 insoluble) • 1 mol Na, K • Feldespatos cálcicos (Ca)-----------------pueden no liberar sílice • Silicatos ferromagnesianos--------------- 1 mol de SiO2 • 1 mol de Mg y Fe

43. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS ¿Cómo es el agua resultado de la interacción con rocas ígneas? • Baja salinidad • Anión dominante HCO3- • Cationes dominantes Na+, Ca2+, o ambos • Cantidades significatiivas de SiO2 (20-100 ppm): *residuo de alteración de Ftos • y formación arcillas • *ínfimo aporte por disolución de • cuarzo mineral • Relación SiO2/Ca menor que en la roca • K y Fe: pueden solubilizarse cantidades significativas pero, K retenido por las arcillas • y el Fe precipitado en forma de Fe(OH)3, por tanto concentraciones finales bajas • Cl- y SO42-: bajos contenidos en agua debido a su bajo contenido en este tipo de • rocas, excepto si existe pirita (S2Fe) y medio oxidante que puede aportar SO42- al agua GEOLOGÍA SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR DISTINTOS TIPOS DE ROCAS:

44. Diferencias en la composición del agua en función del tipo de roca ígneas En función de la ácidez de la roca: PLUTÓNICAS ácidas básicas >>>alcalinos/alcalinotérreos < diferencia alcalinos/alcalinotérreos menos acusada Mg/Ca <1 (orden de 0.3) Mg/Ca < 1 (> 0.3) Na> Cl Na> Cl FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS GEOLOGÍA SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR DISTINTOS TIPOS DE ROCAS:

45. PLUTÓNICAS VOLCÁNICAS • < salinidad > salinidad • Na, K, Mg (disuelven) Na, K, Mg (disuelven) • Fe y K (pp y retenido) Fe y K (pp y retenido) > SIO2 liberado < SiO2 Cl- y SO42- escasos Cl- y SO42- escasos Na/Ca similar a los feldespatos Na/Ca similar a roca 0.3 Mg/Ca< 1 (en torno a 0.3) Mg/Ca en torno a 1 (incluso superior) Na, Ca, Mg pasan al agua Na, Ca, Mg pasan al agua • Cl y SO42- escasos Cl y SO42- escasos pH alto (alteración de min como olivino )

46. Ferromagnesianos ( Ol, Px, Anf)  SiO2< Fto (K, Na) > Pl (Ca)  SiO2 Na Mg SiO2 Composición de aguas subterráneas en contacto con rocas ígneas Contenido en SiO2 en agua es > en rocas ácidas, con feldespatos Na respecto a rocas con otros minerales Ca/Na en agua depende del tipo de Fto/Pl de las rocas Mg función de ferromagnesianos Rocas intermedias Na intermedio SiO2/HCO3-intermedia Mg/Si 3.3, indicativo disolución olivino, 4 Mg y Ca asociado procesos serpentinización de peridotita

47. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR DISTINTOS TIPOS DE ROCAS: GEOLOGÍA ROCAS SEDIMENTARIAS • 1.- Rocas resistiticas • Formadas por materiales que no se disolvieron durante los procesos que dieron lugar • a su formación. Raramente incluyen materiales finos. • Un ejemplo son areniscas formadas por granos de Q y otros minerales resistentes como • granate turmalina o zircón. • La mayoría de estas rocas (areniscas y gravas) estan cementadas con materiales más • o menos solubles de naturaleza principalmente carbonatada y que constituyen la fuente • de elementos a las aguas. • La composición del agua en contacto con este tipo de rocas tendrá una composición • química similar a los cementos y/o a la del agua que se producría por el ataque de las • rocas que forman la mayoría de los clastos. • Otro proceso que puede controlar la composición de las aguas que circulan por estas rocas • son los procesos de adsorción e intercambio iónico, oxidación-reducción , etc. La gran variedad de rocas sedimentarias obliga a clasificarlas en grupos con objeto de definir algunas ideas sobre las sales que pueden aportar a las aguas Al ser más porosas, son capaces de aportar más sales y a mayor velocidad que los otros tipos de roca, al menos inicialmente.

48.  TSD, agua alta mineralización ( Na+, Cl-, SO42-) Probablemente procedentes de la interacción con otro tipo de rocas asociadas con las areniscas, que Debido a la lenta circulación del agua En este tipo de rocas retarda la elimi- nación de estos solutos. *Contenido SiO2: alteración de minerales/ partículas ígneos *Baja TSD característico de interacción con cuarzoarenitas Análisis de aguas de resistitas Aguas circulando por material de relleno de un valle. Composición refleja la influencia del agua de drenaje de regadío La composición en cationes alterada por Procesos de intercambio iónico del agua con el suelo suprayacente Agua asociada a resistitas puede presentar un amplio abanico de composiciones y calidad química debido a los numerosos procesos que pueden modificar la composición original de dichas aguas. Por tanto, la interacción con estos materiales no origina una determinada tipología de aguas.

49. FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS AGUAS SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR DISTINTOS TIPOS DE ROCAS: GEOLOGÍA ROCAS SEDIMENTARIAS • 2.- Rocas hidrolisitas • Formadas en su mayor parte por partículas derivadas de la hidrólisis de otras • rocas. Entre ellas arcillas, pizarras, etc, rocas que son poco permeables. • En su formación atrapan cantidades notables de agua, la cual van expulsando • poco a poco en su compactación y litificación. • El agua que queda atrapada es la principal fuente de sales, en especial si es agua • marina, por tanto, el lavado y meteorización/alteración de estas rocas proporciona • aguas salinas , produciéndose, además, notables fenómenos de intercambio • Iónico. • La alteración de minerales hidrolizados, en sí misma, no es tan importante en la • composición final del agua como los procesos anteriores, a excepción de ambientes • con una circulación de aguas rápida y significativa (ej. Asociada a lluvias) o aguas • con bajo pH. • Su contenido en SO42-, Na+, Ca2+, Mg 2+ (y en ocasiones SiO2), son elevados

50. Análisis de aguas de hidrolisitas En estos casos cation dominante Na, pero no es una característica generalizada a este tipo de aguas como, si lo es, la presencia de contenidos significativos de Ca, Mg, Na Procesos de intercambio iónico en las arcillas, condicionan el contenido de determinados cationes en las aguas • * TSD: elevada suministro • de agua de precipitación • SiO2 significativo: • Disolución de silicatos • Inalterados. Aguas asociadas a hidrolisitas, con la composición típica (Na, Ca, Mg, sulfato). Se evidencian dos procesos: Intercambio iónico, con un aumento significativo del Na+, a expensas del Ca 2+ y Mg2+ Reducción de sulfatos: Aumento del contenido en HCO3- en parte aexpensas del contenido en SO42-