3.2.1 Advección

Proceso por el que los solutos son transportados por el movimiento de la masa de agua

Ley de Darcy

dldhKv

dldhK

AQ

dldhAKQ D =⇒=⇒=

Q caudalA secciónK permeabilidaddh/dl gradiente hidráulico

3.2. Transporte de contaminantes en el agua subterránea

dldh

mK

mvv

ee

Da ==

vD Velocidad de Darcyva Velocidad real del aguame porosidad eficaz

SECCIÓN DE LA COLUMNA

Sin embargo el caudal no pasa a través de toda la sección, sino por los poros

780

m.s.

n.m

760

m.s.

n.m

740

m.s.

n.m

3.2.2. Dispersión mecánica y difusión molecular

Dispersión mecánica

Difusión molecular

Debido a diferencias de concentración

Se produce incluso en ausencia de movimiento

Primera Ley de Fick

F = -Dm (∂C/∂x) Dm Coef. de difusión en líquidos

D* = ω DmD* Coef. de difusión aparente en

medios porososW: factor entre 0,01 y 0,5

2

2*

xCD

tC

∂∂

=∂∂

Segunda Ley de Fick

Dl = D* + D

Dispersión y difusión se pueden agrupar en un único parámetro

Dl Coef. de dispersión hidrodinámica

Si el movimiento del agua es rápido Dl ≈ D

Si el movimiento del agua es muy lento Dl ≈ D*

El coeficiente de dispersión hidrodinámica es un parámetro muy difícil de medir. Factor de Escala

Otro factor muy importante es la heterogeneidad

Los acuíferos raramente son homogéneos

El contaminante se transporta a través de las zonas más permeables

3.2.3. Transporte de sustancias reactivas

Efecto de retardo en el avance del contaminante

db

c

af K

mvv

Rρ

+== 1Rf factor de retardova velocidad aguavc velocidad de contaminanteρb densidad aparentem porosidad

Con m entre 0,20 y 0,40 y ρb entre 1,6 y 2,1:

Rf varía entre 1+ 4Kd y 1 + 10Kd

Kd = 1 Rf = entre 5 y 11

Kd = 100 Rf = entre 400 y 1000

En el caso de que sean varios los contaminantes con distintos Kdpueden viajar a distintas velocidades.

Reacciones reversibles, si fluye agua limpia por el acuífero el terrenopuede ‘devolver’ el contaminante al agua

3.2.4. Transporte de sustancias degradables

⇒ Retardo en el avance del contaminante

RESUMEN

PROCESOS

3.2.5. Ecuación general de transporte de masas (en una dimensión)

mr

xCv

xCD

tC

xx ±∂∂

−∂∂

=∂∂

2

2

Modelos matemáticos para su resolución

3.3. Casos especiales

3.3.1. Transporte en medios fracturados

3.3.2. Transporte de fluidos inmiscibles en el agua

NAPLs (Non Aqueous Phase Liquids)

LNAPLs

DNAPLs (Dense)

LNAPLs (Light)

DNAPLs

CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

- Introducción

- Contaminación de origen urbano

- Contaminación de origen agrícola

- Contaminación de origen industrial

Vertido en superficie

Vertido en ZNS

Vertido en ZS

Contaminación de origen urbano

Residuos sólidos urbanos:

M.O., condiciones reductoras, metalesmicroorganismos patógenos.

Contaminación de origen agrícola

Contaminación difusa o extensa

Fertilizantes

• Compuestos de N, P y K• P y K son poco móviles, la forma de N más estable en el suelo son

los NO3- muy móviles

• Principal causa de la contaminación de las aguas subterráneas• Estratificación vertical de las concentraciones• Variaciones estacionales en los contenidos de nitratos

Aguas residuales urbanas:

Sales minerales, M.O., microorganismos patógenos,NH4

+, NO2-...

Pesticidas

• Amplia gama de compuestos, plaguicidas, herbicidas, fungicidas, etc• Importancia del Kd, contenido en M.O. del medio, persistencia,

toxicidad, etc.

Aumento de la salinidad:

• Sulfatos, cloruros, sodio, etc.• Problemas en el suelo o en el acuífero

Contaminación ganadera• Purines• Altos contenidos en M.O., coliformes, nitritos, etc.

Contaminación de origen industrial

• Fugas en conductos, accidentes, almacenamientos de materias primas,eliminación de residuos sólidos y líquidos, etc.

• Fuentes puntuales• Gran variabilidad

DESCONTAMINACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

Medidas muy costosas, lentas y complejas

Tres posibilidades:

Medidas de contención y aislamiento del contaminante

Métodos de extracción del contaminante

Métodos de destrucción in situ del contaminante

MEDIDAS DE CONTENCIÓN Y AISLAMIENTO

• Muros impermeables (cementos, bentonitas)

• Sellado y drenajes superficiales

• Controles hidrodinámicos (barrera de bombeo o inyección)

• Estabilización y solidificación

METODOS DE EXTRACCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN

• Excavación y tratamiento ex situ

• Bombeo y tratamiento

• Métodos de intercepción

• Extracción del vapor del suelo o ventilación del suelo (soil venting)

• Inyección de aire en la Zona Saturada (air stripping)

METODOS DE DESTRUCCIÓN IN SITU DE LA CONTAMINACIÓN

Se basan en favorecer la degradación de los contaminantes:

• Bioventing

Diferencias entre bioventing y soil venting

Factores más importantes: Tª, pH, nutrientes

• Biodegradación intrínseca

• Degradación química abiótica

• Barreras reactivas

Estrato impermeable

Penacho de contaminación

Barrera reactiva

Agua subterráneadescontaminada

Zona permeableRetención de metales pesados

Degradación orgánica