Los mantos freáticos son las capas de agua libre que se acumulan en el suelo a una determinada profundidad, saturándolo. Es equivalente a nivel freático, capa freática, tabla freática o napa freática, y puede ser la capa superior de un acuífero o tratarse del límite de la zona de saturación del suelo.
En el caso de acuífero se refiere a acuíferos libres, es decir aquellos que presentan una capa superior del suelo permeable que permite la recarga. En estas condiciones el agua en el acuífero se encuentra a presión atmosférica y el nivel que alcanza se denomina nivel freático o manto freático.
En un suelo saturado, el manto freático corresponde al nivel que alcanza la capa saturada del suelo. Igualmente, el límite de profundidad al que comienza esta capa de saturación se denomina nivel freático.
El manto freático se forma cuando el agua de lluvia se infiltra en el suelo y a determinada profundidad se encuentra con una capa impermeable. A partir de este punto el agua se acumula alcanzando una altura definida por la cantidad de agua infiltrada y el área cubierta.
Los mantos freáticos son fundamentales para la vida en la Tierra, ya que proveen agua a las plantas a través de sus raíces. De igual forma, los mantos freáticos son fuente de agua potable y de riego para el ser humano, extrayéndola mediante pozos.
Las filtraciones de aguas negras y los desechos industriales y mineros son las principales causas de contaminación de los mantos freáticos. Al igual que las actividades agrícolas y pecuarias, debido al uso de agroquímicos en cantidades excesivas.
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Características del manto freático
El manto freático puede referirse a la zona de saturación del agua en el suelo o a un acuífero. En este sentido, se habla de acuífero cuando la cantidad de agua libre disponible permite su aprovechamiento mediante pozos
Para que se establezcan los mantos freáticos se tienen que formar varias capas en el suelo:
Capa de infiltración
Por encima de los mantos freáticos se encuentra una capa de suelo o roca permeable que permite que el agua superficial se infiltre. Las propiedades permeables de dicha capa dependen del tipo de suelo y la estructura geológica del área.
Capa impermeable
El agua que se infiltra debe encontrar un obstáculo que impida que siga su camino hacia abajo, que es la presencia de una capa impermeable. La misma detiene el descenso del agua infiltrada originando su acumulación y puede ser de roca o de suelo arcilloso.
Capa o zona de saturación
Una vez detenido su descenso, el agua comienza a acumularse alcanzando un nivel o altura determinado, el cual establece el nivel freático o manto freático. Este proceso puede ocurrir al saturarse los poros del suelo o por acumulación de agua libre en espacios abiertos o poros de rocas permeables.
Capa o zona de aireación o vadosa
Al alcanzar la altura correspondiente que conforma el manto o nivel freático, queda una zona desprovista de agua libre por encima. Esta zona donde los poros están ocupados por aire, es la zona o capa vadosa o de aireación.
No obstante, en algunos casos el manto freático alcanza un nivel superficial, es decir la zona de saturación corresponde al nivel del suelo como ocurre en zonas de pantano.
Carga y descarga
Por otra parte, asociado a la formación de los mantos freáticos está el proceso de carga y descarga del agua:
La altura que alcanzan los mantos freáticos viene determinada por la relación entre la carga y la descarga de agua. En la medida en que el agua que alimenta por infiltración la capa de saturación sea mayor, el manto freático mantendrá o aumentará su nivel.
Al mismo tiempo, si la pérdida de agua de la capa de saturación es mayor que la recarga, el nivel freático o manto freático disminuirá.
La carga de agua viene de la precipitación, sea de forma directa o indirecta a partir del agua de cuerpos superficiales como ríos o lagos. Mientras que la descarga está determinada por factores como la evaporación, la transpiración, los manantiales y la extracción humana (pozos, drenajes).
¿Cómo se forman los mantos freáticos?
El agua en el suelo
El suelo es más o menos poroso, dependiendo de su textura y estructura, siendo la primera la proporción de arena, arcilla y limo presente. La estructura tiene que ver con los agregados o terrones que se forman, su tamaño, consistencia, adherencia y otros parámetros.
La permeabilidad del suelo es importante, ya que determina la infiltración del agua que cae o discurre desde la superficie hasta el interior del mismo. Así, en un suelo arenoso la permeabilidad es alta porque las partículas de arena dejan espacios más grandes entre sí.
En tanto que en un suelo arcillosos la permeabilidad será menor debido a que las arcillas dejan pocos o ningún espacio en el suelo. Por tanto, el agua profundizará verticalmente tanto como lo permita la permeabilidad del sustrato.
El agua llegara a mayor o menor profundidad dependiendo de las características del suelo y de la estructura geológica del área. Por tanto, al encontrarse con una capa arcillosa o de roca impermeable cesará su descenso y se acumulará generando una capa saturada de agua hasta cierto nivel.
El desplazamiento horizontal es la otra dimensión de la dinámica del agua en el suelo y depende de la topografía del terreno. En un suelo con alta pendiente, el agua que se filtra se moverá en dirección a esta por gravedad.
Posteriormente, se acumula a partir del nivel o cota más baja a la que accede y alcanza mayor o menor nivel freático según la cantidad de agua y de la extensión de sustrato que ocupe.
Este nivel dependerá de la cantidad de agua infiltrada y de su desplazamiento horizontal, y determina el manto freático o nivel freático.
Acuífero
Si el agua se infiltra en un sustrato muy poroso, como arena o piedra caliza y encuentra una capa impermeable, se forma un acuífero. Si la capa superior de este acuífero es permeable, permitiendo que el mismo se recargue directamente, se trata de un acuífero libre.
En este tipo de acuíferos el agua está sometida a la presión atmosférica y por tanto el nivel que alcanza está determinado por ese factor. En estas condiciones el nivel que alcanza el manto de agua del acuífero se denomina manto freático o nivel freático.
Los acuíferos cerrados o confinados son aquellos donde el agua está encerrada entre capas impermeables, arriba y abajo. Por tanto, el agua se ve sometida a presión dentro del acuífero que es superior a la presión ambiental.
Debido a esto, el nivel que alcanza el agua al abrir un pozo en un acuífero cerrado, no es el nivel freático sino el piezométrico. Siendo este último el nivel que alcanza el agua al dejarla fluir, en este caso determinado por la presión del agua confinada (presión hidrostática).
Uso del manto freático por el ser humano
El manto o nivel freático es importante como fuente de agua tanto para las plantas como para el ser humano. La presencia de un manto freático a una profundidad adecuada determina el éxito de ciertos cultivos y plantaciones.
Al mismo tiempo, un manto freático demasiado elevado pude impedir el cultivo debido a que causa asfixia en las raíces. De igual forma, el manto freático en acuíferos es fuente de agua potable y para riego, para cuya extracción se construyen pozos.
Contaminación de los mantos freáticos
El agua subterránea se ve sometida a la intrusión de agentes contaminantes que alteran su calidad en términos de potabilidad. Además, estas aguas alcanzan ecosistemas acuáticos o contaminan a las plantas que la absorben, afectando a la biodiversidad.
Estos contaminantes pueden provenir de fuentes naturales, por ejemplo metales pesados provenientes de vetas del suelo. De esta forma, el agua subterránea puede contaminarse por ejemplo con arsénico o con cadmio.
Sin embargo, la mayor parte de la contaminación de los mantos freáticos tiene su causa en el ser humano. La mayoría de las actividades humanas generan contaminantes que de una u otra forma pueden contaminar las aguas subterráneas.
Desechos sólidos o basura
El mal manejo de los desechos sólidos tanto orgánicos como inorgánicos es una causa importante de contaminación. En aquellos botaderos de basura donde no se acondiciona adecuadamente el terreno, pueden ocurrir filtraciones y se generan lixiviados que van hasta el manto freático.
Una alta proporción de los desechos sólidos son plásticos y aparatos electrónicos, los cuales liberan al ambiente dioxinas, metales pesados y otras sustancias tóxicas. Por su parte, las soluciones acuosas de desechos orgánicos llevan al manto freático microorganismos patógenos y toxinas.
Filtraciones de aguas negras y grises
Un foco de contaminación muy peligroso del manto freático son las aguas negras, las cuales transportan una alta carga de coliformes fecales y otros microorganismos. La presencia de este tipo de contaminantes convierte las aguas freáticas en no potables, siendo causa de enfermedades infecciosas.
Por su parte, las aguas grises aportan a las aguas subterráneas detergentes, grasas y diversas sustancias contaminantes.
Actividad agropecuaria
Las actividades agrícolas y pecuarias son fuente de contaminación de los mantos freáticos, especialmente por el uso de agroquímicos. Los herbicidas, insecticidas y fertilizantes aportan nitratos, fosfatos y otras sustancias tóxicas al agua.
Esto ocurre al ser aplicados al suelo y cultivos, siendo lavados por el agua de riego o de lluvia, filtrándose hasta el manto freático. De igual forma, las heces y aguas servidas de las explotaciones animales contaminan las aguas de los mantos freáticos.
Aguas de escorrentía
El agua de lluvia arrastra todo tipo de sustancias de desecho al escurrir superficialmente por terrenos agrícolas, polígonos industriales y zonas urbanas. Esta agua contaminada termina filtrándose al suelo y alcanzando los mantos freáticos.
Derrames industriales y mineros
Los desechos sólidos y líquidos de las industrias son una fuente importante de contaminantes altamente peligrosos. Esto incluye metales pesados, ácidos, detergentes industriales, lubricantes y otras sustancias.
Por su parte, la minería genera desechos altamente tóxicos que alcanzan las aguas subterráneas contaminándolas. En el caso de la minería del oro el uso de arsénico, cianuro, mercurio y otras sustancias peligrosas es un ejemplo de esto.
De igual forma, la extracción y transporte de petróleo son fuente de contaminación de mantos freáticos con metales pesados, bencenos y otros derivados tóxicos.
Lluvia ácida
Esta arrastra de la atmósfera ácidos nítrico y sulfúrico que contribuyen a liberar metales pesados del suelo que son arrastrados al manto freático. De igual forma, acidifican las aguas superficiales y subterráneas.
Referencias
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