Agotamiento de las aguas subterráneas

El agotamiento o sobreexplotación de las aguas subterráneas es el proceso de extraer agua subterránea más allá del rendimiento de equilibrio de un acuífero . El agua subterránea es una de las mayores fuentes de agua dulce y se encuentra bajo tierra. La causa principal del agotamiento de las aguas subterráneas es el bombeo excesivo de agua subterránea desde los acuíferos subterráneos. La recarga insuficiente puede provocar el agotamiento, reduciendo la utilidad del acuífero para los seres humanos. El agotamiento también puede tener impactos en el medio ambiente que rodea al acuífero, como la compactación del suelo y la subsidencia del terreno , el cambio climático local, las alteraciones en la química del suelo y otros deterioros del medio ambiente local.

Existen dos tipos de rendimiento: rendimiento seguro y rendimiento sostenible . El rendimiento seguro es la cantidad de agua subterránea que se puede extraer durante un período de tiempo sin exceder la tasa de recarga a largo plazo ni afectar la integridad del acuífero. ^{[ 2 ] [ 3 ]} El rendimiento sostenible es la cantidad de extracción de agua que se puede mantener indefinidamente sin impactos hidrológicos negativos, teniendo en cuenta tanto la tasa de recarga como los impactos en las aguas superficiales . ^{[ 4 ]}

Existen dos tipos de acuíferos: confinados y no confinados. En los acuíferos confinados, hay una capa suprayacente llamada acuitardo , que contiene materiales impermeables a través de los cuales no se puede extraer agua subterránea. En los acuíferos no confinados, no hay acuitardo y el agua subterránea se puede extraer libremente de la superficie. Extraer agua subterránea de los acuíferos no confinados es como tomar prestada el agua: debe recargarse a un ritmo adecuado. La recarga puede ocurrir mediante recarga artificial y recarga natural. ^{[ 5 ]}

Cuando se extrae agua subterránea de un acuífero, se crea un cono de depresión alrededor del pozo . A medida que continúa la extracción de agua, el radio del cono aumenta. La extracción excesiva de agua (sobreexplotación) puede provocar impactos negativos como el descenso del nivel freático , la subsidencia del terreno y la pérdida de agua superficial que llega a los arroyos. En casos extremos, el suministro de agua que recarga naturalmente el acuífero se extrae directamente de arroyos y ríos, lo que reduce sus niveles de agua. Esto afecta a la fauna silvestre, así como a los seres humanos que podrían estar utilizando el agua para otros fines. ^{[ 5 ]}

El proceso natural de recarga de acuíferos se produce mediante la percolación del agua superficial. Un acuífero puede recargarse artificialmente, por ejemplo, bombeando agua regenerada procedente de plantas de tratamiento de aguas residuales directamente al acuífero. Un ejemplo de ello es el Distrito de Agua del Condado de Orange en California . ^{[ 6 ]} Esta organización toma aguas residuales, las trata hasta alcanzar el nivel adecuado y luego las bombea sistemáticamente de vuelta a los acuíferos para su recarga artificial.

Dado que cada cuenca de agua subterránea se recarga a un ritmo diferente según las precipitaciones , la cubierta vegetal y las prácticas de conservación del suelo, la cantidad de agua subterránea que se puede bombear de forma segura varía enormemente entre regiones del mundo e incluso dentro de las provincias. Algunos acuíferos requieren mucho tiempo para recargarse, por lo que la sobreexplotación puede agotar ciertas reservas de agua subterránea . La subsidencia se produce cuando se extrae agua subterránea en exceso de rocas que soportan más peso cuando están saturadas. Esto puede provocar una reducción de la capacidad del acuífero. ^{[ 7 ]}

Los cambios en la disponibilidad de agua dulce se deben a actividades naturales y humanas (junto con el cambio climático ) que interfieren con los patrones de recarga de aguas subterráneas. Una de las principales actividades antropogénicas que causan el agotamiento de las aguas subterráneas es el riego . Aproximadamente el 40 % del riego mundial se abastece de aguas subterráneas, y el riego es la principal actividad que causa la pérdida de almacenamiento de agua subterránea en los Estados Unidos ^{[ 8 ].}

Esta clasificación se basa en la cantidad de agua subterránea que cada país utiliza para la agricultura. Este problema está adquiriendo importancia en Estados Unidos (sobre todo en California), pero ha sido un problema persistente en otras partes del mundo, como se documentó en Punjab , India, en 1987. ^{[ 10 ]}

Según un informe de 2013 del hidrólogo investigador Leonard F. Konikow ^{[ 14 ]} del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), el agotamiento del acuífero de Ogallala entre 2001 y 2008 representa aproximadamente el 32% del agotamiento acumulado durante todo el siglo XX. ^{[ 14 ]} En los Estados Unidos, los mayores consumidores de agua de los acuíferos son el riego agrícola y la extracción de petróleo y carbón . ^{[ 15 ]} Según Konikow, «El agotamiento total acumulado de las aguas subterráneas en los Estados Unidos se aceleró a finales de la década de 1940 y continuó a un ritmo lineal casi constante hasta finales de siglo. Además de las consecuencias ambientales ampliamente reconocidas, el agotamiento de las aguas subterráneas también afecta negativamente la sostenibilidad a largo plazo de los suministros de agua subterránea para ayudar a satisfacer las necesidades hídricas de la nación». ^{[ 14 ]}

Según otro estudio del USGS sobre las extracciones de 66 acuíferos importantes de EE. UU., los tres usos más frecuentes del agua extraída fueron el riego (68 %), el suministro público de agua (19 %) y el uso industrial autoabastecido (4 %). El 8 % restante de las extracciones de agua subterránea se destinó a usos domésticos autoabastecidos, acuicultura , ganadería , minería y generación de energía termoeléctrica . ^{[ 16 ]}

La extracción de agua subterránea para el suministro de agua reduce el nivel freático general, es decir, el nivel al que se encuentra el agua subterránea en una zona. Esta disminución del nivel freático puede reducir el caudal de los arroyos y el nivel del agua en otros cuerpos de agua, como humedales y lagos. ^{[ 17 ]} En los sistemas kársticos, la extracción de agua subterránea a gran escala puede provocar sumideros o hundimientos relacionados con el agua subterránea. La sobreexplotación provoca inestabilidad en la presión de las formaciones calizas y el colapso de los sedimentos, creando un sumidero. ^{[ 18 ]} La sobreexplotación en las regiones costeras puede reducir la presión del agua en un acuífero, permitiendo la intrusión de agua salada. Si el agua salada contamina un acuífero de agua dulce, este deja de ser una fuente fiable de agua dulce para asentamientos y ciudades. La recarga artificial puede restablecer la presión del agua dulce para detener la intrusión de agua salada. Sin embargo, este método puede resultar económicamente ineficiente e inaccesible debido a su elevado coste. ^{[ 18 ]}

Cuando los acuíferos o pozos de agua subterránea experimentan una sobreexplotación, las concentraciones químicas en el agua pueden cambiar. Sustancias químicas como calcio, magnesio, sodio, carbonato, bicarbonato, cloruro y sulfato pueden encontrarse en las fuentes de agua subterránea. ^{[ 19 ]} Los cambios en la calidad del agua como resultado de la sobreexplotación pueden hacerla no apta para el consumo humano, lo que inutiliza las fuentes de agua subterránea como fuente de agua potable. ^{[ 19 ]}

La sobreexplotación también puede afectar a los organismos que viven en los acuíferos subterráneos, conocidos como estigobiontes . La pérdida de hábitat para estas criaturas debido a la sobreexplotación ha reducido la biodiversidad en ciertas áreas. ^{[ 20 ]}

Los impactos ambientales del sobregiro incluyen:

• Hundimiento del terreno por aguas subterráneas : colapso del terreno debido a la falta de soporte (por el agotamiento del agua). El primer caso registrado de hundimiento del terreno data de la década de 1940. El hundimiento puede ser leve, afectando solo a una zona local, o tan grave como el descenso del terreno de toda una región. Este hundimiento puede ocasionar daños a la infraestructura y a los ecosistemas.
• El descenso del nivel freático dificulta que el agua llegue a los arroyos y ríos.
• Reducción del volumen de agua en arroyos y lagos debido a que su suministro de agua se ve disminuido por la recarga de los acuíferos por aguas superficiales.
• Impactos en los animales que dependen de arroyos y lagos para obtener alimento, agua y hábitat.
• Deterioro de la calidad del agua
• Aumento del coste del agua para el consumidor debido a un nivel freático más bajo: se necesita más energía para bombear desde una mayor profundidad, por lo que aumentan los costes operativos para las empresas, que trasladan el gasto al consumidor.
• Disminución de la producción agrícola por falta de agua.
• Alteraciones en el ciclo del agua

El sobregiro tiene impactos socioeconómicos debido a las desigualdades de costos que aumentan a medida que desciende el nivel freático . A medida que desciende el nivel freático, se requieren pozos más profundos para alcanzar el agua del acuífero. Esto no solo requiere profundizar los pozos ya existentes, sino también excavar nuevos pozos. ^{[ 22 ]} Ambos procesos son costosos. Una investigación de Punjab encontró que el alto costo de la tecnología para mantener el acceso al agua perjudica más a los pequeños propietarios que a los grandes propietarios porque estos últimos tienen más recursos "para invertir en tecnología". ^{[ 22 ]} Por lo tanto, los pequeños propietarios, que tradicionalmente tienen menores ingresos que los grandes propietarios, no pueden beneficiarse de la tecnología que permite un mayor acceso al agua. ^{[ 22 ]} Esto crea un ciclo de desigualdad, ya que los pequeños propietarios que dependen de la agricultura tienen menos agua para irrigar sus tierras, lo que produce una menor producción de cultivos.

Además, el sobregiro tiene impactos socioeconómicos debido a las leyes de apropiación previa . Los derechos de apropiación previa establecen que la primera persona en usar agua de una fuente conservará el derecho al agua. Estos derechos generan inequidades socioeconómicas, ya que las empresas y/o los grandes terratenientes con mayores ingresos pueden mantener sus derechos de agua. Mientras tanto, las nuevas empresas o los pequeños terratenientes tienen menos acceso al agua, lo que reduce su capacidad de obtener ganancias. ^{[ 22 ]} Debido a esta inequidad, los pequeños agricultores en Punjab con menos derechos de agua tienden a cultivar maíz o arroz, que es menos productivo; mientras tanto, los grandes terratenientes en Punjab pueden usar más tierra para el arroz porque tienen acceso al agua. ^{[ 22 ]}

Recarga artificial:

Dado que la recarga es el reabastecimiento natural del agua, la recarga artificial es el reabastecimiento artificial de las aguas subterráneas, aunque solo hay una cantidad limitada de agua adecuada disponible para el reabastecimiento. ^{[ 23 ]}

Técnicas de conservación del agua:

Otras soluciones incluyen la implementación de técnicas de conservación del agua para disminuir la sobreexplotación. Estas incluyen mejorar la gobernanza para garantizar una gestión adecuada del agua, incentivar la conservación del agua, mejorar las técnicas agrícolas para garantizar un uso eficiente del agua, cambiar las dietas a cultivos que requieren menos agua e invertir en infraestructura que utilice el agua de manera sostenible. ^{[ 24 ]} El estado de California ha implementado algunas técnicas de conservación del agua debido a las sequías en el estado. Algunas de sus técnicas incluyen prohibiciones de: 1) riego al aire libre que gotea sobre aceras u otras superficies duras que no absorben agua, 2) lavar vehículos con una manguera que no tenga manija de cierre, 3) regar dentro de las 48 horas posteriores a un cuarto de pulgada de lluvia, y 4) regar césped decorativo comercial/industrial. ^{[ 25 ]}

Incentivos para la conservación del agua:

Las técnicas utilizadas por California en situaciones de emergencia son útiles; sin embargo, es importante incentivar su aplicación. La ciudad de Spokane cuenta con un programa para incentivar la creación de paisajes sostenibles llamado SpokaneScape. Este programa incentiva la creación de paisajes que ahorren agua, ofreciendo a los propietarios hasta $500 de crédito en su factura de servicios públicos si adaptan sus jardines con plantas que requieren poca agua. ^{[ 26 ]}

• Cono de depresión
• Recarga de aguas subterráneas
• Hundimiento relacionado con las aguas subterráneas
• Agua potable
• sobreexplotación
• Crisis del agua
• superpoblación humana

• Los peligros del bombeo de aguas subterráneas , temas de ciencia y tecnología.