El agua subterránea se encuentra en acuíferos subterráneos, formaciones geológicas (capas de sedimentos o rocas) o grupos de formaciones capaces de producir agua para un pozo. Un acuífero se puede definir mediante una combinación de características geológicas y prácticas.
La definición geológica de acuífero es una capa llena de agua y material geológico permeable. La descripción práctica de un acuífero es que puede liberar cantidades importantes de agua cuando se bombea.
Contrariamente a la creencia popular, los acuíferos no son grandes lagos subterráneos. En cambio, suelen estar formados por grandes cantidades de agua que fluyen entre los espacios porosos y las fracturas. Piense en una jarra de canicas o en grietas en una roca subterránea llenas de agua.
Tipos de acuíferos
¿Qué es un acuífero libre? (Vídeo: 01:33)
Los acuíferos libres reciben agua directamente de la superficie del suelo, generalmente en forma de lluvia y deshielo. La superficie de la zona saturada es el nivel freático, por lo que a veces se les llama acuíferos del nivel freático.
Según el USGS, “un nivel freático o acuífero libre es un acuífero cuya superficie de agua superior (nivel freático) está a presión atmosférica y, por lo tanto, puede subir y bajar”.
Los acuíferos freáticos suelen estar cerca de la superficie de la Tierra, por lo que suelen verse afectados por condiciones de sequía y contaminantes.
¿Qué es un acuífero confinado? (Vídeo: 02:14)
Los acuíferos que se encuentran debajo de una capa de arcilla o roca se consideran confinados. No se recargan tan fácilmente con agua superficial. Pueden estar bajo presión y, si se rompe la capa de confinamiento, el agua fluirá hacia arriba, incluso hasta la superficie.
El Servicio Geológico de los Estados Unidos define un acuífero confinado como un acuífero que se encuentra debajo de la superficie terrestre y que está saturado de agua. Hay capas de material impermeable tanto por encima como por debajo del acuífero, lo que hace que esté bajo presión. Cuando un pozo penetra el acuífero, el nivel del agua en el pozo se elevará por encima de la parte superior del acuífero.
¿Qué es un cono de depresión? (Vídeo: 02:06)
Un cono de depresión se identifica por una disminución del nivel freático que rodea un pozo debido al bombeo.
Cualquier lugar donde el bombeo de un pozo exceda la tasa de flujo en un acuífero formará un cono de depresión. Esto puede afectar a otros pozos ubicados cerca.
Por lo general, una vez que el bombeo disminuye o se detiene, el acuífero se recuperará.
La composición de los acuíferos en Minnesota
Tres tipos principales de características geológicas retienen agua en los acuíferos de Minnesota.
Acuíferos de arenas y gravas glaciares
En Minnesota, donde el estado ha estado cubierto de hielo en un momento u otro, la arena y la grava depositadas principalmente por corrientes de agua de deshielo glacial son un tipo de acuífero común. Estos pueden estar en la superficie o enterrados, tener una extensión limitada o cubrir cientos de kilómetros cuadrados. Se encuentran principalmente en el centro de Minnesota.
Mapa de representación de arena y grava glacial en Minnesota.
Acuíferos de rocas sedimentarias
Mucho antes de que Minnesota estuviera cubierta de glaciares, gran parte de las áreas del sureste y el extremo noroeste del estado estaban cubiertas por un océano que depositaba extensas y gruesas capas de arena, barro y cal para formar acuíferos de arenisca, esquisto y caliza (o dolomía). Se trata de acuíferos de alto rendimiento y de extensión regional, que cubren y comparten gran parte del centro del continente.
Acuíferos de rocas ígneas y metamórficas
El lecho de roca debajo de todo Minnesota se enfrió desde un estado fundido para formar rocas ígneas (como el granito) o estuvo bajo presión y calor para formar rocas metamórficas (como gneis, esquisto o cuarcita). Estos tipos de rocas generalmente no tienen permeabilidad primaria (poros), pero pueden tener una permeabilidad secundaria significativa (fracturas). La parte noreste de Minnesota tiene muy pocos sedimentos glaciales y, por lo tanto, depende en gran medida de este tipo de acuífero.
Susceptibilidad a los contaminantes del agua subterránea
Muchos factores pueden afectar la rapidez con la que los contaminantes se mueven del suelo en la superficie al agua subterránea, incluido el tipo de suelo, las características geológicas y la profundidad del agua subterránea.
Los suelos gruesos contienen más arena y son más frecuentes en el centro de Minnesota, pero se pueden encontrar en todo el estado.
Los espacios grandes, conocidos como espacios porosos, se llenan de aire y agua entre las partículas del suelo. Esto significa que el agua y cualquier contaminante presente en el agua se desplazan rápidamente a través del perfil del suelo y llegan al agua subterránea.
Mapa de suelos de textura gruesa basado en el mapa de suelos NRCS del USDA. Fuente: MDA
La geología kárstica se caracteriza por una roca caliza subyacente con sistemas de agujeros, canales y túneles, como:
- Hundimientos
- Cuevas
- manantiales burbujeantes
- Arroyos que desaparecen bajo tierra
- Grietas en la roca
- Apariencia de “dominó apilado” de rocas en cortes de carreteras
Crea pequeños agujeros de succión que se forman en los campos cuando los suelos están saturados de agua.
Estos son más comunes en el sureste de Minnesota y provocan un movimiento rápido y directo de agua y contaminantes directamente desde la superficie al agua subterránea.
- Movimiento rápido del agua desde la superficie y en el perfil del suelo hacia el agua subterránea porque hay menos suelo entre la superficie y el agua subterránea.
- Poca profundidad al agua subterránea.
- Menos posibilidades de que el agua y los contaminantes interactúen con la superficie del suelo y los organismos del suelo que pueden descomponer o incorporar contaminantes.
- Mapa de lecho rocoso poco profundo basado en el mapa de suelos NRCS del USDA. Fuente: MDA
Nitratos en áreas de gestión de abastecimiento de aguas subterráneas y agua potable (DWSMA)
Los nitratos son una forma de nitrógeno que se encuentra naturalmente en los suelos. Las plantas utilizan nitrógeno como fuente de energía. Ayuda a darle a las plantas su color verde y crea alimento para las plantas a través de la fotosíntesis.
Un nivel básico común de nitrato en el agua es de alrededor de 3 partes por millón o menos. Pero varias actividades pueden aumentar las concentraciones en el agua, una de las cuales es la adición de fertilizantes nitrogenados al suelo. Si las concentraciones superan las 10 partes por millón, el agua puede tener efectos adversos sobre la salud de los bebés.
Las DWSMA son áreas protegidas que rodean un pozo público con concentraciones elevadas de nitrato.
- Un DWSMA se determina utilizando el área de protección de la boca del pozo extendida hasta límites reconocibles, como carreteras.
- El área de protección de la boca del pozo está definida por la superficie y el subsuelo que contienen agua que llegará al pozo dentro de 10 años.
- Los esquemas de DWSMA están determinados por el Departamento de Salud de Minnesota y se pueden encontrar en el Mapa interactivo del Departamento de Agricultura de Minnesota (MDA).
- Los DWSMA se clasifican en designaciones de niveles de mitigación determinadas por:
- Nivel de concentración de nitrato en el pozo.
- La tendencia de las concentraciones de nitrato a lo largo del tiempo.
- Nivel de adopción de mejores prácticas de gestión (BMP) de fertilizantes nitrogenados en tierras agrícolas dentro de la DWSMA.
- Mapa de Cold Spring DWSMA.
Puede encontrar más información sobre la designación del nivel de mitigación en Página web de normas de protección de aguas subterráneas de la MDA. Los esquemas y niveles de mitigación de la DWSMA se actualizan cada año el 15 de enero.
Varios factores pueden influir en el aumento de nitrato en los pozos públicos, entre ellos:
- Susceptibilidad de las aguas subterráneas (ver arriba).
- Fuentes directas de nitrato al agua subterránea o superficial, como sistemas sépticos.
- Fertilizantes agrícolas.
La MDA y la Universidad de Minnesota trabajan con los agricultores de estas áreas para adoptar mejores prácticas de gestión que ayudarán a reducir las concentraciones de nitrato que ingresan al agua subterránea en estas áreas. La gestión del nitrógeno tiene un impacto directo en el rendimiento de los cultivos, así como en la lixiviación de nitratos a las aguas subterráneas.
Revisado en 2021