Las aguas subterráneas constituyen un 30 % del agua dulce del planeta. Son un recurso importante para hacer frente a diversos fenómenos mundiales, como el aumento de la población, la agricultura a gran escala y el uso intensivo de los recursos hídricos en diferentes sectores, como la extracción de gas o petróleo, la minería, la fabricación de ropa o textiles y la ganadería.

Para proteger las aguas subterráneas de la sobreexplotación y la polución, y gestionarlas de manera sostenible, es fundamental contar con datos sobre algunas de sus características. Los científicos pueden, por ejemplo, sacar conclusiones sobre la procedencia del agua de un acuífero, su calidad y la velocidad con la que el agua extraída se recupera (ritmo de recarga). Para ello, analizan variaciones en los átomos que componen las moléculas del agua y estudian su “perfil” o “marca isotópica”.

Los acuíferos son capas de roca porosa en las que se acumula agua que es posible extraer. (Infografía: A. Vargas/OIEA)

¿Qué son las aguas subterráneas?

Como su nombre indica, las aguas subterráneas son recursos hídricos que se encuentran bajo el suelo. Estas aguas se filtran a través de las grietas y los espacios entre las rocas y los sedimentos y se acumulan en acuíferos. En algunos casos, es posible extraer esa agua mediante pozos y emplearla para la irrigación de cultivos, el consumo de agua potable, la industria u otras actividades humanas.

¿Cómo se forman los acuíferos y por qué debemos usarlos con prudencia?

Las aguas subterráneas forman parte del ciclo del agua. Tras las precipitaciones, parte del agua empapa el suelo y, por efecto de la gravedad, migra constantemente hacia el subsuelo hasta que la detiene una roca compacta e impermeable, denominada acuicludo. Muchos acuíferos están conectados a ríos y otros cuerpos de agua superficiales y reciben agua procedente de estos durante la estación seca. En la estación de lluvias puede ocurrir lo contrario, es decir, que parte de las aguas subterráneas fluya a los lagos y ríos.

Los acuíferos son parte integral del ciclo del agua y su ritmo de recarga depende de las precipitaciones y otros factores. (Infografía: A. Vargas/OIEA)

El ritmo de recarga de los acuíferos depende del clima y el entorno en el que se encuentran. Los acuíferos ubicados en zonas poco lluviosas pueden tardar siglos en recargarse. Por el contrario, los que se encuentran a poca profundidad en zonas en las que abundan las precipitaciones pueden recargarse casi de inmediato. El cambio climático, que provoca sequías más intensas y lluvias abundantes ocasionales en zonas bien delimitadas, repercute en el ritmo de recarga de los acuíferos y, por consiguiente, en la cantidad de agua que la población de esa zona puede usar de manera sostenible.

El uso intensivo de las aguas subterráneas para las actividades humanas, como la agricultura y la industria, que implica una extracción de agua a una velocidad y volumen superiores al ritmo de recarga, supone un riesgo para la integridad de los acuíferos y para el volumen de agua disponible para el consumo humano, dado que los acuíferos constituyen una proporción importante del agua dulce del planeta.  

También ha de tenerse en cuenta que el agua subterránea no siempre es potable. Entre las principales causas de contaminación de las aguas subterráneas cabe mencionar las actividades humanas que se realizan en la superficie, como la eliminación de aguas residuales y el empleo excesivo de pesticidas y fertilizantes, incluidos los abonos animales. De hecho, averiguar el origen de los contaminantes es uno de los primeros pasos para resolver problemas de calidad del agua.

Fuentes probables de polución de las aguas subterráneas debido a actividades humanas. (Infografía: A. Vargas/OIEA)
 

¿Qué son los isótopos y por qué pueden emplearse para estudiar las aguas subterráneas?

Las moléculas de agua están compuestas por átomos de oxígeno e hidrogeno. Las variaciones en la composición de esos átomos, denominadas “isótopos”, pueden emplearse para estudiar el ciclo del agua, incluidas las aguas subterráneas.

Diferentes técnicas isotópicas se utilizan para medir las proporciones y cantidades de isótopos y estudiar su origen, historia, fuentes e interacciones con el medio ambiente.

El agua tiene diferentes marcas isotópicas dependiendo de su procedencia. Los científicos analizan estos isótopos para cartografiar los movimientos del agua y hallar sus fuentes de polución y su recorrido en el ciclo del agua.

Uso de los isótopos para detectar la sobreexplotación de las aguas subterráneas

Los científicos utilizan los isótopos en estudios a gran escala sobre el agua para establecer su volumen, edad y origen, así como para calcular la cantidad máxima de agua subterránea que debería extraerse para que su uso sea sostenible.

Por ejemplo, los radioisótopos presentes de manera natural en las aguas subterráneas, como el tritio, el carbono 14 y los gases nobles helio 3, helio 4 y criptón 81, se emplean para obtener datos sobre la edad de las aguas subterráneas y la velocidad de sus movimientos. Al analizar la concentración de diversas combinaciones de isótopos (tanto estables como radiactivos), los científicos pueden calcular el momento preciso en el que el agua fluye hacia el acuífero, la rapidez con la que se mueve el agua y cuánto tiempo le toma al acuífero recargarse. Así, es posible saber si, por ejemplo, las actividades de un lugar están usando una cantidad de agua sostenible a largo plazo; de no ser así, el agua de los acuíferos utilizada para esas actividades podría agotarse.

Aquí encontrará algunos ejemplos de ese tipo de investigaciones en Honduras y Bolivia.

Mediante el análisis de los isótopos presentes en las aguas subterráneas, los científicos pueden datar el agua, deducir cuánto tiempo le toma al acuífero recargarse y calcular cuánta agua se está extrayendo para actividades humanas. (Infografía: A. Vargas/OIEA)

Uso de los isótopos para estudiar la polución de las aguas subterráneas

Los científicos emplean determinados isótopos, como el nitrógeno 15, el oxígeno 18 y el azufre 34, para detectar contaminantes, como el nitrato y los sulfatos. Gracias a estos isótopos, también pueden saber si las aguas subterráneas de un lugar son aptas para el consumo humano.

Por ejemplo, los científicos pueden estudiar si una muestra de agua que contiene una cantidad excesiva de nitrato está siendo contaminada por excrementos humanos o si, por el contrario, la fuente de contaminación son los fertilizantes que usan los agricultores de la zona. Los iones de nitrato se componen de nitrógeno -que tiene dos isótopos- y oxígeno -que tiene tres isótopos-. La proporción de estos isótopos es diferente en los excrementos humanos y en los fertilizantes, por eso es posible identificar estas dos fuentes de contaminación mediante un análisis isotópico.

Conocer las causas de la polución es fundamental para resolver problemas de calidad del agua y lograr un manejo más sostenible de los recursos hídricos.

¿Qué papel desempeña el OIEA?

El OIEA emplea la hidrología isotópica para apoyar a sus Estados Miembros en la evaluación de los recursos hídricos y la gestión sostenible del agua. También presta asistencia y capacitación en servicios analíticos por conducto de su Laboratorio de Hidrología Isotópica.
   

Gracias a su amplia oferta de cursos, el OIEA brinda capacitación sobre los fundamentos de la hidrología isotópica y el análisis de los isótopos estables, el tritio y los gases nobles.
   

Por conducto del programa de cooperación técnica, el OIEA colabora estrechamente con sus Estados Miembros con el fin de aumentar la disponibilidad y la sostenibilidad de los recursos de agua dulce mediante la evaluación exhaustiva de los recursos hídricos basada en datos científicos.
   

En colaboración con la Organización Meteorológica Mundial, el OIEA gestiona la Red Mundial sobre Isótopos en la Precipitación, que ofrece asesoramiento científico, logística y apoyo técnico en materia de hidrología isotópica.