Els isòtops estables: noves eines per a la gestió dels casos de contaminació d’aigües subterrànies

L’aigua és un dels principals béns d’un país. D’ella en depenen l’agricultura, la indústria, alguns serveis com el turisme i, en definitiva, que una comunitat pugui viure en un territori. Podríem dir, doncs, que és una de les principals estructures que tot territori hauria de gestionar correctament. A Catalunya l’aigua és un bé escàs. El fet de ser un país mediterrani amb sequeres intermitents, juntament amb la forta demanda, provoca la necessitat de gestionar adequadament els recursos hídrics, tant en termes de qualitat, com de quantitat. A les conques internes de Catalunya, on hi viu el 92% de la població catalana (amb dades del padró del 2007), les aigües subterrànies de captació directa suposen aproximadament un 40% de la demanda per a usos industrials i recreatius i un 53% per a usos agrícoles (ACA, 2010). Les aigües subterrànies es caracteritzen per ser aigües de qualitat major que les superficials i, per tant, per requerir menys esforços a l’hora de potabilitzar-les, per la qual cosa mantenir-les en bon estat permet reduir costos en llur potabilització. D’altra banda, la Directiva Marc de l’Aigua (2000/60/CE) obliga tots els estats membres que totes les masses d’aigua estiguin en bon estat abans del 2015. Tot i així, les aigües subterrànies a Catalunya presenten problemes importants de qualitat, tant de contaminació difusa com de contaminació puntual. El principal problema de contaminació difusa a les aigües subterrànies és la presència de nitrats. Quan parlem de contaminació difusa, ens referim a aquella que no té una localització concreta en el territori i, per tant, és difícil establir qui n’és el responsable. La contaminació per nitrats és un dels exemples més clars d’aquest tipus de contaminacions. A Catalunya, aproximadament un 12% del territori està contaminat per nitrats. Això representa que gairebé un 40% dels aqüífers tenen concentracions per sobre de 50 mg/L de nitrat –que és el límit legal. El consum d’aigua amb concentracions de nitrats elevades pot provocar metahemoglobinèmia (o síndrome del nen blau) en nadons i augmentar la incidència de càncer d’estómac (Fan and Steinberg, 1996; Höring and Chapman, 2004). Els nitrats arriben a les aigües subterrànies principalment per dues vies: en primer lloc a causa de males pràctiques agrícoles (excés d’adob nitrogenat als camps de conreu, problemes amb purins d’explotacions ramaderes) i, en segon lloc, degut a problemes amb la xarxa de clavegueram. Els casos de contaminació puntual en aigües subterrànies es caracteritzen per la seva localització concreta en el territori. Normalment estan relacionats amb activitats industrials (50%) i amb estacions de servei (25.5%) (ARC, 2012). En tots dos casos, els contaminants més característics són els combustibles (59%) (ACA, 2012). Sovint aquests episodis de contaminació afecten tant a la zona no saturada (sòl) com a la zona saturada del medi (aqüífer). Els límits legals dels hidrocarburs són més baixos que els dels nitrats, degut al fet que la seva toxicitat és més elevada i sovint es troben al voltant dels micrograms per litre. L’Agència Catalana de l’Aigua ha desenvolupat nivells de referència per als contaminants més comuns en els casos de contaminació puntual. Si voleu més informació sobre els nivells de referència, cliqueu aquí. En aquest context, és evident la necessitat de recuperar la qualitat de les aigües subterrànies. L’ús de noves eines en el procés de gestió dels casos de contaminació ho pot facilitar. Una de les eines més innovadores a l’hora de gestionar-los són els isòtops estables.

Figura1_BLOG
Figura 1. Caracteritzacions de diferents fonts de contaminació de nitrats d’aigües subterrànies, adaptat de Vitoria et al. (2004).

L’ús dels isòtops estables en casos de contaminació permet determinar amb més facilitat l’origen de la contaminació i, per tant, establir-ne responsables. Si es coneix la caracterització isotòpica del contaminant objectiu (proporció dels diferents isòtops estables de la molècula), es pot comparar amb els possibles orígens i així determinar qui és el responsable de la contaminació (vegeu Figura 1). Un exemple és la determinació dels responsables de la contaminació per nitrats a Osona explicada per Serrano et al. (2003). Mitjançant la determinació de l’isòtop pesat del nitrogen de la molècula de nitrat (15N-NO3) es va poder determinar que el principal origen dels nitrats eren els adobs orgànics procedents dels purins. És cert que, tot i saber quin és el principal origen de la contaminació, continua sent complicat establir-ne els responsables concrets. Tot i així, aquesta dada optimitza la gestió de la contaminació per nitrats per part de l’administració i facilita saber cap a on s’han de dirigir els esforços. D’altra banda, els isòtops permeten discernir quin és el procés fisicoquímic que li ocorre a la molècula contaminant. La diferència de massa dels isòtops d’una molècula permet diferenciar si la molècula (que sol ser el contaminant objectiu) està patint un procés físic (normalment de transferència de matèria) o bé un procés químic o degradatiu (de destrucció de la molècula). Així, en un cas de contaminació d’una estació de servei podem saber si el contaminant objectiu està patint processos de degradació i, per tant, saber si s’està atenuant realment o si només són processos de dilució. En el cas que s’estigui atenuant, s’observa un canvi en la proporció de l’isòtop pesat respecte al lleuger. En cas que ens estiguem fixant en l’àtom de carboni de la molècula de l’MTBE (típicament present en casos de contaminació per benzina), observem que la proporció de l’isòtop pesat (13C-MTBE) respecte del lleuger (12C-MTBE) augmenta en el temps. En definitiva, aquest augment respon al fet que les reaccions biològiques ocorren més ràpidament en les fraccions lleugeres que no pas en les fraccions pesades, és a dir, els microorganismes prefereixen degradar abans els isòtops lleugers que no pas els pesats. Per altra banda, en cas que estiguéssim observant una dilució de la contaminació, com que no hi ha cap canvi molecular, la proporció entre els isòtops pesats i els lleugers romandria constant. Així doncs, l’ús dels isòtops estables és una bona eina que ens pot facilitar la gestió dels casos de contaminació tant d’origen difós com puntual i, per tant, poden contribuir al bon manteniment de les aigües subterrànies.

Paula Rodríguez-Escales

REFERÈNCIES

Agència Catalana de l’Aigua, 2010. Pla de gestió del districte de conca fluvial de Catalunya. Capítol 16.

Agència Catalana de l’Aigua, 2008. Restauració d’aqüífers contaminats per fonts d’origen puntual a Catalunya.

Agència de Residus de Catalunya, 2012. La gestión de los suelos contaminados en Cataluña. Tendencia en el tratamiento microbiológico de suelos y aguas contaminadas.

Fan, A.M., Steinberg, V.E., 1996. Health implications of nitrate and nitrite in drinking water: an update on methemoglobinemia occurrence and reproductive and development toxicity. Regul. Toxicol. Pharmacol., 23(1 Pt 1): 35-43.

Höring, H., Chapman, D., 2004. Nitrates and nitrites in drinking water. In: World Health Organization Drinkig Water Series.

Serrano J., Vitòria L., Soler A., Àvila A., 2003. L’ús de la isotopia del N per determinar l’origen de la contaminació per nitrats en les aigües subterrànies a Osona (Catalunya). Orsis 18, 29-38. Vitoria L.,

Otero, N., Soler, A., Canals, A., 2004. Fertilizer characterization: isotopic data (N, S, O, C and St). Environmental Sciente & Technology, 38, 3254-3262.

Published by Paula Rodríguez-Escales

Algu ha pensat en “Els isòtops estables: noves eines per a la gestió dels casos de contaminació d’aigües subterrànies

Deixa un comentari