Aprovechamiento sostenible de los recursos de aguas subterráneas a través de la hidrología isotópica

Los recursos de agua dulce son mucho más complejos de lo que parece a simple vista. Mientras que el agua dulce es visible en forma de ríos, lagos y glaciares, los recursos de agua dulce subterránea, ocultos bajo la superficie terrestre, a menudo pasan inadvertidos.

Las aguas subterráneas se encuentran en espacios dentro del suelo, la arena y la roca, y se almacenan en acuíferos, por los que circulan lentamente. Representan el 99 % del agua dulce de la Tierra y, según la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO), de ellas depende casi la mitad de la población urbana del mundo. Se prevé que esta dependencia de las aguas subterráneas aumentará a la luz de los efectos del cambio climático.

La volatilidad del régimen de lluvias y la frecuencia de fenómenos meteorológicos extremos, así como los desafíos que plantean la contaminación y la agricultura intensiva, afectan a la distribución y disponibilidad de los recursos hídricos, explica Yuliya Vystavna, especialista en hidrología isotópica del OIEA. Esto es especialmente pertinente en las regiones áridas y semiáridas de África que sufren altos índices de evaporación, escasas precipitaciones y dependen en gran medida de los recursos hídricos subterráneos. “Para hacer frente a estos desafíos y a la escasez de agua debemos conocer los recursos hídricos y gestionarlos de forma sostenible”, añade.

Descubrir las características de las aguas subterráneas

El norte de África, donde se encuentra el desierto del Sáhara, es una de las regiones más secas del planeta. Túnez, situada en la parte más septentrional del continente africano, sufre la variabilidad de las precipitaciones y figura entre los países con menos recursos hídricos del Mediterráneo, según Rim Trabelsi, Director del Departamento de Ingeniería Geológica y miembro del Laboratorio Tunecino de Radioanálisis y Medio Ambiente (LARAE) de la Escuela Nacional de Ingeniería de Sfax (ENIS). “Por esa razón, las aguas subterráneas son realmente el recurso más fiable para el desarrollo sostenible de Túnez y la población depende cada vez más de las existencias de aguas subterráneas”.

El mayor uso de aguas subterráneas ha puesto de manifiesto la necesidad de comprender mejor los vínculos entre la recarga y la descarga de las aguas subterráneas, es decir, el movimiento de las aguas superficiales a las subterráneas y viceversa. “La gestión de las aguas subterráneas es cada vez más importante debido a la variabilidad del clima, que provoca el descenso del nivel de las aguas subterráneas a lo largo del año, y a los riesgos para la calidad que se derivan de la contaminación por nitratos o la salinización por intrusión de agua marina”, señala el Sr. Trabelsi.

A partir del estudio de los isótopos del agua los científicos pueden dar orientaciones acerca de cómo proteger y gestionar este recurso. El origen, el movimiento, la calidad y la edad del agua, así como las fuentes de contaminación, se determinan a partir de la cantidad de isótopos estables naturales del agua y de otras sustancias. La edad del agua, medida por la concentración de isótopos específicos, por ejemplo, puede oscilar entre meses y millones de años. La edad de las aguas subterráneas es clave para predecir la presencia de contaminantes y comprender la velocidad a la que los acuíferos se reponen.

Las aguas subterráneas “jóvenes” pueden reponerse con aguas superficiales procedentes de las precipitaciones, pero también pueden verse afectadas por la contaminación y las condiciones climáticas cambiantes, explicó el Sr. Trabelsi. Asimismo, las aguas subterráneas “antiguas”, que tardan mucho más en reponerse, tienen menos probabilidades de verse contaminadas o afectadas por los cambios climáticos.

Aumento de la capacidad analítica

Al igual que sucede en muchos campos científicos, la aplicación de herramientas y análisis de hidrología isotópica requiere la creación de capacidad.

Cuando Hamid Marah empezó a trabajar en la esfera de la gestión de los recursos hídricos en Marruecos en los años 90, había que enviar las muestras de agua a países de fuera de África para su análisis. No había laboratorios en África con capacidad para analizar composiciones de isótopos estables, explica el Sr. Marah, Director Científico del Centro Nacional de Energía, Ciencias y Tecnología Nucleares (CNESTEN) de Marruecos. “Gracias al apoyo del OIEA, a lo largo de los años se han mejorado las capacidades del continente y ahora tenemos varios laboratorios en África donde es posible analizar isótopos de forma fiable”.

A través del programa de cooperación técnica del OIEA y de proyectos coordinados de investigación, las herramientas de hidrología isotópica están alcanzando a toda África y permiten a los científicos aprovechar los recursos de aguas subterráneas de forma sostenible. En los últimos diez años, casi la mitad de los proyectos de adaptación al cambio climático del OIEA, incluidos los de gestión de recursos hídricos, se han llevado a cabo en África. Países como Marruecos y Túnez desempeñan un papel destacado en la aplicación de técnicas isotópicas en todo el continente y Oriente Medio.

Desde 2009, el LARAE y el CNESTEN son centros regionales designados por el AFRA, y en 2015 el CNESTEN se convirtió en centro colaborador del OIEA centrado en la evaluación y gestión de recursos hídricos. AFRA, sigla de Acuerdo de Cooperación Regional en África para la Investigación, el Desarrollo y la Capacitación en materia de Ciencias y Tecnología Nucleares, es un acuerdo intergubernamental creado por países africanos para reforzar y ampliar la contribución de la ciencia y la tecnología nucleares al desarrollo socioeconómico del continente africano. LARAE y CNESTEN capacitan con regularidad a científicos de toda África y Oriente Medio y han realizado miles de análisis isotópicos para estudios hidrológicos nacionales y proyectos apoyados por el OIEA, cuyo objetivo es abordar cuestiones de disponibilidad y calidad del agua relacionadas con acuíferos y cuencas.

En un estudio de 2020, por ejemplo, el LARAE analizó muestras de aguas subterráneas de un acuífero del centro-oeste de Túnez para realizar mediciones químicas e isotópicas. En las últimas décadas, la expansión y el desarrollo de la agricultura de regadío han agotado los recursos hídricos superficiales. A partir del estudio se determinó la idoneidad de las aguas subterráneas para consumo humano y riego, y se identificaron las fuentes de variación de la salinidad. El estudio, que contó con el apoyo del OIEA a través de un proyecto coordinado de investigación, se publicó en la revista Agriculture, Ecosystems & Environment en junio de 2021.

En el Simposio Internacional sobre Hidrología Isotópica del OIEA, que se celebrará del 3 al 7 de julio de 2023 en Viena (Austria), habrá ocasión de aprender más sobre los recursos de aguas subterráneas y su papel en la adaptación al cambio climático y la mitigación de sus efectos.