El martes 22 de marzo de 2022 fue el Día Mundial del Agua, un día de conmemoración anual organizado por las Naciones Unidas para crear conciencia sobre la importancia del agua dulce y su protección como recurso. Para muchos en todo el mundo, el acceso al agua limpia es un privilegio y la administración equitativa es vital.

El tema de este año para el Día Mundial del Agua es el agua subterránea, que según el Servicio Geológico de los Estados Unidos «es agua que existe bajo tierra en zonas saturadas…[filling] los poros y fracturas en materiales del subsuelo como arena, grava y otras rocas”. El agua subterránea es un recurso valioso en todo el mundo, que sirve como fuente de agua limpia para beber y para la agricultura.

Los hidrólogos están estudiando las aguas subterráneas del mundo para comprender mejor cómo conservar y conservar este preciado recurso, y para celebrar el Día Mundial del Agua, estos son algunos de sus últimos hallazgos.

Uso de computadoras para identificar toxinas en efluentes mineros

El betún, mejor conocido como asfalto, es una forma de petróleo altamente viscosa. Los depósitos de betún, llamados arenas bituminosas, se encuentran en todo el mundo donde se han infiltrado la arena y la arcilla. La minería a cielo abierto es el principal método de extracción, en el que se trituran palas de arenas bituminosas y se mezclan con agua para separar el betún. Las aguas residuales que contienen sustancias químicas peligrosas resultantes de esta práctica pueden representar una amenaza para las aguas subterráneas, pero los investigadores de la Universidad de Columbia Británica han desarrollado una técnica de análisis robusta que utiliza el aprendizaje automático.

«Los métodos actuales requieren el uso de equipos costosos y pueden llevar días o semanas obtener resultados», dice Nicolás Peleato, profesor asistente de ingeniería civil en el campus de Obanagan de la Universidad de Columbia Británica. «Existe la necesidad de una forma rentable de monitorear estos cuerpos de agua con más frecuencia para proteger los ecosistemas públicos y acuáticos».

Dia Mundial del Agua
Las minas a cielo abierto producen efluentes mineros que pueden infiltrarse en los acuíferos locales. Crédito de la foto: Sebastian Pichler en Unsplash.

como en la cronica Diario de materiales peligrosos, el equipo de investigación de Peleato primero recolectó muestras de agua de un lago cercano para que sirvieran como control. Luego, el equipo determinó el compuesto químico de una muestra determinada mediante espectroscopia de fluorescencia, donde las longitudes de onda de la luz emitida por un compuesto se correlacionan con diferentes elementos y productos químicos. A partir de aquí, los investigadores entrenaron una red neuronal de algoritmos para buscar rastros de compuestos orgánicos tóxicos en el agua, como los que se encuentran en las minas a cielo abierto.

Este estudio sirve como prueba de concepto, y Peleato advierte que esta tecnología aún no es infalible y necesita una mayor evaluación con una muestra más grande.

El cambio climático está dificultando el acceso a los acuíferos alemanes

Como resultado del avance de la crisis climática, el acceso al agua está restringido. Con el aumento de las temperaturas, con periodos de calor particularmente pronunciados en los meses de verano, también aumenta la frecuencia de las sequías. El uso del agua durante un período de temperaturas elevadas puede resultar en una reducción de los rendimientos de los cultivos, un crecimiento atrofiado de los árboles en los bosques y un bajo caudal de los ríos a medida que el ciclo hidrológico local se corrige por sí mismo. En resumen, las sequías ejercen una gran presión sobre el uso del agua, incluso en las zonas del mundo con mayor seguridad hídrica.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe y del Instituto Federal de Geociencias y Recursos Naturales querían investigar la reacción de las aguas subterráneas alemanas al calentamiento global. publicación de su trabajo en comunicación de la naturalezael equipo de investigación analizó los datos del nivel del agua subterránea de 118 lugares diferentes en toda Alemania. Estos puntos de datos tenían un registro de niveles de agua subterránea de 15 a 67 años y cualquier brecha de datos se interpoló usando los datos ya disponibles en ese punto.

El equipo de investigación encontró una disminución general en los niveles de agua subterránea en todo el país en el escenario de «negocios como siempre», en el que las emisiones globales de CO2 no se reducen y el cambio climático continúa sin cesar. En escenarios con objetivos de reducción ambiciosos, el agua subterránea alemana también se hunde, pero en menor medida.

Los autores mencionan que su estudio se centra en gran medida en los acuíferos poco profundos, que se utilizan más comúnmente para el consumo humano de agua y casi exclusivamente para la flora silvestre en diferentes ecosistemas. Los resultados de este estudio dejan claro que los efectos del cambio climático en las aguas subterráneas pueden poner en grave peligro los medios de subsistencia de diversos grupos de población.

Cómo el agua subterránea podría compensar la escasez de agua en África

El agua subterránea es el depósito de agua dulce más grande de la tierra. Si bien estos acuíferos pueden volver a llenarse durante los períodos de precipitación, a algunos ecologistas les preocupa que, bajo un estrés cada vez mayor, los acuíferos del mundo puedan eventualmente secarse a medida que las poblaciones continúan creciendo. Pero África enfrenta una amenaza diferente. En África, las ciudades y comunidades a menudo dependen del agua superficial (lagos, ríos o embalses) o de la lluvia para satisfacer sus necesidades de agua.

Aunque esta agua es un recurso renovable, está delimitada geográficamente o es poco frecuente durante los períodos de sequía. Sin embargo, nuevas investigaciones en cartas de investigacion ambiental puede representar una nueva solución a este problema.

Los investigadores, dirigidos por Bridget Scanlon de la Universidad de Texas en la Escuela de Geociencias Jackson en Austin, examinaron el papel de los acuíferos de África en el equilibrio del estrés hídrico del continente. El grupo de Scanlon primero recopiló datos de los satélites GRACE de la NASA para rastrear el almacenamiento total de agua en los acuíferos de África durante los 18 años entre 2002 y 2020.

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Tendencias en el almacenamiento de agua de 5 acuíferos africanos. Crédito de la foto: Escuela Jackson de Geociencias

El equipo de Scanlon encontró que el suministro de agua a la mayoría de los acuíferos bajo África aumentó durante el período de estudio. Más específicamente, el este de África está plagado de condiciones húmedas durante El Niño, mientras que el sur de África experimenta sequías, y ocurre lo contrario durante La Niña. Curiosamente, a pesar de las condiciones de sequía en gran parte del continente, los acuíferos africanos aún han podido recuperarse por completo debido a las lluvias en el otro lado del continente.

«Podemos decir con mayor confianza que estos eventos de recarga están ocurriendo y que puede confiar en ellos a largo plazo», dijo Scanlon. «Entonces puedes esperar recibir ese impulso cada pocos años».

Este y otros trabajos informados aquí llaman la atención sobre un recurso valioso justo debajo de nuestros pies. Los hidrólogos descubren constantemente diferentes formas en que el agua subterránea está conectada con otros sistemas y dinámicas sociales, como el cambio climático, la minería y la escasez de agua. Debido a que los acuíferos son una fuente tan importante de agua potable para los humanos, conocimientos como estos ayudarán a los gobiernos y activistas a proteger mejor las aguas subterráneas de diversas amenazas.

Referencias:

María Claudia Rincón Remolina, et al., Aplicación de métodos de aprendizaje automático para la detección rápida basada en fluorescencia de ácidos nafténicos y fenol en aguas superficiales naturales, Journal of Hazardous Materials (2022), DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.128491

Andreas Wunsch, et al., Deep Learning muestra la caída de los niveles de agua subterránea en Alemania para 2100 debido al cambio climático, Nature Communications (2022), DOI: 10.1038/s41467-022-28770-2

Bridget R. Scanlon, et al., Enlaces entre el almacenamiento de agua GRACE, extremos hidrológicos y teleconexiones climáticas en grandes acuíferos africanos, Environmental Research Letters (2022), DOI: 10.1088/1748-9326/ac3bfc

Citas de Nicolás Peleato y Bridget Scanlon basadas en comunicados de prensa de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia.

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