Datación radiocarbónica de aguas subterráneas: Concepto y aplicaciones prácticas

  • La datación por radiocarbono se puede utilizar para controlar el exceso de bombeo de un acuífero.
  • Se recomienda la datación anual o bianual de aguas subterráneas.
Water Well

La aplicación de la datación por radiocarbono para el análisis de las aguas subterráneas ofrece una técnica con la que predecir el exceso de bombeo de un acuífero antes de que sea contaminado o sobreexplotado (véase un ejemplo de estudio “Contaminación y recuperación de contaminación de aguas subterráneas” en PDF).

La datación por radiocarbono de aguas subterráneas se utiliza en combinación con las mediciones principales de los análisis hidrológicos y químicos clásicos. La datación por radiocarbono producirá los mejores resultados cuando se trate de mediciones múltiples o cuando las muestras sean recolectadas de manera secuencial. Los datos más útiles proceden de esas comparaciones y no de las edades absolutas.

En el caso de múltiples mediciones, las edades aparentes de aguas subterráneas sacadas de bombas que se encuentran a diferentes distancias del afloramiento del acuífero podrían ser un medio con el que verificar la velocidad del flujo, y para señalar situaciones de bombeo excesivo. En el caso de tomar muestras de manera secuencial en un pozo en particular cada seis o doce meses, cualquier cambio en la edad aparente del agua se representa frente al tiempo. En particular, si la edad del agua es cada vez más joven con el tiempo, por lo general se debe a una reducción de las capas más superficiales de agua. La datación por radiocarbono tiene el potencial de dar aviso previo de la contaminación inminente en las capas superficiales del agua.

Datación radiocarbónica de aguas subterráneas

La datación por radiocarbono de aguas subterráneas ofrece indicaciones sobre cuándo una masa de agua pierde el contacto con la atmósfera, es decir, cuándo pasó a ser subterránea. Sin embargo, hay incertidumbres presentes en el cálculo del porcentaje de especies de carbonato que se originaron de plantas vivas en el afloramiento del acuífero y la atmosfera en comparación con el añadido por antiguos depósitos carbonosos en la matriz del acuífero. Por esta razón, la datación por radiocarbono de aguas subterráneas es más útil cuando se toman muestras repetidamente. En este caso, la obtención de edades absolutas con sus consecuentes incertidumbres no son los números primarios utilizados en las interpretaciones del sitio. Las edades aparentes sin corregir son las cifras principales: se utilizan para comparar otras edades aparentes en el estudio. Esto evitaría en gran medida la incertidumbre de la corrección. En todos los casos, los datos más útiles provienen de esas comparaciones y no de las edades absolutas. Además, las edades aparentes no corregidas pueden ser interpretadas como edades máximas, es decir, la edad real del agua subterránea es igual o inferior a la edad aparente.

Mediante la extracción de los carbonatos de agua para la datación por radiocarbono, las mediciones pueden proporcionar información sobre la recarga de los depósitos subterráneos así como sobre las direcciones de flujo y de las tasas. Esto es válido para muestras de 10 años a 40.000 años de edad.

El agua superficial y el agua de la lluvia que se infiltran en el suelo contienen pequeñas cantidades de dióxido de carbono extraído del aire. Una vez que deja la atmosfera, el agua entra en contacto con el aire del suelo, donde la presión parcial del dióxido de carbono generado por la vegetación (raíz-respiración) es mucho mayor. El contenido de radiocarbono de estas fuentes es el denominado nivel “moderno” y se utiliza como referencia en los cálculos de edad. En promedio, se pueden tomar muestras de veinte a más de sesenta pozos en un acuífero. Las muestras de menos de diez pozos no representan un estudio adecuado, y en estos casos la interpretación de las edades será, a menudo, ambigua.

En el caso de los acuíferos que contienen carbono fósil, tales como la turba o el carbono marrón, la datación por radiocarbono puede dar resultados ambiguos y estos acuíferos no deben ser estudiados con esta técnica de datación. El agua obtenida de manantiales de superficie puede proporcionar “edades” aparentes útiles, pero inevitablemente hay un problema con la corrección de dilución de carbono debido a que un efecto de isótopo grande puede ser generado cuando el dióxido de carbono bajo presión en el agua burbujea hacia fuera. En ese caso, la “mejor edad estimada” no puede ser calculada.

La Predicción de la contaminación en acuíferos y los límites de la explotación

A medida que aumenta la densidad de población, la demanda de un acuífero se incrementará de manera exponencial. El desarrollo excesivo puede conllevar un suministro limitado que termine por afectar principalmente a los distritos más alejados de las zonas de recarga de los acuíferos.

Como las tierras infrautilizadas suelen rodear zonas pobladas, el desarrollo inmobiliario e industrial se extiende en direcciones que reflejan el mayor rendimiento comercial. Sin embargo, si las áreas en desarrollo invaden la zona de recarga, los nuevos pozos perforados para satisfacer las demandas consecuentes podrían generar escasez si el bombeo excede a la recarga.

La supervisión periódica de la edad radiocarbónica del agua del sistema de pozos de un distrito ofrece evidencia empírica para percibir la explotación excesiva antes de que esté fuera de control. Una vez que las residencias o industrias se han establecido, es muy difícil limitar el suministro de agua. La datación por radiocarbono del agua proporciona un mecanismo para monitorear, entender y controlar la explotación del acuífero.

groundwater ages

Figura 1 – Las edades de radiocarbono de las aguas subterránea en función de la distancia del afloramiento del acuífero. Este caso ilustrativo muestra curvas laminares de flujo de agua subterránea con tres tasas de bombeo situadas a diferentes distancias del limite del afloramiento. El último pozo tiene exceso de bombeo y esta sacando agua por debajo de los niveles superficiales.

Monitoreo del contenido de radiocarbono de aguas subterráneas

El control del contenido de radiocarbono de un pozo en base al tiempo puede revelar tanto la estabilidad de las fuentes originales, así como sus cambios. Las edades más jóvenes de radiocarbono del agua cada año, indica que aguas más jóvenes están siendo atraídas desde arriba. Esto puede deberse, por ejemplo, a la sobreexplotación del pozo o por la ampliación de perforaciones de pozos en otras áreas. En ambos casos, indica que eventualmente aguas superficiales contaminadas podrían entrar en el sistema de abastecimiento de agua potable.

radiocarbon age of groundwater

Figura 2 – La edad de radiocarbono de aguas subterráneas de un pozo individual con muestras tomadas anualmente. En este caso ilustrativo, un sistema nuevo de bombeo fue iniciado en este pozo en 1995, aumentando sustancialmente la velocidad de bombeo en esta área. La datación por radiocarbono debe continuar para ver si hay una indicación de aumento de agua poco profunda llevada hacia abajo o si la curva se aplana antes de que el agua de la superficie comience a introducirse.

El uso del método de datación por radiocarbono es más efectivo con el muestreo anual o bianual de pozos individuales. Los valores obtenidos se comparan con los de años anteriores. La situación más deseable es cuando las edades de radiocarbono de muestras de aguas secuencialmente muestreadas (cada seis o doce meses) de un pozo particular, permanece la misma en el correr de los años.

Desde que radiocarbono existe naturalmente en las aguas subterráneas, esta determinación es hecha sin ningún tipo de adiciones al acuífero. Además, la determinación es hecha antes de que la contaminación entre en el suministro. Esto tiene fuertes implicaciones económicas y ambientales para el manejo de los recursos hídricos dentro y entre los distritos.

Una amplia discusión sobre la datación de las aguas subterráneas, incluyendo cálculos de la edad radiocarbonica, puede ser encontrada a continuación.

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