Transporte de contaminantes

Jun-12

Transporte de contaminantes 
Cuando un contaminante entra en el agua subterránea, normalmente en disolución, se 
producen varios procesos complejos. Para su estudio, debemos distinguir dos posibles 
situaciones, que suponen dos grupos de procesos: 
 No existe ningún tipo de interacción con el medio geológico. El contaminante se mueve arrastrado por el flujo subterráneo, si existe. En este supuesto estudiaremos la 
advección, la difusión y la dispersión. Hablamos de contaminantes (o solutos) no 
reactivos o conservativos. Este sería el caso del cloruro o del Tritio. 
 Se producen interacciones entre las sustancias contenidas en el agua y el medio 
geológico: adsorción, precipitación o disolución, diversas reacciones químicas,... Se habla de solutos reactivos. Evidentemente, la comprensión del fenómeno resultará 
más compleja que en el caso anterior, ya que habrá que considerar conjuntamente 
estos procesos reactivos con los citados en el punto anterior. 
La aplicación de estos conceptos y ecuaciones a un caso real puede hacerse manualmente sólo para pequeños problemas y considerando aisladamente algunos de los procesos involucrados. Para el estudio de 
un caso real es necesaria la utilización de un modelo de transporte en ordenador1.  
Los modelos de transporte deben ejecutarse junto con un modelo de flujo (generalmente MODFLOW). El 
modelo de flujo actúa primero para resolver y conocer la estructura tridimensional del flujo subterráneo y su evolución temporal, si trabajamos en régimen variable. Sobre ese conocimiento del flujo, el modelo de 
transporte efectúa sus cálculos en base a conceptos y ecuaciones que veremos a continuación. 

Advección 
La advección es el arrastre de la sustancia 
contaminante por el agua. Si sólo existiera este 
proceso, el contaminante viajaría a la misma 
velocidad que el agua y la extensión ocupada por el 
contaminante sería constante (figura 1).  
La advección simplemente transporta las sustancias contaminantes. En un medio poroso, el 
Fig 1.- Si se produjera sólo advección
flujo de masa a través de una sección unidad 
perpendicular al flujo es igual a: 
J = me . C . v 
(1) 
Siendo:   J = flujo de masa, por unidad de sección y por unidad de tiempo 
me = porosidad eficaz 
C = concentración 
v = velocidad lineal media (= velocidad Darcy / me)                                                  
 MT3D, MT3DMS. Dominio público. Se denominó MT3D hasta 1998, y MT3DMS a partir de esa fecha.  
MT3D99. (http://www.sspa.com/software/mt3d.html )Versión de pago de MT3DMS con más opciones. 
RT3D. (http://bioprocess.pnnl.gov/) Modelo de transporte  reactivo multi‐especies. Programa gratuito.  PHT3D (http://www.pht3d.org/) Modelo de transporte  reactivo multicomponentes en medio saturado. 
Incluye MT3DMS y PHREEQC‐2 (modelización de reacciones químicas) 
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F. Javier Sánchez San Román‐‐‐‐ Dpto. Geología, Universidad de Salamanca (España) 

http://hidrologia.usal.es 

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Ejemplo: En un medio poroso con una conductividad hidráulica K= 8 m/día, porosidad 
eficaz me = 0,20 y gradiente hidráulico = 0,03, calcular el flujo de masa por advección de una sustancia contenida en el medio con una concentración de 0,5 g/L. 
Solución: 
Velocidad  Darcy = K ∙ gradiente = 8 ∙ 0,03 =0,24 /dia   
v  = velocidad Darcy / me = 0,24 / 0,20 = 1,20 m/dia 
 J = 0,20 ∙ 500 g/m3 ∙ 1,20  m/dia = 120 g/m2 /día    (flujo de masa por m2 de sección) 

Difusión  
Si en un medio sin flujo depositamos una 
gota de contaminante en un punto y observamos un tiempo después, el punto inicial se ha 
ampliado y difuminado (figura 2): 
 
Las moléculas de la sustancia disuelta en el 
Fig 2.- Difusión
agua se mueven de los puntos de mayor 
concentración hacia los de menor concentración. 
Este proceso se denomina difusión molecular o simplemente difusión y se produce a causa ...