La investigadora del Departamento de Química Analítica de la Universidad de Valladolid (UVa) María Concepción Carretero Rivera ha defendido el lunes, 18 de enero, su tesis doctoral titulada ‘Hidrogeoquímica de aguas subterráneas de un sector de la Cuenca del Duero con altos niveles de arsénico’. El trabajo profundiza en el origen y los mecanismos de dispersión del arsénico, un contaminante que la Organización Mundial de la Salud (OMS) sitúa entre las diez sustancias químicas más preocupantes para la salud pública, en los acuíferos de la comarca de Tierra de Pinares, que comprende zonas del norte de la provincia de Segovia, el sur de la provincia de Valladolid y el este de la provincia de Ávila. El trabajo ha sido dirigido por los profesores del Departamento de Química Analítica María del Sol Vega Alegre y Rafael Pardo Almudí.
Como explican los investigadores, la contaminación de las aguas subterráneas por arsénico y otros elementos tóxicos es una de las mayores amenazas sanitarias y medioambientales a las que se enfrenta la humanidad. Las aguas subterráneas son el único recurso hídrico en muchas regiones del planeta y se destinan tanto al consumo humano como a la agricultura y ganadería, por lo que su calidad debe ser cuidadosamente controlada. Aunque estos contaminantes pueden tener un origen antropogénico, en la gran mayoría de los acuíferos su origen es geogénico, es decir, producto de las interacciones agua-roca que provocan la lixiviación de minerales cuando se dan las condiciones químicas y físicas adecuadas.
Desde hace más de una década se conoce la presencia de niveles anormalmente elevados de arsénico y de otros elementos geogénicos tóxicos en aguas subterráneas de la margen sur de la Cuenca del Duero, siendo la comarca de Tierra de Pinares el área más afectada. “La necesidad de comprender el origen y mecanismos de dispersión del arsénico en los acuíferos afectados ha motivado el desarrollo de esta tesis doctoral", subrayan.
La contaminación de las aguas subterráneas por arsénico y otros elementos tóxicos es una de las mayores amenazas sanitarias y medioambientales a las que se enfrenta la humanidad
Para investigar la hidrogeoquímica de las aguas subterráneas, el equipo eligió un sector limitado de la comarca de Tierra de Pinares, entre los municipios segovianos de Mata de Cuéllar, Vallelado y San Cristóbal de Cuéllar, “que puede ser considerado representativo de toda la comarca debido a su funcionamiento hidrogeológico y a los usos del suelo y de los recursos hídricos", detallan. Los investigadores localizaron más de 80 puntos de muestreo que incluyeron pozos, sondeos y manantiales, y se tomaron datos en dos años consecutivos.
En concreto, analizaron más de 20 parámetros en las muestras de agua subterránea: pH, conductividad eléctrica, potencial eléctrico, temperatura, oxígeno disuelto, arsénico, vanadio, cationes y aniones mayoritarios, hierro y manganeso.
Distribución de arsénico muy variable
Como señalan, se han identificado dos acuíferos superficiales interconectados hidráulicamente, el acuífero aluvial (con aguas predominantemente sulfatadas cálcico-magnésicas) y el acuífero carbonatado (aguas bicarbonatadas cálcico-magnésicas). Por debajo, un tercer acuífero detrítico profundo (aguas bicarbonatadas sódicas) con aguas alcalinas y un ligero carácter termal.
Los resultados obtenidos revelan que la distribución de arsénico en las aguas subterráneas del área de estudio es muy variable. “En más del 80 por ciento de las muestras de agua subterránea pertenecientes a los acuíferos aluvial y detrítico profundo se han encontrado concentraciones de arsénico superiores al nivel máximo tolerado para aguas destinadas al consumo humano (10 microgramos por litro), mientras que en el acuífero carbonatado las concentraciones de arsénico fueron inferiores a este valor". Del mismo modo, destaca que el 9 por ciento de las muestras analizadas superaron los 200 microgramos por litro de arsénico, todas ellas del acuífero aluvial.
Estudio de materiales sedimentarios
El equipo científico subraya que el estudio de la distribución de arsénico en los materiales sedimentarios “puede ayudar a comprender las fuentes y los mecanismos de movilización del arsénico". Así, tomaron 57 muestras, entre 600 y 850 metros de altitud, en las que se analizaron 35 parámetros geoquímicos y mineralógicos.
La distribución de arsénico en las aguas subterráneas del área de estudio es muy variable
En este sentido, “la concentración media de arsénico en los sedimentos analizados fue 15 miligramos por kilogramo, aunque los valores varían de forma significativa de un estrato a otro". Por otro lado, “la composición mineralógica de los materiales sedimentarios de la zona influye en la retención del arsénico, que está asociado preferentemente a los filosilicatos (arcillas), minerales abundantes en la zona y con elevada capacidad de intercambio iónico", apuntan.
Los investigadores consideran que las altas concentraciones de arsénico en los acuíferos aluvial y detrítico profundo pueden estar causadas por diferentes mecanismos de movilización. De esta forma, la creciente salinización de las aguas subterráneas del acuífero aluvial causada por procesos naturales de disolución de minerales (yesos y carbonatos, principalmente) y por las prácticas agrícolas (empleo de fertilizantes y sobreexplotación del acuífero), “parecen estar provocando la liberación de arseniato por intercambio iónico competitivo". Finalmente, en el caso del acuífero detrítico profundo, el mecanismo de movilización de arsénico parece ser, a juicio de los investigadores, “la desorción competitiva de arseniato en aguas alcalinas causada por el ión hidróxido".
Difusión de resultados en revistas y congresos
En el marco de esta línea de investigación, el equipo ha publicado diversos artículos como el titulado ‘Los minerales de la arcilla y el arsénico en los acuíferos de la Tierra de Pinares, Valladolid’ en la Revista de la Sociedad Española de Mineralogía (2009), e ‘Hidrogeología de los acuíferos de la zona Vallelado-Mata de Cuellar (Segovia) afectados por altos contenidos en arsénico’ y ‘Posible origen y dispersión de arsénico en los acuíferos de la zona Vallelado-Mata de Cuellar (Segovia)’, en la publicación Hidrogeología y recursos hidráulicos(2004). Asimismo, los resultados de estos trabajos se han difundido a través de comunicaciones en siete congresos y encuentros científicos nacionales e internacionales.
La defensa de la tesis doctoral, enmarcada en el Programa de Doctorado ‘Química Analítica Aplicada: Contaminación y Medio Ambiente’, se ha realizado en la Sala de Grados II de la Facultad de Ciencias de la UVa. Asimismo, el Tribunal ha estado formado por Enrique Barrado Esteban (Universidad de Valladolid), Elena Giménez Forcada (IGME, Unidad de Salamanca), Romà Tauler Ferrer (CSIC-IDAEA, Barcelona), José Manuel Andrade Garda (Universidad de A Coruña) y Arsenio Muñoz de la Peña Castillo (U. de Extremadura).
