La sobreexplotación es el proceso de extracción de agua subterránea más allá del rendimiento de equilibrio de un acuífero . El agua subterránea es una de las mayores fuentes de agua dulce y se encuentra bajo tierra. La causa principal del agotamiento de las aguas subterráneas es el bombeo excesivo de agua subterránea desde los acuíferos subterráneos. La recarga insuficiente puede provocar el agotamiento, lo que reduce la utilidad del acuífero para los seres humanos. El agotamiento también puede tener impactos en el medio ambiente que rodea al acuífero, como la compresión del suelo y el hundimiento del terreno , el cambio climático local, los cambios en la química del suelo y otros deterioros del medio ambiente local.
Existen dos tipos de rendimientos: el rendimiento seguro y el rendimiento sostenible . El rendimiento seguro es la cantidad de agua subterránea que se puede extraer durante un período de tiempo sin exceder la tasa de recarga a largo plazo ni afectar la integridad del acuífero. [2] [3] El rendimiento sostenible es la cantidad de extracción de agua que se puede sostener indefinidamente sin impactos hidrológicos negativos, teniendo en cuenta tanto la tasa de recarga como los impactos en las aguas superficiales . [4]
Existen dos tipos de acuíferos: confinados y no confinados. En los acuíferos confinados hay una capa superior llamada acuitardo , que contiene materiales impermeables a través de los cuales no se puede extraer agua subterránea. En los acuíferos no confinados no hay acuitardo y el agua subterránea se puede extraer libremente de la superficie. Extraer agua subterránea de los acuíferos no confinados es como tomar prestada el agua: hay que recargarla a un ritmo adecuado. La recarga puede producirse mediante recarga artificial y recarga natural. [5]
Cuando se extrae agua subterránea de un acuífero, se crea un cono de depresión alrededor del pozo . A medida que continúa la extracción de agua, el cono aumenta de radio. Extraer demasiada agua (sobreextracción) puede provocar impactos negativos, como una caída del nivel freático , hundimiento del terreno y pérdida de agua superficial que llega a los arroyos. En casos extremos, el suministro de agua que recarga naturalmente el acuífero se extrae directamente de arroyos y ríos, lo que reduce sus niveles de agua. Esto afecta a la vida silvestre, así como a los humanos que podrían estar utilizando el agua para otros fines. [5]
El proceso natural de recarga de los acuíferos se produce mediante la percolación de las aguas superficiales. Un acuífero puede recargarse artificialmente, por ejemplo, bombeando agua recuperada de proyectos de gestión de aguas residuales directamente al acuífero. Un ejemplo de ello es el Distrito de Aguas del Condado de Orange en California . [6] Esta organización toma las aguas residuales, las trata hasta un nivel adecuado y luego las bombea sistemáticamente de nuevo a los acuíferos para recargarlas artificialmente.
Dado que cada cuenca de agua subterránea se recarga a un ritmo diferente según las precipitaciones , la cubierta vegetal y las prácticas de conservación del suelo , la cantidad de agua subterránea que se puede bombear de forma segura varía mucho entre las regiones del mundo e incluso dentro de las provincias. Algunos acuíferos requieren mucho tiempo para recargarse y, por lo tanto, la sobreexplotación puede secar efectivamente ciertos suministros de agua subterránea . La subsidencia se produce cuando se extrae agua subterránea en exceso de rocas que soportan más peso cuando están saturadas. Esto puede conducir a una reducción de la capacidad del acuífero. [7]
Los cambios en la disponibilidad de agua dulce se deben a actividades naturales y humanas (junto con el cambio climático ) que interfieren en los patrones de recarga de las aguas subterráneas. Una de las principales actividades antropogénicas que provocan el agotamiento de las aguas subterráneas es el riego . Aproximadamente el 40% del riego mundial se sustenta en aguas subterráneas, y el riego es la actividad principal que causa la pérdida de almacenamiento de agua subterránea en los EE. UU. [8]
Esta clasificación se basa en la cantidad de agua subterránea que cada país utiliza para la agricultura. Este problema está adquiriendo importancia en los Estados Unidos (sobre todo en California), pero ha sido un problema persistente en otras partes del mundo, como se documentó en Punjab , India, en 1987. [10]
En los Estados Unidos, se estima que durante el siglo XX se agotaron unos 800 km3 de aguas subterráneas. [ 8] El desarrollo de las ciudades y otras áreas de uso altamente concentrado del agua ha creado una presión sobre los recursos de aguas subterráneas. En los escenarios posteriores al desarrollo, las interacciones entre las aguas superficiales y subterráneas se reducen; hay menos mezcla entre la superficie y el subsuelo ( interflujo ), lo que conduce a un agotamiento de los niveles freáticos. [11]
Las tasas de recarga de las aguas subterráneas también se ven afectadas por el aumento de las temperaturas, que incrementa la evaporación y la transpiración superficial, lo que resulta en una disminución del contenido de agua del suelo. [12] Los cambios antropogénicos en el almacenamiento de agua subterránea, como el bombeo excesivo y el agotamiento de los niveles freáticos combinados con el cambio climático, remodelan efectivamente la hidrosfera e impactan los ecosistemas que dependen del agua subterránea. [13]
Según un informe de 2013 del hidrólogo investigador Leonard F. Konikow [14] del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), el agotamiento del acuífero Ogallala entre 2001 y 2008 es de aproximadamente el 32% del agotamiento acumulado durante todo el siglo XX. [14] En los Estados Unidos, los mayores usuarios de agua de los acuíferos incluyen el riego agrícola y la extracción de petróleo y carbón . [15] Según Konikow, "el agotamiento total acumulado de las aguas subterráneas en los Estados Unidos se aceleró a fines de la década de 1940 y continuó a un ritmo lineal casi constante hasta fines del siglo. Además de las consecuencias ambientales ampliamente reconocidas, el agotamiento de las aguas subterráneas también afecta negativamente la sostenibilidad a largo plazo de los suministros de agua subterránea para ayudar a satisfacer las necesidades de agua de la nación". [14]
Según otro estudio del USGS sobre las extracciones de agua de 66 acuíferos importantes de Estados Unidos, los tres usos más importantes del agua extraída de los acuíferos fueron el riego (68%), el suministro público de agua (19%) y el "autoabastecimiento industrial" (4%). El 8% restante de las extracciones de agua subterránea se destinó a "usos de autoabastecimiento doméstico, acuicultura , ganadería , minería y energía termoeléctrica ". [16]
La extracción de agua subterránea para su uso en el suministro de agua reduce el nivel freático general, el nivel en el que se encuentra el agua subterránea en una zona. La reducción del nivel freático puede disminuir el caudal de los ríos y reducir el nivel del agua en otros cuerpos de agua, como humedales y lagos. [17] En los sistemas kársticos, la extracción de agua subterránea a gran escala puede provocar sumideros o hundimientos relacionados con el agua subterránea. La sobreexplotación hace que la presión en los depósitos de piedra caliza se vuelva inestable y los sedimentos colapsen, creando un sumideros. [18] La sobreexplotación en las regiones costeras puede conducir a la reducción de la presión del agua en un acuífero, lo que permite la intrusión de agua salada. Si el agua salada contamina un acuífero de agua dulce, ese acuífero ya no puede usarse como una fuente confiable de agua dulce para asentamientos y ciudades. La recarga artificial puede devolver la presión del agua dulce para detener la intrusión de agua salada. Sin embargo, este método puede ser económicamente ineficiente y no estar disponible debido al alto costo del proceso. [18]
Cuando los acuíferos o los pozos de agua subterránea sufren una sobreexplotación, las concentraciones de sustancias químicas en el agua pueden cambiar. En las fuentes de agua subterránea se pueden encontrar sustancias químicas como calcio, magnesio, sodio, carbonato, bicarbonato, cloruro y sulfato. [19] Los cambios en la calidad del agua como resultado de la sobreexplotación pueden hacer que no sea apta para el consumo humano, lo que hace que las fuentes de agua subterránea no se puedan utilizar como fuente de agua potable. [19]
La sobreexplotación también puede afectar a los organismos que viven dentro de los acuíferos subterráneos, conocidos como stigobiontes . La pérdida de hábitat para estas criaturas debido a la sobreexplotación ha reducido la biodiversidad en ciertas áreas. [20]
Los impactos ambientales del sobregiro incluyen:
La sobreexplotación tiene consecuencias socioeconómicas debido a las desigualdades de costos que aumentan a medida que desciende el nivel freático . A medida que desciende el nivel freático, se requieren pozos más profundos para llegar al agua del acuífero. Esto no solo requiere la profundización de los pozos ya existentes, sino también la excavación de nuevos pozos. [22] Ambos procesos son costosos. Una investigación realizada en Punjab concluyó que el alto costo de la tecnología para mantener el acceso al agua perjudica más a los pequeños propietarios que a los grandes, porque estos últimos tienen más recursos “para invertir en tecnología”. [22] Por lo tanto, los pequeños propietarios, que tradicionalmente tienen un ingreso menor que los grandes, no pueden beneficiarse de la tecnología que permite un mayor acceso al agua. [22] Esto crea un ciclo de inequidad, ya que los pequeños propietarios que dependen de la agricultura tienen menos agua para regar sus tierras, lo que produce una menor producción de cultivos.
Además, la sobreexplotación tiene impactos socioeconómicos debido a las leyes de apropiación previa . Los derechos de apropiación previa declaran que la primera persona que use agua de una fuente de agua mantendrá el derecho al agua. Estos derechos resultan en desigualdades socioeconómicas ya que las empresas y/o los grandes terratenientes que tienen mayores ingresos pueden mantener sus derechos de agua. Mientras tanto, las nuevas empresas o los terratenientes más pequeños tienen menos acceso al agua, lo que resulta en una menor capacidad para obtener ganancias. [22] Debido a esta desigualdad, los pequeños agricultores en Punjab con menos derechos de agua tienden a cultivar maíz o arroz menos productivo; mientras tanto, los grandes terratenientes en Punjab pueden usar más tierra para el arroz porque tienen acceso al agua. [22]
Recarga artificial:
Dado que la recarga es la reposición natural de agua, la recarga artificial es la reposición de agua subterránea hecha por el hombre, aunque sólo haya una cantidad limitada de agua adecuada disponible para la reposición. [23]
Técnicas de conservación de agua:
Otras soluciones incluyen la implementación de técnicas de conservación de agua para disminuir el sobreuso. Estas incluyen mejorar la gobernanza para asegurar una gestión adecuada del agua, incentivar la conservación del agua, mejorar las técnicas agrícolas para asegurar que el uso del agua sea eficiente, cambiar las dietas a cultivos que requieran menos agua e invertir en infraestructura que utilice el agua de manera sustentable. [24] El estado de California ha implementado algunas técnicas de conservación de agua debido a las sequías en el estado. Algunas de sus técnicas incluyen prohibiciones sobre: 1) riego al aire libre que se ejecuta en las aceras u otras superficies duras que no absorben agua, 2) lavar vehículos con una manguera que no tenga una manija de cierre, 3) regar dentro de las 48 horas posteriores a un cuarto de pulgada de lluvia, y 4) regar el césped decorativo comercial/industrial. [25]
Incentivo a la conservación del agua:
Las técnicas que se utilizan en California en situaciones de emergencia son útiles, pero es importante que existan incentivos para aplicarlas. La ciudad de Spokane tiene un programa para incentivar los paisajes sostenibles llamado SpokaneScape. Este programa incentiva los paisajes que hacen un uso eficiente del agua ofreciendo a los propietarios de viviendas un crédito de hasta 500 dólares en su factura de servicios públicos si adaptan sus jardines a plantas que hacen un uso eficiente del agua. [26]
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