¿Dónde se encuentra el agua dulce de la Tierra?

Aproximadamente el 3 % del agua de la Tierra es agua dulce. Es el agua que bebemos y usamos para bañarnos y regar nuestras granjas. Aparte del agua que fluye en lagos y ríos y el agua que está congelada en glaciares y casquetes polares, la mayor parte del agua dulce permanece oculta en acuíferos subterráneos.

En consecuencia para investigar la historia de vida del agua se requiere de la denominada hidrología isotópica, una rama de la ciencia nuclear que ayuda a comprender los vínculos entre los distintos recursos hídricos, en particular en el caso de las preciadas reservas de aguas subterráneas.

A partir de la marca isotópica, los científicos pueden determinar el origen, la edad, la calidad y la tasa de renovación de los recursos hídricos.

 

 

¿Por qué es importante el seguimiento del agua?

El acceso a agua potable salubre y fiable es un factor determinante para atender las necesidades de una población cada vez mayor y mantener la salud humana. El agua dulce también es fundamental para la producción sostenible de alimentos y energía, la industria y la protección ambiental.

En un contexto en que los recursos mundiales de agua dulce se están agotando más rápido de lo que se reponen, la hidrología isotópica es un valioso instrumento.

 

 

¿Cómo puede la hidrología isotópica proteger nuestros recursos hídricos?

La protección de los recursos hídricos es un objetivo importante para todos los países, especialmente ahora que los efectos del cambio climático se hacen cada vez más evidentes.

“La hidrología isotópica es un instrumento verdaderamente útil para que los países ayuden a proteger estos recursos, ya que nos proporciona una huella de la molécula de agua —afirma Jodie Miller, jefa de la sección de hidrología isotópica del OIEA—.

Una vez que tenemos esa huella, podemos entender mucho mejor el movimiento del agua entre los distintos recursos hídricos, ya sea entre ríos y lagos, o entre aguas superficiales y aguas subterráneas, por ejemplo.

Necesitamos saber cuánta agua hay en un determinado lugar y de dónde procede el agua para poder tomar medidas que protejan las vías por las que esta pasa de un recurso hídrico a otro”.

 

 

¿Qué son los isótopos?

Los isótopos son, como todo lo que vemos en el mundo, un tipo de átomo, la unidad más pequeña de materia que reúne todas las propiedades químicas de un elemento. Los isótopos son formas de un elemento químico que tienen propiedades específicas.

En la tabla periódica se pueden ver los diferentes elementos químicos.

Cada elemento se distingue por el número de protones, neutrones y electrones que posee. Los átomos de cada elemento químico tienen un número definido de protones y electrones, pero —he aquí la clave— no de neutrones, cuyo número puede variar.

Los átomos con igual número de protones pero distinto número de neutrones se denominan isótopos. Estos tienen casi las mismas propiedades químicas, pero distinta masa, por lo que sus propiedades físicas son diferentes.

Hay isótopos estables, que no emiten radiación, e isótopos inestables, que sí son radiactivos y reciben el nombre de radioisótopos.

 

 

¿Cómo pueden ayudar los isótopos estables y los radioisótopos a rastrear el agua?

Bob Kalin, Profesor de Ingeniería Ambiental para la Sostenibilidad de la Universidad de Strathclyde, en Glasgow (Escocia), explica: “Los isótopos estables cambian debido a procesos físicos que tienen lugar en la naturaleza. Por ejemplo, cuando el agua de mar se evapora y forma nubes, cambian los isótopos estables.

Si lo que queremos es averiguar de dónde procede el agua, es decir, si se ha originado en el océano, ha caído en forma de precipitación sobre una montaña y ha llegado a un río, entonces podemos utilizar los isótopos estables. Pero no sabemos cuánto tiempo ha tardado en hacer todo eso. Y aquí es donde los radioisótopos nos ofrecen una excelente solución, pues a través de su decaimiento natural a lo largo del tiempo nos pueden dar pistas sobre la duración del proceso.

¿Cuánto tardó el agua en llegar desde la cima de la montaña hasta mi pozo? Los radioisótopos pueden darnos la respuesta. Podemos examinar aguas muy antiguas y averiguar su edad utilizando los decaimientos radiactivos”.

 

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¿Por qué necesitamos saber la edad del agua?

“Hay algunos lugares en el mundo en los que no entra agua nueva en la tierra desde hace miles de años —explica el Profesor—. Como cualquier otra materia prima, esta agua no es renovable.

Por lo tanto, si empezamos a extraer del suelo mucha agua subterránea antigua y esta no se repone, básicamente estaremos vaciando el depósito de agua que se encuentra bajo la superficie.

Conociendo la velocidad a la que entra el agua y a la que se desplaza, así como la extensión y la edad de un acuífero, podríamos determinar la cantidad de agua que este contiene y en función de eso podríamos gestionar los recursos hídricos de forma mucho más eficaz”.

¿Qué son las firmas isotópicas?

“Cada molécula de agua tiene una firma. El agua se va moviendo a la vez que adquiere muchas formas diferentes: puede ser hielo, nieve, lluvia o vapor.

La molécula de agua empieza su proceso en el océano con una firma isotópica. Esta firma cambia cuando la molécula se evapora y se transforma en vapor, vuelve a cambiar cuando el agua cae por primera vez en la tierra y, posteriormente, el vapor residual acaba teniendo una firma diferente cuando cae en forma de lluvia sobre una montaña.

Cada uno de estos procesos puede llegar a modificar las relaciones entre los isótopos pesados y los isótopos ligeros. Si bien cada uno de ellos tendrá una especie de huella dactilar única, la firma general del movimiento en cuestión es algo que podemos estudiar en todos los continentes y en todo el mundo”.

 

 

¿Cómo ayuda el OIEA a los países a utilizar la hidrología isotópica?

El OIEA fomenta la adquisición y la transferencia de conocimientos técnicos sobre el uso de la hidrología isotópica como instrumento eficaz para la gestión sostenible del agua. A través de su laboratorio de hidrología isotópica brinda asistencia y capacitación en materia de servicios analíticos.

El OIEA también está encabezando la labor de acrecentar la colaboración en el sector hídrico a través de su iniciativa Red Mundial de Laboratorios de Análisis del Agua (Red GloWAL).

Según explica Jodie Miller (OIEA), otra pieza fundamental del rompecabezas es la monitorización: “La monitorización es necesaria porque lo que no se monitoriza no se puede gestionar. En el OIEA contamos con un programa de monitorización de las precipitaciones al que llamamos red mundial sobre isótopos en la precipitación.

 

 

En funcionamiento desde 1960

Este programa lleva en funcionamiento desde 1960 y nos ayuda a comprender los cambios que se producen en la distribución de las precipitaciones y la transferencia de los distintos tipos de precipitación al sistema de aguas subterráneas. Entender las escalas temporales de la circulación de las aguas subterráneas es algo fundamental para saber si estamos extrayendo agua subterránea más rápido de lo que se está reponiendo”.

En los últimos años, especialistas en hidrología isotópica de la Argentina se han dedicado a recopilar e interpretar datos de dos regiones estratégicas con ayuda del OIEA. La idea es que los responsables de la formulación de políticas empleen esta información y diseñen modelos de gestión de las aguas (modelos hidrológicos) mejorados para estas regiones. El OIEA también ha ayudado a Bolivia a establecer su primer laboratorio de hidrología isotópica y en 2012 expertos del OIEA empezaron a capacitar a un grupo de científicos de este país en el uso de técnicas isotópicas para evaluar y determinar el origen, la edad, la vulnerabilidad a la contaminación, la circulación y las interacciones de los recursos hídricos, tanto superficiales como subterráneos.