Vertidos hipersalinos en ecosistemas costeros
El Plan Hidrológico Nacional (Real Decreto Legislativo 2/2004, y posterior Ley11/2005, de 22 de junio)
Deroga el anterior PHN – Transvases
Apuesta por fuentes no convencionales (desalación)
Objetivo: duplicar hasta 980 Hm3/año la producción de agua desalada en el año 2010
Se desarrolla a través del Programa AQUA
27 desaladoras en el arco Mediterráneo
(ACUAMED), que, en su mayoría vierten el agua de rechazo al mar
¿Por qué estudiamos el vertido de
salmuera al mar?
El vertido de salmuera al océano,
¿Tiene un efecto regional ó local?
Volumen de agua evaporada cada día en el Mediterráneo
E x A = 6 x 10
14m
3/día
(A = 2.4x106km2)
Volumen de agua desalada
Ej. (Desaladora de Alicante) - 5x10
4m
3/día
Se deberían construir 100 millones de desaladoras como la de Alicante para que el volumen de agua desalada fuera el 1% de la evaporación neta en el
Mediterráneo
¡El efecto de verter agua de rechazo al mar es LOCAL!
¿Contaminamos al verter salmuera al mar?
Definimos el término “contaminación”
como … «la acción y el efecto de
introducir materias, o formas de energía, o
inducir condiciones en el agua que, de
modo directo o indirecto, impliquen una
alteración perjudicial de su calidad en
relación con los usos posteriores o con su
función ecológica» (Ley de Aguas)
¿Contaminamos al verter salmuera al mar?
Definimos el término “contaminación”
como … «la acción y el efecto de
introducir materias, o formas de energía, o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica» (Ley de Aguas)
) ( p m Lp
J = −
ψ
−ψ
τ π ψ = P − −
ψ = Potencial hídrico de una solución
P = Presión estática
π = Presión osmótica ∝ concentración de sales
τ = Presión matricial
¿Puede afectar la salmera al
ecosistema costero? ¿Y porqué?
La Posidonia Oceanica es sensible
Fanerógama marina, endémica del Mediterráneo
Ocupan grandes extensiones (‘Praderas’) entre los 0.5 y 30 m de profundidad
Beneficios para el ecosistema costero marino:
elevada producción primaria, control de erosión, mantenimiento de la biodiversidad, …
Tipificada como hábitat natural de interés
comunitario (LIC) dentro de la Directiva Europea de Hábitats
Especie adaptada a condiciones oligotróficas, con altos requerimientos de luz, y estenohalina (no vive en zonas con grandes oscilaciones de salinidad)
Emisor
Receptor Efecto = f (
L
distancia-L, …
dispersión del contaminante, … sensibilidad del receptor)
niveles de emisión, … niveles de
inmisión
Objetivos
¿A partir de qué niveles de salinidad se producen impactos negativos?
¿Cómo se comporta la salmuera en el mar, y porqué? ¿Cómo cuantificamos y describimos ese comportamiento?
¿Qué medidas se pueden adoptar, para evitar o minimizar las consecuencias negativas de los vertidos (alternativas de vertido)?
Casos de estudio
Recomendaciones en la literatura
Y en las próximas sesiones, analizaremos con mayor detalle el comportamiento de la
salmuera.
Estudio de los efectos de incrementos de salinidad sobre la fanerógama marina
Posidonia oceanica y su ecosistema, con el fin de prever y minimizar los impactos que pudieran causar los vertidos de aguas de rechazo de plantas desaladoras (2003)
Convenio de colaboración entre la Sociedad Estatal ACSegura, CEDEX, Univ. de Barcelona, CEAB (CSIC), Univ. de Alicante y Centro Oceanográfico de Murcia (2000)
Estudios de
sensibilidad de Posidonia Oceanica
Recomendaciones
sobre umbrales críticos
Se recomienda evitar el vertido en zonas con estos ecosistemas (o con otros potencialmente sensibles), siendo preferible que el vertido afecte a fondos de arenas carentes de vegetación.
en ningún punto de la pradera podrá superarse la salinidad de 38.5 psu en más del 25% de las observaciones
en ningún punto de la pradera la salinidad podrá superar 40 psu en más del 5% de las observaciones
Necesidad de hacer un seguimiento ambiental
Recomendaciones
sobre umbrales críticos
Se recomienda evitar el vertido en zonas con estos ecosistemas (o con otros potencialmente sensibles), siendo preferible que el vertido afecte a fondos de arenas carentes de vegetación.
en ningún punto de la pradera podrá superarse la salinidad de 38.5 psu en más del 25% de las observaciones
en ningún punto de la pradera la salinidad podrá superar 40 psu en más del 5% de las observaciones
Necesidad de hacer un seguimiento ambiental
Incógnitas más
allá de los estudios de sensibilidad
¿Cuales son los efectos de exposición crónica (i.e. dosis subletales)? El estudio del CEDEX examina sólo los efectos de la exposición a niveles de salinidad alta durante períodos cortos
Frecuencia de exposición
Interacción de la salinidad con otros factores como temperatura o luz
Los descriptores utilizados indican una
respuesta tardía al impacto: ¿Hay indicadores más sensibles que permitan detectar
condiciones subletales en fases tempranas?
¿Cómo se comporta la
salmuera una vez en el mar?
¡Se hunde y se dispersa!
La fuerza motriz es la flotabilidad
ρ0 = Densidad de referencia (1028 kg/m3) T0= Temp. de referencia (10 oC) S0= Salinidad de referencia (35 o/ooó psu)
α = Coeficiente de expansión térmica (1.7 x 10-4K-1) β = Coeficiente de ‘contracción’ salina (7.6 x 10-4)
{
1- (T -T ) (S-S )}
) ,
( ρ0 α 0 β 0
ρ S T = +
La flotabilidad es la fuerza neta (hacia arriba o abajo) que, debida a diferencias de densidad experimenta un elemento de fluido X de volumen unitario en otro fluido Y **= g∆
ρ
ρ ρ/
∆
′= g g
La gravedad reducida g’ (= flotabilidad por unidad de masa)
g’ (sal en agua dulce) ~2 x 10-1 m/s2
¿Cómo cuantificamos el grado de mezcla entre el vertido y el fluido ambiente?
V
e, C
eV
a+V
eC C C
C C
S C
ea C a e
a
≈
→0−
= −
e e a
V V S V +
=
C
aDILUCIÓN
1 0
1 C / C
S =
2 0
2 C / C
S = C0
C1
C2
S = Q /Q
S
1< S
2<S
3…
Ejemplos
de seguimiento ambiental
Desaladora de Jávea (Alicante)
J.L. Sánchez-Lizaso, et al. (2004) V Congreso Nacional AEDYR -Qmax= 26800 m3/día -Canal de 700 m -Dilución inicial 4:1
Salinidad vertido: 44psu -16 difusores
Fuente: J.L. Sánchez Lizaso
300 m
Desaladora de Alicante
Y. Fernández-Torquemada, J.L. Sánchez-Lizaso, J.M. González-Correa, Desalination 182 (2005) 395–402
- Qmax= 50000 m3/día -Vertido = 75000 m3/día - Salinidad vertido: 68psu - Canal en superficie J.L. Sánchez Lizaso
38,8
38.4 4km
Abril, 2004
Alternativas de vertido que minimizan el impacto
Jose Manuel Ruiz Fernández (2005), Ingeniería y Territorio No. 72.
Ubicación
¡Se necesitan cartografías precisas de hábitats sensibles!
Playa de la Raja:
Punto de vertido propuesto para desaladora de Bahía
de Mazarrón – Murcia)
Y si falla la ubicación …
Maximizar la dilución inicial del vertido:
mezcla previa/ difusores
Vertido en infraestructuras ya existentes:
puertos, canales, ramblas, … (p.e.
desaladora de Carboneras – aprovecha los emisarios de salida del agua de
refrigeración de una central térmica)
Combinación de alternativas (p.e.
desaladora de Jávea utiliza difusores, mezcla previa y canal artificial)
Conducciones (emisarios)
Emisarios submarinos
Ej. San Pedro del Pinatar, Murcia (5km)
Incrementan el riesgo ambiental (rotura accidental)
En zonas con pendiente continental alta
Maximizar la tasa de difusión inicial mediante el diseño adecuado de difusores (ej. Orientación de los difusores a 45º en relación al fondo, ó velocidades mínimas de salida de 3 m/s)
Localización en zonas con corrientes y no protegidas
Utilización difusores múltiples dispuestos a lo largo de 50-100 m, al final del emisario
En cualquier caso se necesitan (1) estudios previos del medio costero y (2) usar ecuaciones/ software con soporte oficial (ej. CORMIX).
