MANTELLS FREÀTICS: CARACTERÍSTIQUES, COM ES FORMEN, CONTAMINACIÓ - MEDI AMBIENT - 2025

Els mantells freàtics són les capes d'aigua lliure que s'acumulen a terra a una determinada profunditat, saturant. És equivalent a nivell freàtic, capa freàtica, taula freàtica o napa freàtica, i pot ser la capa superior d'un aqüífer o tractar-se de el límit de la zona de saturació de terra.

En el cas d'aqüífer es refereix a aqüífers lliures, és a dir aquells que presenten una capa superior de terra permeable que permet la recàrrega. En aquestes condicions l'aigua a l'aqüífer es troba a pressió atmosfèrica i el nivell que aconsegueix s'anomena nivell freàtic o mantell freàtic.

Mantell freàtic. Font: Desireesil / Public domain

En un sòl saturat, el mantell freàtic correspon a el nivell que arriba a la capa saturada de terra. Igualment, el límit de profunditat a què comença aquesta capa de saturació es denomina nivell freàtic.

El mantell freàtic es forma quan l'aigua de pluja s'infiltra en el sòl ja determinada profunditat es troba amb una capa impermeable. A partir d'aquest punt l'aigua s'acumula aconseguint una altura definida per la quantitat d'aigua infiltrada i l'àrea coberta.

Els mantells freàtics són fonamentals per a la vida a la Terra, ja que proveeixen aigua a les plantes a través de les seves arrels. De la mateixa manera, els mantells freàtics són font d'aigua potable i de reg per a l'ésser humà, extraient mitjançant pous.

Les filtracions d'aigües negres i les deixalles industrials i miners són les principals causes de contaminació dels mantells freàtics. A l'igual que les activitats agrícoles i pecuàries, a causa de l'ús d'agroquímics en quantitats excessives.

Característiques de el mantell freàtic

El mantell freàtic pot referir-se a la zona de saturació de l'aigua a terra oa un aqüífer. En aquest sentit, es parla d'aqüífer quan la quantitat d'aigua lliure disponible permet el seu aprofitament mitjançant pous

Perquè s'estableixin els mantells freàtics s'han de formar diverses capes a terra:

Capa d'infiltració

Per sobre dels mantells freàtics es troba una capa de sòl o roca permeable que permet que l'aigua superficial s'infiltri. Les propietats permeables d'aquesta capa depenen de l'tipus de sòl i l'estructura geològica de l'àrea.

capa impermeable

L'aigua que s'infiltra ha de trobar un obstacle que impedeixi que segueixi el seu camí cap a baix, que és la presència d'una capa impermeable. La mateixa deté el descens de l'aigua infiltrada originant la seva acumulació i pot ser de roca o de sòl argilós.

Capa o zona de saturació

Una vegada detingut el seu descens, l'aigua comença a acumular-assolint un nivell o altura determinat, el qual estableix el nivell freàtic o mantell freàtic. Aquest procés pot ocórrer a l'saturar els porus de terra o per acumulació d'aigua lliure en espais oberts o porus de roques permeables.

Capa o zona de ventilació o vadosa

A l'arribar a l'altura corresponent que conforma el mantell o nivell freàtic, queda una zona desproveïda d'aigua lliure per sobre. Aquesta zona on els porus estan ocupats per aire, és la zona o capa vadosa o de ventilació.

No obstant això, en alguns casos el mantell freàtic arriba a un nivell superficial, és a dir la zona de saturació correspon a el nivell de terra com passa en zones de pantà.

Càrrega i descàrrega

D'altra banda, associat a la formació dels mantells freàtics hi ha el procés de càrrega i descàrrega de l'aigua:

L'alçada que assoleixen els mantells freàtics ve determinada per la relació entre la càrrega i la descàrrega d'aigua. En la mesura que l'aigua que alimenta per infiltració la capa de saturació sigui més gran, el mantell freàtic mantindrà o augmentarà el seu nivell.

Recàrrega de el mantell freàtic. Font: Surface_water_cycle.svg: Mwtoewsderivative work: Oxilium / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

A el mateix temps, si la pèrdua d'aigua de la capa de saturació és més gran que la recàrrega, el nivell freàtic o mantell freàtic disminuirà.

La càrrega d'aigua ve de la precipitació, sigui de manera directa o indirecta a partir d'l'aigua de cossos superficials com rius o llacs. Mentre que la descàrrega està determinada per factors com l'evaporació, la transpiració, les deus i l'extracció humana (pous, drenatges).

Com es formen els mantells freàtics?

L'aigua al sòl

El sòl és més o menys porós, depenent de la seva textura i estructura, sent la primera la proporció de sorra, argila i llim present. L'estructura té a veure amb els agregats o terrossos que es formen, la seva grandària, consistència, adherència i altres paràmetres.

La permeabilitat de terra és important, ja que determina la infiltració de l'aigua que cau o discorre des de la superfície fins a l'interior del mateix. Així, en un sòl sorrenc la permeabilitat és alta perquè les partícules de sorra deixen espais més grans entre si.

Mentre que en un sòl argilosos la permeabilitat serà menor pel fet que les argiles deixen pocs o cap espai a terra. Per tant, l'aigua aprofundirà verticalment tant com ho permeti la permeabilitat de l'substrat.

L'aigua arribés a major o menor profunditat depenent de les característiques de terra i de l'estructura geològica de l'àrea. Per tant, a l'trobar-se amb una capa argilosa o de roca impermeable cessarà el seu descens i s'acumularà generant una capa saturada d'aigua fins a cert nivell.

El desplaçament horitzontal és l'altra dimensió de la dinàmica de l'aigua a terra i depèn de la topografia de el terreny. En un sòl amb alt pendent, l'aigua que es filtra es mourà en direcció a aquesta per gravetat.

Posteriorment, s'acumula a partir de l'nivell o cota més baixa a la qual accedeix i aconsegueix major o menor nivell freàtic segons la quantitat d'aigua i de l'extensió de substrat que ocupi.

Aquest nivell dependrà de la quantitat d'aigua infiltrada i del seu desplaçament horitzontal, i determina el mantell freàtic o nivell freàtic.

aqüífer

Si l'aigua s'infiltra en un substrat molt porós, com sorra o pedra calcària i troba una capa impermeable, es forma un aqüífer. Si la capa superior d'aquest aqüífer és permeable, permetent que el mateix es recarregui directament, es tracta d'un aqüífer lliure.

Tipus d'aqüífers. Font: Aquifer it.svg: File: Aquifer en.svg: Hans Hillewaert (Lycaon) derivative work: Bramfabderivative work: Ortisa / Public domain

En aquest tipus d'aqüífers l'aigua està sotmesa a la pressió atmosfèrica i per tant el nivell que arriba està determinat per aquest factor. En aquestes condicions el nivell que aconsegueix el mantell d'aigua de l'aqüífer s'anomena mantell freàtic o nivell freàtic.

Els aqüífers tancats o confinats són aquells on l'aigua està tancada entre capes impermeables, amunt i avall. Per tant, l'aigua es veu sotmesa a pressió dins de l'aqüífer que és superior a la pressió ambiental.

A causa d'això, el nivell que assoleix l'aigua a l'obrir un pou en un aqüífer tancat, no és el nivell freàtic sinó el piezomètric. Sent aquest últim el nivell que assoleix l'aigua a l'deixar-la fluir, en aquest cas determinat per la pressió de l'aigua confinada (pressió hidrostàtica).

Ús de el mantell freàtic per l'ésser humà

El mantell o nivell freàtic és important com a font d'aigua tant per a les plantes com per a l'ésser humà. La presència d'un mantell freàtic a una profunditat adequada determina l'èxit de certs cultius i plantacions.

A el mateix temps, un mantell freàtic massa elevat vaig poder impedir el cultiu a causa de que causa asfíxia a les arrels. De la mateixa manera, el mantell freàtic en aqüífers és font d'aigua potable i per a reg, per a la extracció es construeixen pous.

Contaminació dels mantells freàtics

L'aigua subterrània es veu sotmesa a la intrusió d'agents contaminants que alteren la seva qualitat en termes de potabilitat. A més, aquestes aigües arriben ecosistemes aquàtics o contaminen a les plantes que l'absorbeixen, afectant la biodiversitat.

Contaminació de el mantell freàtic. Font: 570ajk / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Aquests contaminants poden provenir de fonts naturals, per exemple metalls pesants provinents de vetes de terra. D'aquesta manera, l'aigua subterrània pot contaminar-se per exemple amb arsènic o amb cadmi.

No obstant això, la major part de la contaminació dels mantells freàtics té la seva causa en l'ésser humà. La majoria de les activitats humanes generen contaminants que d'una o altra forma poden contaminar les aigües subterrànies.

Residus sòlids o escombraries

El mal maneig de les deixalles sòlides tant orgànics com inorgànics és una causa important de contaminació. En aquells llocs d'escombraries on no es condiciona adequadament el terreny, poden ocórrer filtracions i es generen lixiviats que van fins al mantell freàtic.

Una alta proporció de les deixalles sòlides són plàstics i aparells electrònics, els quals alliberen a l'ambient dioxines, metalls pesats i altres substàncies tòxiques. Per la seva banda, les solucions aquoses de deixalles orgàniques porten a el mantell freàtic microorganismes patògens i toxines.

Filtracions d'aigües negres i grises

Un focus de contaminació molt perillós de el mantell freàtic són les aigües negres, les quals transporten una alta càrrega de coliformes fecals i altres microorganismes. La presència d'aquest tipus de contaminants converteix les aigües freàtiques en no potables, sent causa de malalties infeccioses.

Per la seva banda, les aigües grises aporten a les aigües subterrànies detergents, greixos i diverses substàncies contaminants.

activitat agropecuària

Les activitats agrícoles i ramaders són font de contaminació dels mantells freàtics, especialment per l'ús d'agroquímics. Els herbicides, insecticides i fertilitzants aporten nitrats, fosfats i altres substàncies tòxiques a l'aigua.

Això passa a l'ésser aplicats a terra i cultius, sent rentats per l'aigua de reg o de pluja, filtrant-fins el mantell freàtic. De la mateixa manera, la femta i aigües servides de les explotacions animals contaminen les aigües dels mantells freàtics.

Aigües de vessament

L'aigua de pluja arrossega tot tipus de substàncies de rebuig a l'escórrer superficialment per terrenys agrícoles, polígons industrials i zones urbanes. Aquesta aigua contaminada acaba filtrant-se a terra i aconseguint els mantells freàtics.

Vessaments industrials i miners

Les deixalles sòlids i líquids de les indústries són una font important de contaminants altament perillosos. Això inclou metalls pesants, àcids, detergents industrials, lubricants i altres substàncies.

Per la seva banda, la mineria genera deixalles altament tòxics que arriben les aigües subterrànies contaminant. En el cas de la mineria de l'or l'ús d'arsènic, cianur, mercuri i altres substàncies perilloses és un exemple d'això.

De la mateixa manera, l'extracció i transport de petroli són font de contaminació de mantells freàtics amb metalls pesats, benzens i altres derivats tòxics.

pluja àcida

Aquesta arrossega de l'atmosfera àcids nítric i sulfúric que contribueixen a alliberar metalls pesants de terra que són arrossegats a el mantell freàtic. De la mateixa manera, acidifiquen les aigües superficials i subterrànies.

referències

1. Calow P (Ed.) (1998). The encyclopedia of ecology and environmental management.
2. Custodio, E., Llamas, MR i Sahuquillo, A. (2000). Reptes de la hidrologia subterrània. Enginyeria de l'aigua.
3. Gupta A (2016). Water pollution-sources, effects and control. https://www.researchgate.net/publication/321289637_WATER_POLLUTION SOURCESEFFECTS_AND_CONTROL
4. Ordoñez-Gálvez, JJ (2011). Aigües subterrànies - Aqüífers.. Cartilla tècnica. Societat Geogràfica de Lima.
5. Sahuquillo-Herráiz, A. (2009). La importància de les aigües subterrànies. Rev. R. Acad. Ciènc. Exact. Fis. Nat. (Esp.).
6. Viessman Jr, W. And Lewis, GL (2003). Introduction to Hydrology. Pearson.
7. Wyatt CJ, Fimbres, C., Romo, L., Méndez, RO and Grijalva, M. (1998). Incidence of Heavy Metal Contamination in Water Supplies in Northern Mèxic. Environmental Research.