B A N C O M U N D I A L programa asociado de la GWP 30104 Sustainable Groundwater Management: Gestión Sustentable del Agua Subterránea Concepts and Tools Conceptos y Herramientas Serie de Notas Informativas Nota 12 Recarga del Agua Subterránea con Aguas Residuales Urbanas evaluación y manejo de los riesgos y beneficios 2002-2006 Autores (Grupo Base del GW·MATE) StephenFoster1HéctorGarduño1AlbertTuinhof 2KarinKemperMarcellaNanni (1autorlíder2autordeapoyoprincipal) ¿Cómo se relacionan las aguas residuales urbanas con el agua subterránea? Apartirdelaintroduccióndelalcantarillado(comounsistemaquefuncionaconagua)enlaprimeramitad delsigloXX,laexpansiónenlasciudadesenvíasdedesarrollohaocurridoenformaintermitentealolargo demuchasdécadasy,aunquelacoberturadelalcantarilladoestátodavíauntantorezagadaconrespecto al abastecimiento de agua, la generación de aguas residuales va en constante aumento a causa del veloz crecimientodelademandadeaguaurbana.LasMetasdelMilenioenmateriadesuministroysaneamiento impulsadas por la ONU incrementarán aún más dicha generación. Muchos sistemas de alcantarillado descarganaloscursosdeaguasintratamientoalgunoocontratamientoparcialyconpocadiluciónenel estiaje,porloqueloscaudalesdeaguasresidualesdisponiblesparaelriegosonenrealidadaguasnegras. Porotraparte,esevidentequelasprácticascomunesdemanejoyreúsodeaguasresidualesenpaísesenvías dedesarrolloamenudonosonniplaneadasnicontroladasygeneranaltastasasdeinfiltraciónalosacuíferos subyacentesenlosclimasmásáridos.Estainfiltraciónincidentalesamenudoel`reúso'localmássignificativo deaguasresidualesurbanasentérminosdelvolumen,peroraravezseplaneaycasinuncasereconocecomo tal.Estefenómenotienelaventajademejorarlacalidaddelasaguasresidualesurbanasydealmacenarlas parausofuturo,perotambiénpuedecontaminarlosacuíferosqueseutilicenparaelabastecimientodeagua potable.Estetematienegrandesimplicacionesentérminosdelosenfoquesfuturosparalagestióndelagua subterráneaylasaguasresidualesenmuchoscentrosurbanosquesedesarrollanrápidamente. Larecargadeaguasresidualesocurreenáreasurbanasdebidoalapresenciade: instalacionesdesaneamientoin situ(fosassépticasyletrinas)cuyadescargadirectaalsubsueloconstituye unafuentedifusadecontaminacióncontinua sistemasdealcantarilladocuyosefluentesdescarganaguasabajodelcentrourbanoysonusadosparariego. EstaNotasóloabordalasegundasituacióny,conobjetodereconocerlosbeneficiospotencialestantodel reúsodeaguasresidualesparariegoagrícolacomodelarecargainducidadeacuíferos,incluyelaevaluación desusconsecuenciasenciudadesdepaísesenvíasdedesarrollo(Figura1A)yproponeaccionesgraduales parareducirelriesgodecontaminacióndelaguasubterráneaporestapráctica. Lasaguasresidualesseinfiltrandirectamentealsubsuelodesdelossistemasdedrenaje,ydeformaindirecta porlosexcedentesdeaguaqueseaplicanparaelriegoagrícolaenlaszonasribereñas.Investigacionesrealizadas endiversaspartes(Tabla1)proveenevidenciadequeestarecargaocurreatasasmayoresde1.000mm/a.Por 1 B A N C O M U N D I A L programa asociado de la GWP Figura 1: Esquemas generales de generación, tratamiento y reúso de aguas residuales, y su infiltración a los acuíferos (A) situación típica sin planificación ni control (B) intervenciones de bajo costo orientadas a reducir el riesgo de contaminación de las fuentes de abastecimiento de agua subterránea ende,sepuedeargumentarquelarecargaincidentalalosacuíferosesimportante,ubicuaysiempredebeser anticipadacomoparteintegraldeunproyectodereúsodeaguasresidualesparariegoagrícola. Elaguaresidualesmuyapreciadaporlosagricultores,enparticularlosmáspobres,debidoasudisponibilidad continuaycontenidodemateriaorgánicaynutrientesqueincrementasuproductividad.Sinembargo,suuso indiscriminadogenerariesgosmuyseriosparalasaludpública,tantoenlosagricultoresqueestánencontacto conlasaguasresidualescomoenlosconsumidoresdelosproductoscrudos.Tambiénpuedehaberpeligrosa máslargoplazosilasaguasresidualescontienenefluentesindustrialesconelementostóxicos(comoplomo, cromo,boro,etc.)queafectenelsuelo,disminuyansufertilidadoseintroduzcanenlascadenasalimenticias. Dichosaspectos,auncuandodeimportancia,nosondelámbitodeestaNota. ¿A qué grado las aguas residuales representan un peligro de contaminación del agua subterránea? Los contaminantes del agua residual que pueden afectar principalmente al agua subterránea incluyen microorganismospatógenos,nutrientesenexcesoycarbonoorgánicodisuelto.Además,lapresenciadeefluentes industrialesimportantespuedeintroducirmetalespesadosycompuestosorgánicostóxicos.Sinembargo,elefecto realsobrelacalidaddelaguasubterráneavariaráengranmedidaenfunciónde: lavulnerabilidaddelacuíferoalacontaminación(Nota Informativa 8) lacalidadoriginaldelaguasubterránea(Nota Informativa 14)y,porende,suusopotencial elorigendelasaguasnegrasy,porende,laprobabilidaddequecontengancontaminantespersistentes lacalidaddelasaguasresiduales,suniveldetratamientoygradodedilución 2 B A N C O M U N D I A L programa asociado de la GWP elflujodeinfiltracióndeaguasresidualesenrelaciónconelflujodentrodelacuífero laformaenquesemanejeyapliqueelaguaresidualalsuelo. Comúnmente,dondesepracticaelreúsodeaguaresidualparariegoseusanestructurasdealmacenamiento ydistribuciónsinrevestirylasparcelasserieganporinundación.Enestascondicionesyconmantosfreáticos someros o acuíferos fracturados localizados cerca de la superficie, es posible que haya una importante penetracióndebacteriasyviruspatógenos.Peroenlamayoríadelasdemáscondicionesdiferentes,hayuna atenuaciónenlazonanosaturadaqueremueveefectivamentelamayorpartedelospatógenos(Figura2)antes dellegaralmantofreáticoy(enestesentido)selograunniveldedepuraciónequivalentealnivelterciario. Sinembargo,inclusobajocircunstanciasfavorables,entérminosdelavulnerabilidaddelacuíferoycalidadde lasaguasresiduales,elprocesodeinfiltracióndeaguasresidualesenacuíferosfreáticosporsísolonopuede lograrnivelesdecalidaddeaguapotable,principalmentedebidoaque: comoelcontenidodenitrógenoenelaguaresidualmunicipalfrecuentementeexcedelosrequerimientosde lasplantas,seproducesulixiviacióndelastierrasirrigadasylasconcentracionesresultantesdenitrato(Tabla1) sobrepasanlos45mgNO3/l,queesellímiteinternacionalmenteaceptadoparaconsumohumano dondeelaguaresidualseinfiltradirectamente,elnitrógenoamoniacal(NH4)generalmenteeslaespecie denitrógenoestableyesposiblequealcancenivelesproblemáticos(Tabla1) seencuentranconcentracioneselevadasdecarbonoorgánicodisuelto(COD),usualmentede3­5mg/lycon unnivelmáximode6­9mg/l,mientrasquelosvaloresnormalesdereferenciasondemenosde1­2mg/l. EstaselevadasconcentracionesdeCODdanpieadospreocupaciones: queseincrementeelpotencialdeformacióndetrihalometanos(THM)queresultendañinossielagua subterráneaparaabastecimientopúblicoesdesinfectadaconcloro--las`aguassubterráneaafectadas' delaszonasdeinvestigacióntienenunareactividadalCODde20­45µg/mgyalgunasmuestras registraronconcentracionesdemásde100µg/l laposibilidaddequeelCOD(principalmentegeneradoporácidoshúmicos,algunosesteroles,ftalatos, detergentesyunavariedaddecompuestosnoidentificados)pudieracontenertambiéntrazasdecompues- tossintéticostóxicos--aunqueraravezsehaconfirmadolapresenciadecompuestoscancerígenos,disrup- toresendocrinosuotrassustanciaspeligrosasenelaguasubterránea. Tabla 1: Composición típica del agua subterránea más somera afectada por la infiltración de agua residual en las áreas de investigación durante la época de estudio - NIVEL DE VULNERABILIDAD COMPONENTES DISUELTOS SELECCIONADOS (mg/l) ELEMENTOS UBICACIÓN TRATAMIENTO DE ACUÍFERO Na Cl NO3 NH4 B DO2 DOC TRAZA^ LimaSuburbio, moderada 90/85 182/168 40/85 3,2/0,8 n/a n/a 5/4 n/a Perú^^ primarioo WadiDhuleil, secundario 570* 1190* 130 1,3 1,2 2 3 Mn,Zn Jordania* alta ValledelMezquital, variable; 240 220 60 <0,1 0,8 3 4 As México nohay,pero generalmente equivalea moderada, León(Gto.), primarioen peroaltaa 210 340 40 <0,1 0,3 2 4 Mn,Ni, México** nivellocal elsistemade Cr,Zn HatYai, distribución baja 40 50 <1 6,2 <0,1 0 3 Mn,Fe, Tailandia As datosdeBGSet al.,1998^indicalosdetectadosenconcentracionesbajas^^sedanvaloresseparadosparaacuíferosubicadosdebajodelagunasdetratamiento/campos irrigados*acuíferotambiénsujetoaciertoniveldeintrusiónsalina**aguasresidualesconcomponenteindustrialimportanten/anoanalizado 3 B A N C O M U N D I A L programa asociado de la GWP Figura 2: Atenuación de patógenos fecales por la infiltración de aguas residuales en la zona no saturada Estos datos (de Foster etal., 1994) pertenecen a un perfil profundo altamente permeable de arena eólica en un sitio de Lima, Perú, para el que se encuentran niveles aceptables de atenuación a 5 m de profundidad; esta distancia varía en función del tipo de suelo, y la mayor vulnerabilidad ocurre donde el manto freático se encuentre a menos de 3 m y/o el suelo esté fracturado. ¿Qué tipo de medidas se pueden tomar para reducir los riesgos y aumentar los beneficios? Yaqueelaguasubterráneaesamenudolafuentepreferidaparaelabastecimientopúblicourbano,ytambiénse explotaampliamenteparausodomésticoprivadoyusoindustrialsensible,elpeligrodecontaminarlosacuíferos esunasuntodelicado.Sinembargo,probablementeenlospaísesenvíasdedesarrolloseavancepocoencontrolar estepeligroconsólopublicarnormasdecalidadmásestrictasparalasdescargasdeaguasresidualesyparala recargadedichasaguas.Esmás,laexistenciadedichasnormaspuedeinclusoresultarcontraproducente,yaque amenudolasautoridadesambientalesydesalud`setienenquehacerdelavistagorda'alnotenerlacapacidad económicaydepersonalparaatenderdichasituación. Existe la necesidad urgente de confrontar de manera pragmática la realidad de las prácticas actuales, identificandodóndesepuedenhacerintervencioneseficaceseinversionesgradualesparareducirlosriesgos alosusuariosdelaguasubterránea(Figura1B),enlugardeconstruirciegamenteobrasconvencionalesde tratamientodeaguasnegrascuyasustentabilidadoperativapuedesercuestionable.Porlotanto,estasacciones prioritariasdebenrealizarsedemaneraconsistente(comopartedeunpaquetequeincluyaaccionesdirigidas aotrostemascríticoscomoelcontroldecultivos,lasaluddelostrabajadoresagrícolasylafertilidaddela tierra),conlaparticipaciónderepresentantesdelosgruposurbanosyruralesinvolucrados. Sedeberáotorgarsiemprealtaprioridadamejorarlacaracterizacióndelasaguasresidualescomoapoyoalaevaluación delpeligrodelacontaminacióndelaguasubterránea.Dondeseanevidenteslosproblemaspotencialesasociados concontaminantespresentesenelaguasubterránea(comoaltasalinidadociertassubstanciastóxicasorgánicase inorgánicasdeorigenindustrial),elmejorenfoqueserádeterminarsuorigendentrodelsistemadealcantarillado yestablecerlaviabilidaddecontrolarloenlafuenteodeefectuarsurecolecciónyeliminaciónfinalporseparado. Elimpactodelainfiltracióndeaguasresidualesalasfuentesespecíficasdesuministrodeaguasubterráneano sólodependerádesuimpactosobreelsistemaacuíferosomero,sinotambiéndesuubicaciónconrelaciónal áreadeinfiltracióndeaguasresiduales,laprofundidaddelacaptacióndelaguaylaintegridaddelaconstrucción de los pozos. Un control cuidadoso de dichos factores (y bajo circunstancias favorables en términos de la vulnerabilidaddelosacuíferosylacalidaddelasaguasresiduales)puedelograrlacompatibilidadentreelreúso delasaguasresidualesylasnecesidadesdelsuministroconaguasubterráneapormediode: aumentarlaprofundidadymejorarelselladosanitariodepozosdeaguapotable establecerzonasdeprotecciónapropiadasparalospozosdeabastecimiento aumentarelmonitoreodelaguasubterráneaparadetectarlosindicadoresdecontaminacióndiscutidosarriba 4 B A N C O M U N D I A L programa asociado de la GWP Figura 3: Concentraciones de Cloruros y COD en agua subterránea de zonas de investigación de la infiltración de aguas residuales Se ilustra el intervalo de incrementos en aguas subterráneas someras en relación con los valores de referencia (datos de BGS etal., 1998); algunos efluentes de aguas residuales tienen elevados niveles de salinidad como consecuencia de exfiltración de agua salobre del suelo al alcantarillado y/o a aportaciones sustanciales de descargas industriales salinas, que pueden provocar una recarga a las aguas subterráneas con más de 250 mg Cloruros/l. usarpozosenlaszonasderiegopararecuperarlamayorpartedelainfiltracióndelaguaresidualypropor- cionaruna`barrerahidráulica'queprotejalasfuentesdeaguapotable mejorarlaeficienciadeusodeaguaparairrigacióny,porende,disminuirlarecargadeaguasresiduales aacuíferossubyacentesyasídisminuirlacargacontaminante alentarconurgenciaelestablecimientoderestriccionesalusodepozosdomésticosprivadossomeros. ¿Cómo se puede integrar el uso de aguas residuales y agua subterránea en la planificación urbana? Unasuntorelacionadoserefiereacómolafuturaingenieríadeaguasresidualesurbanaspuedetomaren cuentalosinteresesdelosrecursosdeaguasubterránea.Lasdecisionesactualesdeextenderlacoberturade redesdealcantarilladonormalmenteseadoptanatendiendolossiguientesaspectostécnicosysociales: lacapacidadinadecuadadelsubsueloparaeldepósitofinaldeefluenteslíquidosdebidoalapresencia deestratossuperficialesdebajapermeabilidady/omantosfreáticosaltos,loqueprovocamalfunciona- mientoodesbordamientodelasunidadesdesaneamientoin situ eldesarrolloresidencialdealtadensidadconaccesoinapropiadooespacioinsuficienteparaelmanejode residuossólidosin situ. Nosetomansuficientementeencuentalosnuevosproblemasambientalesquepuedegenerarunamayor cantidaddeefluentesdeaguasnegrascaptadosenredesdedrenajecentralizadosydescargadosenunsolopunto, encomparaciónconlosbeneficiosdeunsaneamientoin situmejoradoquecumplaconestándaresecológicos másaltos;laopciónmásadecuadadependedelsistemadetratamientoylasmodalidadesycontrolesdelreúso, en el primer caso, y del diseño de la unidad de saneamiento, la vulnerabilidad del acuífero y la densidad poblacional,enelsegundo.Tampocoseponesuficienteénfasisentemasderecursoshídricos,como: reusaraguaparaserviciosoirrigaciónagrícolaenáreasconacuíferosdebajavulnerabilidadalaconta- minación,comounaformadeconservarelaguasubterráneadecalidadpotable reducirelaccesodeaguasubterráneasaladaalalcantarilladoenzonasáridas reducirelpeligrodecontaminaciónenpozosprivadosymunicipalessituadosdentrodeláreaurbana aumentarlademandadeabastecimientoaltenerqueutilizaragua(posiblementesubterránea)paraque funcioneelalcantarillado reconocerqueelalmacenamientoenacuíferosdeaguasresidualestratadasamenudoeslamejoropción ensitiosenlosquelademandadeaguaparariegovaríamuchosegúnlatemporada,yalavezusarla infiltraciónenlazonanosaturadaparatratarlasaguasresidualesanivelterciario. Para lograr un enfoque más integrado, se deben responder preguntas importantes también a nivel institucional,como: 5 B A N C O M U N D I A L programa asociado de la GWP ¿quéagenciadebetenerlaresponsabilidadfinaldelagestióndelasaguasresiduales? ¿cuálesdeberíanserlasobligacioneslegalestantodegeneradorescomodeusuariosdeaguasresiduales? ¿cuáleslamejorformaderealizarunaconsultadebaseampliaconlosgruposinteresados? ¿cómopuedenlospermisosdedescargadeaguasresidualesconsiderarfactoresdereúso? ¿cómodebeserlacapacitaciónsobreelmanejoconjuntodelasaguasresidualesyelaguasubterránea? Lamentablemente,ladimensióndelaguasubterráneaamenudosiguesiendounodelos`eslabonesperdidos'. Larecargaincidentalconsiderabledelosacuíferospormediodelmanejoyreúsodeaguasresidualesesuna situacióndifundidaquesiempredeberíaserconsideradacomoparteintegraldelagestióndelaguaresidual y,porlotanto,serplaneadasegúnelcaso.Losresponsablesdelaguaresidualnecesitanadquirirconciencia sobrelosbeneficiosypeligrosdelarecargaalosacuíferosconaguasresiduales,ydecómolosambientes hidrogeológicos varían con respecto a su vulnerabilidad a la contaminación, para poder definir tasas y patronessegurosdecargadecontaminantes.Senecesitará,además,deuningredientefuertedeplanificación municipalparaquelaspeores(ymenossustentables)prácticasdelpasadoseevitenenelfuturo. Lecturas Adicionales - BGS,CNA,SAPAL,WAJ,DMRandPSU.1998.Protectinggroundwaterbeneathwastewaterrechargesites. BGS Technical Report WC/98/39. - Bouwer,H.1991.Groundwaterrechargewithsewageeffluent.Water Science & Technology 23: 2099­2108. - Dillon,P.J.2002.Managementofaquiferrechargeforsustainability.Proc. 4th International Symposium on Artificial Recharge of Groundwater(Adelaide,September2002).BalkemaPublishers. - Foster,S.S.D.,Gale,I.N.andHespanhol,I.1994.Impactsofwastewaterreuseanddisposalongroundwater. BGS Technical Report WD/94/55. - Foster,S.S.D.,Lawrence,A.R.yMorris,B.L.2001.Elaguasubterráneaeneldesarrollourbano:evaluación delasnecesidadesdegestiónyformulacióndeestrategias.Documento Técnico del Banco Mundial 390. - George,D.B.,Leftwhich,D.B.,Klein,N.A.andClaborn,B.J.1987.Redesignofalandtreatmentsystem toprotectgroundwater.Journal ofWater Pollution Control Federation59:813­820. - Idelovitch,E.andMichail,M.1984.Soil-AquiferTreatment--anewapproachtoanoldmethodofwastewater reuse.Journal of Water Pollution Control Federation56:936­943. - Jiménez,B.yGarduño,H.2002.Social,politicalandscientificdilemmasformassivewastewaterreuseinthe world.InAWWAPublicationNavigating Rough Waters--Ethical Issues in the Water Industry. Publicación LaSeriedeNotasInformativasdelGW·MATEhasidopublicadaporelBancoMundial,WashingtonD.C.,EEUU. LatraducciónalespañolfuerealizadaporHéctorGarduño.Tambiénestádisponibleenformatoelectrónicoenlapágina deInternetdelBancoMundial(www.worldbank.org/gwmate)ylapáginadeInternetdelaGWP­AsociaciónMundial delAgua(www.gwpforum.org) Losresultados,interpretacionesyconclusionesexpresadosenestedocumentosonresponsabilidaddelosautoresynonecesariamentereflejanlospuntosde vistadelDirectorioEjecutivodelBancoMundialnidelosgobiernosenélrepresentados. Patrocinio económico ElGW·MATE(GroundwaterManagementAdvisoryTeam­Equipo AsesorenGestióndeAguasSubterráneas)espartedelBank- NetherlandsWaterPartnershipProgram(BNWPP)yusafondosde fideicomisodelosgobiernosholandésybritánico. 6