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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?

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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 1014 m3/día (A = 2.4x106 km2)

� Volumen de agua desalada

Ej. (Desaladora de Alicante) - 5x104m3/día

Se deberían construir 100 millones de desaladorascomo 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)

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¿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 unaalteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica» (Ley de Aguas)

)( mppLJ ψψ −−=

τπψ −−= 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?

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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)

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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.

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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

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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

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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?

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¡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/oo ó psu)

α = Coeficiente de expansión térmica (1.7 x 10-4 K-1)

β = Coeficiente de ‘contracción’ salina (7.6 x 10-4)

{ } )S-(S)T-(T-1),( 000 βαρρ +=TS

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 **ρ∆= g

**(recordad el Principio de Arquímedes),

ρρ /∆=′ gg

La gravedad reducida g’ (= flotabilidad por unidad de masa)

g’ (sal en agua dulce) ~ 2 x 10-1 m/s2

g’ (salmuera en agua de mar) ~ 2 x 10-1

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¿Cómo cuantificamos el grado de mezcla entre el vertido y el fluido ambiente?

Ve, Ce

Va+Ve

C

C

CC

CCS e

Ca

ae

a 0→≈

−

−=

e

ea

V

VVS

+=

Ca

DILUCIÓN

101 / CCS =

202 / CCS =

0C

1C

2C

Si = Qi/Q0

S1 < S2<S3…

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Ejemplos de seguimiento ambiental

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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

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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

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38,8

38.44km

Abril, 2004

Alternativas de vertido que minimizan el impacto

Jose Manuel Ruiz Fernández (2005), Ingeniería y Territorio No. 72.

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Ubicación

¡Se necesitan cartografías precisas de hábitats sensibles!

Playa de la Raja:Punto de vertido propuestopara 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)

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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).