1.9: Agua

INTRODUCCIÓN

El agua es una sustancia abundante en la tierra y cubre 71 por ciento de la superficie terrestre. El agua de la Tierra consiste en tres por ciento de agua dulce y 97 por ciento de agua salada. Todos los organismos vivos requieren agua para poder vivir. De hecho, en su mayoría están compuestos por agua. El agua también es importante por otras razones: como agente de erosión cambia la morfología de la tierra; actúa como amortiguador contra los cambios climáticos extremos cuando se presenta como una gran masa de agua, y ayuda a eliminar y diluir los contaminantes del ambiente.

Las características físicas del agua influyen en la forma en que existe la vida en la tierra. Las características únicas del agua son:

1. El agua es un líquido a temperatura ambiente y en un rango de temperatura relativamente amplio (0-100°C). Este amplio rango abarca la temperatura media anual de la mayoría de los ambientes biológicos.
2. Se requiere una cantidad relativamente grande de energía para elevar la temperatura del agua (es decir, tiene una alta capacidad calorífica). Como resultado de esta propiedad, grandes masas de agua actúan como amortiguadores contra fluctuaciones extremas en el clima, el agua es un excelente refrigerante industrial, y ayuda a proteger a los organismos vivos contra los cambios bruscos de temperatura en el ambiente.
3. El agua tiene un calor de vaporización muy alto. La evaporación del agua ayuda a distribuir el calor globalmente; proporciona a un organismo los medios para disipar el calor no deseado.
4. El agua es un buen disolvente y proporciona un buen medio para las reacciones químicas, incluyendo aquellas que son biológicamente importantes. El agua transporta nutrientes a las células de un organismo y elimina los productos de desecho, y permite el flujo de iones necesarios para las funciones musculares y nerviosas en los animales.
5. El agua líquida tiene una tensión superficial muy alta, la fuerza que mantiene unida la superficie del líquido. Esto, junto con su capacidad de adherirse a las superficies, permite el transporte ascendente de agua en las plantas y el suelo por acción capilar.
6. El agua sólida (hielo) tiene una densidad menor que el agua líquida en la superficie de la tierra. Si el hielo fuera más denso que el agua líquida, se hundiría en lugar de flotar, y los cuerpos de agua en climas fríos eventualmente se congelarían sólidos, matando a los organismos que viven en ellos.

El agua dulce comprende solo alrededor del tres por ciento del suministro total de agua de la tierra y se encuentra como agua superficial o subterránea. El agua superficial comienza como precipitación. Esa porción de precipitación que no se infiltra en el suelo se llama escorrentía. La escorrentía desemboca en arroyos y lagos.

La cuenca de drenaje de la que drena el agua se llama cuenca hidrográfica. La precipitación que se infiltra en el suelo y queda atrapada en las grietas y poros del suelo y la roca se llama agua subterránea. Si el agua subterránea es detenida por una barrera impermeable de roca, puede acumularse hasta que la región porosa se satura. La parte superior de esta acumulación se conoce como el nivel freático. Las capas porosas de arena y roca por las que fluye el agua subterránea se denominan acuíferos.

La mayor parte del agua dulce está encerrada en glaciares congelados o aguas subterráneas profundas donde no es utilizada por la mayoría de los organismos vivos. Por lo tanto, solo una pequeña fracción del suministro total de agua de la tierra es agua dulce utilizable. Aún así, la cantidad disponible es suficiente para mantener la vida debido al ciclo natural del agua. En el ciclo del agua, el agua se acumula constantemente, se purifica y se redistribuye. Desafortunadamente, a medida que aumentan las poblaciones humanas en todo el mundo, sus actividades amenazan con abrumar el ciclo natural y degradar la calidad del agua disponible.

USO AGRÍCOLA DEL AGUA

La agricultura es el mayor usuario de agua en el mundo. La mayor parte de esa agua se usa para regar cultivos. El riego es el proceso de transporte de agua de un área a otra con el propósito de cultivar cultivos. El agua utilizada para el riego suele provenir de ríos o de aguas subterráneas bombeadas desde pozos. La razón principal para regar los cultivos es que aumenta los rendimientos. También permite el cultivo de tierras marginales en regiones áridas que normalmente no soportarían cultivos. Existen varios métodos de riego: riego por inundación, riego por surcos, riego por goteo y riego de pivote central.

El riego por inundación implica la inundación de un área de cultivo ubicada en terrenos generalmente planos. Este método de flujo de agua por gravedad es relativamente fácil de implementar, especialmente si se utiliza la inundación natural de las llanuras fluviales, y por lo tanto es rentable. Sin embargo, gran parte del agua utilizada en el riego por inundación se pierde, ya sea por evaporación o por percolación en el suelo adyacente al área de riego prevista. Debido a que las tierras de cultivo deben ser planas para que se utilice el riego por inundación, el riego por inundación solo es práctico en ciertas áreas (por ejemplo, llanuras fluviales y tierras de fondo). Además, debido a que la tierra está completamente inundada, las sales del agua de riego pueden acumularse en el suelo, volviéndolo finalmente infértil.

El riego por surcos también implica flujo de agua por gravedad en terrenos relativamente planos. Sin embargo, en esta forma de riego, el flujo de agua se limita a surcos o acequias entre hileras de cultivos. Esto permite un mejor control del agua y, por lo tanto, se necesita menos agua y menos se desperdicia. Debido a que el agua puede ser entregada a los surcos desde tuberías, el terreno no necesita ser completamente plano. Sin embargo, el riego por surcos implica mayores costos de operación que el riego por inundación debido al aumento de mano de obra y equipo requerido. También implica una gran pérdida evaporativa.

El riego por goteo implica entregar pequeñas cantidades de agua directamente a las plantas individuales. El agua se libera a través de tubos perforados montados sobre o debajo del suelo cerca de las raíces de plantas individuales. Este método fue desarrollado originalmente en Israel para su uso en regiones áridas que tienen limitada disponibilidad de agua para riego. Es altamente eficiente, con poco desperdicio de agua. Algunas desventajas del riego por goteo son los altos costos de instalación y mantenimiento del sistema. Por lo tanto, sólo es práctico para su uso en cultivos comerciales de alto valor.

Los sistemas de rociadores de pivote central entregan agua a los cultivos desde aspersores montados en una pluma larga, que gira alrededor de un pivote central. El agua se bombea al pivote desde un pozo de riego cercano. Este sistema tiene la ventaja de que es muy móvil y se puede mover de un campo a otro según sea necesario. También se puede utilizar en tierras de cultivo irregulares, ya que la pluma móvil puede seguir los contornos de la tierra. Los sistemas de pivote central son ampliamente utilizados en las llanuras occidentales y las regiones del suroeste de los Estados Unidos. Con un manejo adecuado, los sistemas diseñados adecuadamente pueden ser casi tan eficientes como los sistemas de riego por goteo. Los sistemas de pivote central tienen altos costos iniciales y requieren un pozo de riego cercano capaz de proporcionar un flujo suficientemente alto. El riego constante con agua de pozo también puede conducir a la salinización del suelo.

USO DOMÉSTICO E INDUSTRIAL DEL AGUA

El agua es importante para todo tipo de industrias (es decir, manufactura, transporte y minería). Los sitios de fabricación a menudo se encuentran cerca de fuentes de agua. Entre otras propiedades, el agua es un solvente y refrigerante excelente y económico. Muchos productos líquidos manufacturados tienen el agua como ingrediente principal. Las soluciones químicas utilizadas en procesos industriales y mineros suelen tener una base acuosa. Los equipos de fabricación se enfrían con agua y se limpian con agua. El agua se utiliza incluso como medio de transporte de mercancías de un lugar a otro en la fabricación. Las centrales nucleares utilizan agua para moderar y enfriar el núcleo del reactor, así como para generar electricidad. La industria literalmente se paralizaría sin agua.

Las personas utilizan el agua para fines domésticos como higiene personal, preparación de alimentos, limpieza y jardinería. Los países desarrollados, especialmente Estados Unidos, tienden a utilizar una gran cantidad de agua para fines domésticos.

El agua utilizada para la higiene personal representa la mayor parte del uso doméstico del agua. Por ejemplo, el agua utilizada en un solo día en lavabos, regaderas e inodoros en Los Ángeles llenaría un gran estadio de fútbol. Los humanos requieren un suministro confiable de agua potable; de lo contrario, pueden ocurrir serios problemas de salud que involucran enfermedades transmitidas por el agua. Esto requiere el establecimiento y mantenimiento de plantas municipales de tratamiento de agua en grandes áreas pobladas.

Gran parte del agua limpia se desperdicia en uso industrial y doméstico. En Estados Unidos esto se debe principalmente al costo generalmente bajo del agua. Sin embargo, el suministro de suficientes cantidades de agua potable en grandes áreas de población se está convirtiendo en un problema creciente. Las medidas de conservación pueden minimizar el problema: rediseñar los procesos de fabricación para usar menos agua; usar vegetación para paisajismo en regiones áridas que requieren menos agua; usar regaderas e inodoros de conservación de agua y reutilizar las aguas grises para fines de riego.

CONTROL DE LOS RECURSOS HÍDRICOS

Tanto los hogares como la industria dependen de suministros confiables de agua potable. Por lo tanto, es importante el manejo y protección de los recursos hídricos. Construir presas a través de ríos o arroyos que fluyen e incautar el agua en embalses es una forma popular de controlar los recursos hídricos. Las presas tienen varias ventajas: permiten el almacenamiento de agua a largo plazo para uso agrícola, industrial y doméstico; pueden proporcionar producción de energía hidroeléctrica y control de inundaciones aguas abajo. Sin embargo, las represas perturban los ecosistemas, a menudo desplazan a las poblaciones humanas y destruyen buenas tierras de cultivo, y eventualmente se llenan de limo.

Los humanos a menudo aprovechan el ciclo natural del agua recolectando agua en embalses artificiales o cavando pozos para eliminar las aguas subterráneas. El agua de esas fuentes se canaliza hacia ríos, canales o tuberías artificiales y se transporta a ciudades o tierras agrícolas. Dicho desvío de los recursos hídricos puede afectar seriamente a las regiones de las que se toma el agua.

Por ejemplo, la región California del Valle de Owens se convirtió en un desierto después de que los proyectos de agua desviaran la mayor parte de la escorrentía de Sierra Nevada al área metropolitana de Los Ángeles. Esto plantea la cuestión de quién posee (o tiene los derechos sobre) los recursos hídricos.

Los derechos de agua suelen estar establecidos por la ley. En el este de Estados Unidos, la "Doctrina de los Derechos Ribereños" es la base de los derechos de uso. Cualquiera cuya tierra esté al lado de un arroyo que fluye puede usar el agua siempre y cuando se deje algo para la gente río abajo. Las cosas se manejan de manera diferente en el oeste de Estados Unidos, que utiliza un enfoque de “primero en llegar, primero servido” conocido como el "Principio de Apropiación Previa" se utiliza. Al usar agua de un arroyo, el usuario original establece un derecho legal para el uso continuo del volumen de agua originalmente tomado. Desafortunadamente, cuando no hay suficiente agua en un arroyo, los usuarios aguas abajo sufren.

El caso del río Colorado resalta el problema de los derechos de agua. El gobierno federal construyó una serie de presas a lo largo del río Colorado, que drena una enorme zona del suroeste de Estados Unidos y el norte de México. El propósito del proyecto fue proporcionar agua a las ciudades y pueblos de esta zona árida y para el riego de cultivos. Sin embargo, a medida que se retiraba cada vez más agua de estas presas, se disponía de menos agua corriente abajo. Sólo un volumen limitado de agua llegó a la frontera mexicana y ésta era salina e inutilizable. El gobierno mexicano se quejó de que a su país se le estaba negando el uso del agua que en parte era suya, y como resultado se construyó una planta de desalinización para proporcionar un flujo de agua utilizable.

El derecho consuetudinario generalmente otorga a los propietarios derechos sobre el agua subterránea debajo de sus tierras. Sin embargo, puede surgir un problema en una situación en la que varios propietarios aprovechan la misma fuente de agua subterránea. El acuífero de Ogallala, que se extiende desde Wyoming hasta Texas, es ampliamente utilizado por los agricultores para el riego. Sin embargo, este uso está llevando al agotamiento de las aguas subterráneas, ya que el acuífero tiene una tasa de recarga muy lenta. En tales casos, se necesita un plan general de uso del agua para conservar los recursos hídricos para su uso futuro.

Desvío de agua

El agua es necesaria para toda la vida, así como para la agricultura humana y la industria. Se ha invertido gran esfuerzo y gasto en desviar el agua de donde ocurre naturalmente a donde la gente necesita que esté. La redistribución a gran escala de un recurso tan vital tiene consecuencias tanto para las personas como para el medio ambiente. Los tres proyectos que se resumen a continuación ilustran los costos y beneficios y los complejos problemas involucrados en el desvío del agua.

Proyecto de Desviación de Guarnición

El propósito del Proyecto Garrison Diversion fue desviar el agua del río Missouri al Río Rojo en Dakota del Norte, en el camino irrigando más de un millón de acres de pradera, atrayendo nuevos residentes e industrias, y brindando oportunidades de recreación.

La construcción comenzó en la década de 1940, y aunque se han gastado 600 millones de dólares, solo se han construido 120 millas de canales y algunas estaciones de bombeo. El proyecto no se ha completado debido a problemas financieros y objeciones generalizadas de ambientalistas, estados vecinos y Canadá. Algunos objetan inundar hábitats raros de praderas. A muchos les preocupa que mover agua de una cuenca a otra también transfiera especies no nativas e invasoras que podrían atacar organismos nativos, devastar hábitats y causar daños económicos a la pesca y otras industrias. A medida que los costos de construcción y mantenimiento se dispararon, los contribuyentes expresaron su preocupación de que se esté gastando dinero público excesivo en un proyecto con beneficios públicos limitados.

Proyecto de Suministro de Agua Melamchi

El Valle de Katmandú en Nepal es un importante centro urbano con suministro insuficiente de agua. Un millón de personas reciben agua entubada solo por unas horas al día. Se están drenando los reservorios de agua subterránea y la calidad del agua es bastante baja. El Proyecto de Abastecimiento de Agua Melamchi desviará el agua a Katmandú a través de un túnel de 28 km desde el río Melamchi en un valle vecino. Se espera que cueste medio billón de dólares, el proyecto incluirá mejores instalaciones de tratamiento y distribución de agua.

Si bien los problemas de agua en el Valle de Katmandú son severos, el proyecto es polémico. Los defensores dicen que mejorará la salud pública y la higiene y estimulará la economía local sin dañar el ecosistema del río Melamchi. Los opositores sugieren que las salvaguardas ambientales son inadecuadas y que varias personas serán desplazadas. Quizás su mayor objeción es que el proyecto privatizará el suministro de agua y elevará costos más allá del alcance de los pobres. Afirman que las alternativas más baratas y eficientes han sido ignoradas ante la insistencia de los bancos internacionales, y que la deuda de los préstamos para proyectos paralizará la economía.

Proyecto de desvío de agua de sur a norte

Muchas de las principales ciudades de China están sufriendo una grave escasez de agua, especialmente en la parte norte del país. El uso excesivo y la descarga industrial han causado una severa contaminación del agua. El proyecto de desvío de agua de sur a norte está diseñado para trasladar enormes cantidades de agua de ríos en el sur de China a la mitad norte seca pero poblada del país. Las nuevas instalaciones de control y tratamiento de la contaminación que se construyan al mismo tiempo deberían mejorar la calidad del agua en todo el país.

El desvío se logrará mediante la creación de tres ríos construidos por el hombre, cada uno de más de 1,000 km de longitud. Juntos canalizarán casi 50 mil millones de metros cúbicos de agua anualmente, creando el proyecto de desvío de agua más grande de la historia. Se espera que la construcción tome 10 años y cueste 60 mil millones de dólares, pero después de 2 años de trabajo, el desvío ya está por encima del presupuesto.

Un desplazamiento tan masivo en los recursos hídricos tendrá grandes consecuencias ambientales en todo el sistema. Los niveles de agua en ríos y pantanos bajarán bruscamente en el sur y subirán en el norte. Personas y vida silvestre serán desplazadas a lo largo de los cursos de los nuevos ríos.

A pesar de su asombrosa escala, el Proyecto Sur a Norte por sí solo no será suficiente para resolver la escasez de agua. China seguirá necesitando incrementar los programas de conservación del agua, hacer que las industrias y la agricultura sean más eficientes en materia de agua y crear conciencia pública sobre las prácticas sustentables del agua