Evaluación integral de las aguas subterráneas La «trinidad» del análisis del agua: ecología, toxicología y química

El agua es vida. Y, al igual que la vida, los sistemas de aguas subterráneas son complejos. Para tener esto en cuenta, un proyecto de investigación se centra en un enfoque triple que combina los conocimientos ecológicos, ecotoxicológicos y químicos con una evaluación socioecológica.

El agua potable limpia es un derecho humano. Para garantizarlo también en el futuro, es fundamental hacer un uso sostenible de las aguas subterráneas, evitar la contaminación y desarrollar una estrategia a largo plazo que evite el despilfarro de estos recursos limitados. No obstante, los informes sobre el segundo plan de gestión de la Directiva Marco del Agua (DMA) muestran que el 74 % de las masas de agua subterránea presentan un buen estado químico. Sin embargo, esto significa, a la inversa, que más de una cuarta parte del agua no alcanza este estado. La principal causa sigue siendo la contaminación por nitratos. Además, en las aguas subterráneas se detectan de forma generalizada microcontaminantes de origen antropogénico, como antibióticos, medicamentos y sustancias perfluoradas (PFAS).

Las fuentes de vertido que provocan la contaminación de los ecosistemas de aguas subterráneas son, en particular, la infiltración superficial —incluida la contaminación local procedente de sitios contaminados, accidentes y vertidos de aguas residuales— y fuentes difusas como el tráfico, la agricultura y la industria. Además, el cambio climático pone en peligro la calidad de las aguas subterráneas: por un lado, los periodos de sequía reducen el nivel freático, lo que puede provocar la entrada de contaminantes a través de las aguas superficiales. Por otro lado, los episodios de precipitaciones extremas pueden provocar la entrada de sustancias adicionales en el subsuelo. Debido a las características específicas de las aguas subterráneas y a la ausencia de procesos de degradación biológica y fotolítica, los microcontaminantes de origen antropogénico son más persistentes en las aguas subterráneas.

¿Cuáles son los puntos débiles de la evaluación actual de las aguas subterráneas?

En la práctica actual, las aguas subterráneas se consideran principalmente un recurso de agua potable y no un ecosistema. Este enfoque normativo antepone el uso humano a la integridad ecológica y contribuye a que los ecosistemas de aguas subterráneas no se tengan suficientemente en cuenta en la acción política. La Directiva sobre la gestión de las aguas, por ejemplo, solo exige que las masas de agua subterráneas alcancen un «buen estado químico». Esto contrasta con el objetivo de alcanzar o mantener un «buen estado ecológico» de las aguas superficiales. No obstante, la Directiva europea sobre aguas subterráneas subraya la necesidad de seguir investigando para respaldar futuras medidas de protección de las aguas subterráneas. Sin embargo, no tiene en cuenta las importantes funciones ecológicas del ecosistema de las aguas subterráneas.

Los organismos de las aguas subterráneas contribuyen a la degradación biológica de los contaminantes orgánicos, al ciclo de los nutrientes, a la mezcla (bioturbación) y a la eliminación de agentes patógenos. Además, los ecosistemas de las aguas subterráneas sirven como bioindicadores significativos de la contaminación antropogénica y constituyen un recurso genético con potencial biotecnológico. Por ello, es imprescindible incorporar el seguimiento ecológico al marco jurídico, sobre todo porque la evaluación del estado químico se limita a unos pocos grupos de contaminantes (metales pesados y plaguicidas) y no refleja con exactitud la mezcla real de contaminantes presente en las aguas subterráneas. Por ello, existe una necesidad urgente de identificar sustancias indicadoras que puedan suponer un peligro para la fauna de las aguas subterráneas.

¿Qué estrategias se han desarrollado para la evaluación de las aguas subterráneas?

En el marco del proyecto de la UE «Solutions Horizon» y de la red Norman, se ha desarrollado una estrategia para identificar sustancias traza emergentes, así como sus efectos en las aguas superficiales. Para ello, los expertos combinaron métodos basados en los efectos (EBM) con análisis químicos, con el fin de priorizar las sustancias indicadoras para la normativa. Además, los EBM permiten evaluar la mezcla de contaminantes en su conjunto y, con ello, valorar el potencial de riesgo real para los organismos acuáticos. Sin embargo, en la literatura científica rara vez se recogen datos sobre los efectos ecológicos y ecotoxicológicos agudos y crónicos de los microcontaminantes antropogénicos en los organismos de las aguas subterráneas. Esto se debe a las dificultades que plantea el cultivo de organismos de aguas subterráneas, así como a su escasa disponibilidad. Para evaluar el estado ecológico de las aguas subterráneas, se han desarrollado diversos enfoques, entre ellos el «Índice Ponderado de Salud de las Aguas Subterráneas», que recoge criterios tanto abióticos como bióticos, por ejemplo, el estado de la biocenosis de las aguas subterráneas. Sin embargo, la bibliografía sobre la posible amenaza que suponen los microcontaminantes antropogénicos para este ecosistema es, por el momento, muy limitada.

Los ecosistemas de aguas subterráneas quedan actualmente en un segundo plano

Estas limitaciones científicas y metodológicas ponen de manifiesto un problema más amplio: la dimensión ecológica de las masas de agua subterráneas sigue sin estar suficientemente estudiada y se subestima. En consecuencia, la comprensión actual de las aguas subterráneas suele ser fragmentada y se centra principalmente en el estado químico, mientras que se descuidan la integridad ecológica y la vulnerabilidad del sistema. Esta laguna cobra especial importancia si se tienen en cuenta las crecientes presiones antropogénicas relacionadas con el uso de las aguas subterráneas y el cambio climático. En particular, problemas sin resolver como el aumento de la extracción de agua subterránea con fines de riego o industriales (p. ej., la producción de hidrógeno verde), la reducción o alteración de la recarga de aguas subterráneas, o el aumento de los aportes de nutrientes, contaminantes y calor, ponen de manifiesto la presión acumulada sobre los sistemas de aguas subterráneas y subrayan la necesidad de considerar los ecosistemas de aguas subterráneas como especialmente vulnerables. Estas presiones no son solo de naturaleza ecológica o química, sino que también tienen un origen social. En el caso de las aguas superficiales, se ha demostrado que las perspectivas de los distintos grupos de interés difieren considerablemente en cuanto al alcance aceptable de la intervención humana en el ecosistema, la protección del paisaje y la conservación de los hábitats de la flora y la fauna. Los patrones argumentativos contrapuestos pueden repercutir directamente en los procesos políticos.

Las exigencias sociales contradictorias y la escasa consideración de los aspectos ecológicos en la evaluación de las aguas subterráneas ponen de manifiesto un desequilibrio fundamental. Si bien las aguas subterráneas desempeñan un papel decisivo tanto como hábitat como recurso, la investigación y la política siguen dando prioridad al estado químico y al valor de uso frente a las funciones ecológicas. Dada la importancia de unas aguas subterráneas limpias tanto para el medio ambiente como para el bienestar humano, es necesario abordar este desequilibrio entre la investigación y la práctica con el fin de proteger adecuadamente los ecosistemas de aguas subterráneas y garantizar el suministro continuo de agua potable segura.

¿Cómo debería ser un sistema de evaluación de las aguas subterráneas?

Para lograr una gestión de las aguas subterráneas más equilibrada y sostenible, es necesario adoptar un enfoque de seguimiento exhaustivo e integrado, que combine análisis químicos y basados en los efectos con una evaluación paralela de la biocenosis de las aguas subterráneas (véase la fig. 1). Al mismo tiempo, la creciente tensión entre la necesidad de una protección de las aguas subterráneas orientada a la ecología y las crecientes exigencias en cuanto a su uso exige la incorporación de objetivos sociales en la evaluación de las aguas subterráneas, así como un análisis sistemático de las constelaciones de conflicto y los intereses de las partes implicadas. Entre ellos se incluyen los objetivos normativos de una «buena calidad de las aguas subterráneas», las expectativas específicas de cada actor, así como la viabilidad de la gobernanza para la aplicación de medidas de protección ampliadas.

Ante estos requisitos, se necesitan nuevos enfoques interdisciplinares que aúnen perspectivas ecotoxicológicas, ecológicas, químicas y sociales. Una vía prometedora es el desarrollo de modelos de evaluación integradores que permitan un análisis holístico de la calidad de las aguas subterráneas a través de diferentes escalas espaciales y funcionales. Un ejemplo de este tipo de enfoque es la estrategia de evaluación de las aguas subterráneas basada en tríadas (véase la fig. 2). Esta estrategia utiliza métodos que llevan décadas demostrando su eficacia en las aguas superficiales y en la evaluación de sedimentos. Esta estrategia combina métodos estandarizados basados en los efectos, el análisis de sustancias traza y el estudio de la diversidad faunística. Su punto fuerte radica en el reconocimiento de que ninguno de estos métodos por sí solo puede proporcionar una evaluación suficientemente exhaustiva del estado ecológico; solo su integración conduce a una comprensión fundamentada y diferenciada de la salud del ecosistema.

El enfoque de la tríada para la evaluación de las aguas subterráneas

En el marco del proyecto gwTriade (02WGW1668A, 2023-2026), financiado por el BMFTR, se ha desarrollado este nuevo enfoque de «tríada» para la evaluación integral de las aguas subterráneas. Este enfoque combina tres «líneas de evidencia» complementarias:

1. un análisis químico para la evaluación de la exposición, que además subsana la «laguna analítica» existente para las sustancias PMT/vPvM altamente polares mediante técnicas como la IC-HRMS
2. métodos basados en los efectos, que incluyen ensayos in vitro e in vivo, para evaluar la toxicidad de mezclas complejas
3. la evaluación de la diversidad de la fauna mediante un enfoque integrado que combina la identificación morfológica clásica y el metabarcoding del ADN ambiental para caracterizar la fauna de las aguas subterráneas

El análisis socioecológico complementa esta tríada mediante el estudio de las perspectivas de las partes interesadas, las concepciones normativas de un «buen estado de las aguas subterráneas» y las constelaciones de conflicto relevantes para la implementación y la gobernanza.

Para el proyecto colaborativo se han establecido los objetivos generales que se muestran en la figura 3. A largo plazo, la consecución de estos objetivos proporcionará la base científica necesaria para adoptar medidas destinadas a la protección y conservación del ecosistema de las aguas subterráneas y de sus servicios ecosistémicos.