Determination of the sodium retardation factor using different methods: Analysis of their characteristics and impact on the solute movement prediction in a structured Brazilian soil

Determinación del factor de retardo del sodio mediante métodos diferentes: Análisis de sus características e impacto en la predicción del movimiento del soluto en un suelo brasileño estructurado

El factor de retardo (R_d) es uno de los principales parámetros para el transporte de solutos. Su valor puede variar significativamente dependiendo del método utilizado para su determinación. En este artículo, el R_d del sodio se determina experimentalmente utilizando columnas de suelo arenoso no perturbado, para comparar cuatro métodos de determinación de R_d y evaluar el impacto del método elegido en la predicción del movimiento de sodio. Se realizaron experimentos en muestras de suelo no perturbado y análisis analítico. Los resultados mostraron que el suelo tiene doble porosidad y caminos preferenciales. Las curvas de llegada estaban de acuerdo con las características físicas del suelo. Los valores de R_d variaron de 1.7 a 7.77 dependiendo de la concentración inicial y del método utilizado. Estas diferencias surgen del modelo conceptual de cada método de determinación de R_d. El análisis experimental y analítico indicó que cuanto mayor es la R_d, más lento es el movimiento. Los métodos que mejor reprodujeron el movimiento de sodio obtenido en el laboratorio fueron las isotermas de Ogata y Banks (1961), Langmuir y Freundlich. Los modelos de predicción presentaron errores más pequeños con el aumento de la concentración inicial. En estos casos, las concentraciones pronosticadas pueden sobreestimarse hasta un 22,5% cuando se utiliza un método no adecuado. Estos resultados sugieren que el método de determinación de R_d puede afectar fuertemente la predicción del movimiento de sodio. Debido a eso, al determinar R_d, es de vital importancia evaluar cada método y cómo pueden ser adecuados para el suelo bajo investigación.

INTRODUCCIÓN

El mantenimiento de la calidad de los recursos hídricos subterráneos depende del conocimiento de cómo se mueven los solutos en el acuífero para estimar la contaminación de las aguas subterráneas y, por tanto, gestionar los riesgos para la salud. Dado que los procesos asociados al flujo de aguas subterráneas y al transporte de solutos son complejos, la modelización numérica es una potente herramienta para realizar predicciones y fundamentar los procesos de toma de decisiones. Los modelos numéricos requieren parámetros de entrada que deben determinarse de forma fiable para garantizar la calidad de la predicción.

Uno de los principales parámetros de entrada en la modelización del transporte reactivo de solutos es el factor de retardo (R_d) (Fetter, 1999). Debido a los mecanismos físicos, biológicos y químicos implicados entre una solución líquida y las superficies de las partículas del suelo, la velocidad de percolación del agua, v, difiere de la velocidad del soluto, vs (Freeze y Cherry, 1979). La relación entre estas dos velocidades se denomina factor de retardo.