Reportajes
Los isótopos estables y su rol en la gestión del recurso agua
Un isótopo es un tipo de átomo, la unidad más pequeña de materia que reúne las propiedades químicas de un elemento de la tabla periódica. Los isótopos del mismo elemento tienen las mismas propiedades químicas, sin embargo, difieren en cuanto a sus propiedades físicas, en particular por la masa atómica, si emiten radiación se denominan isótopos radiactivos o inestables, por el contrario, los que no emiten radiación se denominan isótopos estables.
Los isótopos estables, aunque no emiten radiación, gracias a sus propiedades únicas pueden utilizarse en una gran variedad de aplicaciones como la gestión del agua y del suelo, los estudios medioambientales, las evaluaciones de la nutrición y la ciencia forense.
En la actualidad la protección de los recursos naturales es una tarea fundamental en los países del mundo, por ello se vuelve esencial el tema de la hidrología isotópica, que, desde sus inicios, a mediados del siglo pasado, se centró en el análisis de los elementos deuterio (2H) y el oxígeno 18 (O18). En muestras de agua, las concentraciones de estos isótopos se pueden usar como una huella (fingerprint) que permite identificar el origen y recorrido del agua en la atmósfera, la superficie terrestre y los flujos subterráneos.
Al tener diferentes masas atómicas, el comportamiento de los isótopos en el ciclo hidrológico se presenta con variaciones que ayudan a ubicar específicamente el sitio de origen de las precipitaciones. La hidrología isotópica se ha convertido en una herramienta fundamental para la gestión y aprovechamiento sostenible de los recursos hídricos, permite identificar y evaluar las recargas en los acuíferos, la dinámica de lagos y ríos, identificar las fuentes de contaminación y su evolución en los sistemas acuáticos, así como entender los patrones del cambio climático y las afectaciones a las precipitaciones.
Para determinar las concentraciones de isotopos (O18). y 2H en muestras de agua se utilizan principalmente 2 métodos: Espectrometría de masas de relaciones isotópicas (IRMS) y la espectrometría de absorción láser de cavidad de anillo desplegable (CRDS), que se basa en la capacidad del láser para excitar y ionizar selectivamente los átomos con diferentes masas isotópicas.
Estas técnicas miden la abundancia relativa de estos isótopos expresando el resultado como desviaciones isotópicas (δ¹⁸O y δD) en relación con un estándar de referencia como son el VSMOW2 (Vienna Standard Mean Ocean Water) y el SLAP2 (Standard Light Antarctic Precipitation) permitiendo su detección y cuantificación de su abundancia relativa en una muestra de agua.
Los estudios isotópicos realizados por el laboratorio de Hidrogeología del Centro de Investigación de Recursos Acuáticos de la UNAN-Managua, están relacionados con los proyectos regionales denominados como RLA y los nacionales, (NIC) con el apoyo del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) y en colaboración con instituciones de Gobierno, como INETER, MARENA y Alcaldía de Managua, en los que se ha participado en el componente recursos hídricos y suelos utilizando técnicas nucleares e isotópicas.
Estos estudios están destinados a la gestión y evaluación nacional integral de los recursos hídricos aplicando técnicas nucleares e isotópicas, específicamente realizando análisis de isótopos estables en agua, Deuterio y oxígeno-18, por espectrometría láser.
En el marco de este componente se han elaborado principalmente caracterizaciones en las áreas de la hidrología e hidrogeología nacional, tales como la evaluación de la procedencia del agua en la laguna de Tiscapa mediante el estudio de la composición isotópica e hidroquímica en donde se evidencia que el agua de la laguna procede de la recarga de las partes altas del acuífero de las Sierras y no existe conexión o influencia del agua del lago de Managua sobre los mismos.
Para su ejecución, se ha contado con personal capacitado que ha permitido conocer y aplicar los avances en el procesamiento e interpretación de datos aplicados a los estudios de hidrología isotópica para entender mejor y caracterizar el ciclo del agua. Toda esta experiencia ha permitido enriquecer la formación de estudiantes nacionales y regionales de grado y posgrado en el uso de técnicas nucleares e isotópicas.
El CIRA, mediante el Laboratorio de Hidrogeología forma parte de una red de investigación colaborativa en América Central, la costa del Golfo de México y la cuenca del mar Caribe Isotopes Network of Tropical Tempestology (STORM), compartiendo datos de valores isotópicos de alta frecuencia (de horaria a diaria) de precipitaciones, aguas subterráneas y aguas superficiales durante los pasos y entradas de tormentas tropicales para alimentar una base de datos y mejorar la comprensión de los procesos de estos fenómenos.
Cada dos años se participa en las pruebas de Intercomparación WICO (Water Isotope Intercomparison) del OIEA en análisis de isótopos estables, Deuterio y Oxígeno -18 con el objetivo de evaluar, comparar y mejorar la calidad de las mediciones que permita contrastar los resultados con otros laboratorios similares o internacionales, monitorizar sus resultados, detectar tendencias y considerar acciones preventivas o correctivas cuando sea necesario, todo lo cual ayuda a la obtención de resultados analíticos fiables y robustos y con los más altos estándares de calidad.
