Evaluación de la erosión de los ríos mediante la determinación de isótopos radiactivos

* El radionúclido berilio-10 ha sido empleado para conocer la tasa de denudación del río Guadiana.

* Gracias a la determinación de la concentración del berilio-10, mediante el uso del acelerador AMS del CNA, se ha podido conocer el aporte de sedimentos desde los afluentes al río y de éste al mar.

El conocimiento sobre los cambios en la erosión y la sedimentación que tienen lugar en las cuencas hidrográficas resulta de gran interés para la agricultura, la silvicultura y la gestión territorial en general.

Por tanto, se convierte en una pieza clave la predicción de cómo el uso de la tierra podría afectar a la erosión y la sedimentación, así como la importancia relativa de las diferentes fuentes de sedimentos para priorizar medidas de control de la erosión.

Como resultado final, conociendo la tasa de denudación se puede estimar la variabilidad temporal de la tasa de retención de sedimentos dentro de los límites del estuario.

En los últimos tiempos se está dando una gran aplicación al estudio del berilio-10 en el campo de la datación geológica, geocronología, movimientos atmosféricos y otras disciplinas, ya que se usa como trazador de diversos eventos geológicos. Tal y como se muestra en la imagen adjunta, el Be-10 es un radionúclido cosmogénico que se produce cuando la radiación cósmica interacciona con el oxígeno-16 o el nitrógeno-14 de la atmósfera o con el oxígeno-16 existente en la estructura de minerales en la superficie terrestre.

Como los radionúclidos cosmogónicos producidos en la atmósfera se transfieren continuamente a la superficie del suelo, es posible evaluar la tasa de denudación total de la cuenca de un río, en este caso el Guadiana, conociendo la concentración de Be-10 en el sedimento y el flujo de deposición del radionúclido en la superficie. Las estimaciones de la transferencia del radionúclido en el suelo reflejan la tasa de denudación de accidentes geográficos fluviales que son objeto de procesos geológicos como meteorización, movimientos de masas y superficie y flujos fluviales. Estos procesos geológicos pueden ser medidos en una escala de tiempo de entre 1000 y 10 millones de años.

Para esta investigación se han tomado muestras de sedimentos de la cuenca del río Guadiana a su salida al mar, a ambos lados de la frontera, tanto de España como de Portugal. Según nos indica el Dr. Padilla, “el interés principal reside en la comparación de los resultados obtenidos experimentalmente en el Centro Nacional de Aceleradores con el método teórico de balance de sedimentos realizado por la Universidad de Algarve, ya que este proceso de evaluación teórico tiene una serie de premisas que deben estudiarse más en profundidad como serían el número de embalses de la cuenca”.

El trabajo ha sido publicado en la revista internacional Journal of Environmental Radioactivity. Los resultados obtenidos muestran gran concordancia con los ya realizados en otras cuencas como el río Neuse (EE. UU.), para la determinación de la concentración de berilio-10 y para el río Miñor en el norte de España, para el método de balance de sedimentos.

Sin embargo los resultados experimentales del Guadiana difieren del método teórico. Para el método del isótopo Be-10 se obtuvo un flujo anual promedio de 0,76 × 10^-2 cm/año, mientras que la tasa de denudación derivada del método del sedimento fue de 1,66 × 10^-3 cm/año. Se considera que estas discrepancias pueden deberse al hecho anteriormente citado de que no fueron tenidos en cuenta los embalses en el método teórico. Sin embargo, realizando una serie de correcciones para el método de balance de sedimentos, como aporte de sedimentos final debido a los diferentes embalses, se puede llegar a un valor final de 0.77× 10^-2 cm/año, más acorde con el obtenido mediante la concentración de Be-10.

Éste es un trabajo preliminar, puesto que aunque el método Be-10 ha mostrado ser una herramienta muy útil para llevar a cabo estudios sobre los procesos de erosión dentro de los ríos, se requieren más estudios basados en una mayor población de muestras y como consecuencia se ampliará la zona de muestreo de sedimentos a zonas anteriores y posteriores a embalses para evaluar la variación de los resultados que se obtendrían.

El estudio ha sido realizado en colaboración entre el Centro Nacional de Aceleradores,  la Universidad de Algarve (Portugal), la Universidad de Huelva y la Universidad de Sevilla.

El Centro Nacional de Aceleradores es una ICTS de localización única que forma parte del Mapa de ICTS actualmente vigente, aprobado el 7 de octubre de 2014 por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI).

Referencia bibliográfica:

Determination of denudation rates by the measurement of meteoric ¹⁰Be in Guadiana river sediment samples (Spain) by low-energy AMS

Padilla, J.M. López-Gutiérrez, D.M.R. Sampath, T. Boski, J.M. Nieto, M. García-León

Journal of Environmental Radioactivity 189, 227-235 (2018)

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.04.016

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