El transporte de aguas subterráneas es el movimiento de sustancias, en particular contaminantes, en las aguas subterráneas. La zona de agua subterránea en la que se concentran los contaminantes se llama penacho de agua subterránea. Las plumas tienen varias formas, tamaños y velocidades de transporte. Los diferentes factores que afectan el transporte de aguas subterráneas incluyen la geología e hidrología del acuífero, así como las propiedades físicas, químicas, biológicas y radiológicas de los contaminantes en las aguas subterráneas.
Los acuíferos son formaciones subterráneas de roca y suelo que están saturadas de agua. El agua subterránea se mueve a través de los poros entre el suelo y las partículas de roca y a través de grietas, hendiduras y fracturas en el lecho de roca dura. El movimiento de contaminantes se ve muy afectado por los tipos de rocas y suelos presentes. Los factores geológicos importantes incluyen la textura y el tamaño de las partículas y las características físicas de los poros y otros espacios a través de los cuales viaja el agua subterránea.
La permeabilidad, o conductividad hidráulica, es la facilidad con la que el agua subterránea se mueve a través de formaciones subterráneas. Las partículas grandes y poco compactas, como las gravas y el lecho de roca muy fracturado, son más permeables que las arcillas, las partículas de limo compactas y la roca sólida. El tamaño, la distribución y la interconexión de los espacios abiertos determinan en gran medida la facilidad con que el agua subterránea y los contaminantes que contiene pueden migrar de un lugar a otro.
Las propiedades químicas también son factores importantes en el transporte de aguas subterráneas. Algunos contaminantes se disuelven en agua, mientras que otros son insolubles. Las sustancias disueltas pasan a formar parte del agua subterránea y no se separan fácilmente de ella. Las sustancias insolubles se comportan de forma mucho más independiente. Pueden ser muy densos y no ser fáciles de transportar. También pueden alojarse dentro de los poros o engancharse en los bordes irregulares de las partículas. La naturaleza química de los contaminantes y la temperatura y el pH del agua subterránea determinan en gran medida qué sustancias son solubles o insolubles en el agua.
Los contaminantes disueltos, o solutos, se transportan junto con el agua subterránea a medida que fluye. Este proceso de transporte se llama advección. Los contaminantes se mueven básicamente al mismo caudal y en la misma dirección que el agua subterránea. El transporte de agua subterránea por advección es más común en acuíferos altamente permeables con grandes redes de poros o espacios interconectados.
Los solutos se dispersan por todo el agua subterránea debido a la mezcla mecánica y la difusión molecular. La mezcla mecánica se produce como consecuencia natural del movimiento a través y alrededor de las partículas de suelo y roca. La difusión molecular es la mezcla que ocurre a nivel molecular entre algunos compuestos y el agua. La dispersión diluye gradualmente las concentraciones de contaminantes y crea una columna de forma elíptica en la que los contaminantes están altamente concentrados cerca del borde de salida de la columna y se diluyen hacia el borde de ataque.
Algunos contaminantes, como los productos derivados del petróleo, no se disuelven fácilmente en el agua subterránea. En cambio, flotan sobre el nivel freático o se hunden hasta el fondo del acuífero, dependiendo de su densidad. Pueden sufrir cierta dispersión, pero sus columnas se mueven mucho más lentamente que las columnas de solutos y contaminantes que se dispersan fácilmente a través del agua subterránea.
Los efectos que ralentizan el transporte de aguas subterráneas se denominan factores de retardo. Un factor de retraso importante es la adsorción. Esto ocurre cuando los contaminantes se adhieren o se adhieren al suelo o partículas de roca debido a fuerzas de atracción electrostáticas. Los compuestos que no se disuelven o dispersan fácilmente en el agua subterránea se adsorben fácilmente. Otros factores de retardo incluyen la fricción de los poros y el efecto de filtrado que ocurre cuando los contaminantes sólidos insolubles dejan de moverse porque se alojan dentro de los poros o se enganchan con partículas irregulares de suelo o rocas.
Finalmente, los contaminantes pueden sufrir transformaciones físicas, químicas, biológicas o radiológicas que cambian sus tasas de transporte de agua subterránea. Un contaminante puede cambiar de fase, por ejemplo, de líquido a gas. Las reacciones químicas entre contaminantes y procesos biológicos y radiológicos naturales también pueden convertir un compuesto en otro. Los compuestos recién creados pueden moverse más rápido o más lento que los compuestos anteriores.