¿Qué es la contaminación por nutrientes?
Según la NOAA, la contaminación por nutrientes se produce cuando un exceso de nutrientes, principalmente nitrógeno (N) y fósforo (P), fluye hacia los cuerpos de agua y actúa como fertilizante, provocando un crecimiento excesivo de algas. Este fenómeno también se conoce como eutrofización.
Muchas floraciones de algas nocivas (FANs), o FANs cianobacterianas, son el resultado del aumento de la contaminación por nutrientes procedente de fuentes puntuales y difusas. El espectacular aumento del flujo de nutrientes procedente de las actividades de producción industrial, urbana y agrícola acelera la eutrofización de lagos, arroyos y aguas costeras.
Las especies de algas nocivas se están adaptando rápidamente al aumento de la carga de nutrientes. El momento, la cantidad y las proporciones de los nutrientes son los criterios críticos que contribuyen a la proliferación de las FANs. El desequilibrio de nutrientes acelera la toxicidad de las diatomeas y las FAN cianobacterianas. Con el cambio climático, las condiciones ambientales y abióticas debidas a las actividades humanas, también alimenta el crecimiento y la propagación de las algas.
Los principales nutrientes que afectan a la salud de los ecosistemas acuáticos son el nitrógeno y el fósforo. Los ciclos biogeoquímicos naturales del nitrógeno y el fósforo podrían verse alterados por los efectos cada vez mayores provocados por el cambio climático. Las algas y las plantas acuáticas dependen de estos nutrientes para crecer. Una cantidad suficiente de nitrógeno y fósforo favorece la vegetación acuática y proporciona alimento a los animales acuáticos, lo que ayuda a mantener ecosistemas acuáticos saludables. Sin embargo, cantidades excesivas de N y P provocan FANs extremas y dan lugar a problemas medioambientales.
¿Qué causa la eutrofización?
La producción mundial de fósforo se ha multiplicado por 18 desde la década de 1940. Por su parte, la producción de N se ha multiplicado por más de seis. Se estima que el flujo anual de fósforo que entra en los cuerpos de agua se ha triplicado, mientras que el nitrógeno total se ha duplicado. Es importante realizar el monitoreo del nitrógeno total y del fósforo total en los cuerpos de agua para establecer criterios numéricos y normas de calidad del agua eficaces que permitan controlar la contaminación por estos dos nutrientes.
La contaminación por nutrientes puede producirse debido al desarrollo del suelo, la agricultura, la acuicultura y la deposición atmosférica de nutrientes. Estas fuentes primarias aumentan la cantidad, alteran las proporciones y las formas químicas de los nutrientes y favorecen los florecimientos de algas nocivas. La contaminación de fuentes difusas, como la escorrentía de los campos agrícolas, la escorrentía de aguas pluviales y la deposición atmosférica, contribuyen de manera especialmente significativa al aumento de los niveles de nutrientes en ríos y arroyos.
El crecimiento de la población humana intensifica la producción de alimentos y el vertido de aguas residuales de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales y las fosas sépticas. Estos son los principales factores que contribuyen a la contaminación global por nutrientes. Las principales fuentes de contaminación por nutrientes son la agricultura, las aguas residuales, los combustibles fósiles y la escorrentía de aguas pluviales.
Principais fontes que causam a poluição por nutrientes
Agricultura La producción de cultivos implica la aplicación de fertilizantes químicos o estiércol animal que contiene nitrógeno y fósforo. Los suelos fertilizados y las explotaciones ganaderas liberan muchos nutrientes al aire y a las vías fluviales, lo que convierte a la agricultura en una fuente importante de exceso de nitrógeno y fósforo.
Aguas residuales Los sistemas municipales de alcantarillado y fosas sépticas a menudo no logran eliminar el nitrógeno y el fósforo de los residuos urbanos. Los vertidos de residuos sin tratar o tratados de forma inadecuada en las vías fluviales aumentan la contaminación por nitratos y fósforo. Algunos detergentes utilizados para la limpieza y el lavado de ropa contienen nitrógeno y fósforo. Los fertilizantes de jardín y los residuos biológicos eliminados de forma inadecuada también favorecen la contaminación por nutrientes.
Combustibles fósiles Ampliamente utilizados para la fabricación, el transporte, la generación de electricidad y la agricultura. Liberan cantidades sin precedentes de emisiones de óxido de nitrógeno al aire. Una gran parte de ellas contamina nuestros cuerpos de agua. Además, las operaciones industriales, los aviones, los barcos, los vehículos de carretera y las centrales eléctricas de carbón son fuentes importantes de contaminación por nitrógeno.
Escorrentía de aguas pluviales La escorrentía de lluvia y nieve de los techos, carreteras y pavimentos también transporta nitrógeno y fósforo a las aguas locales. Las fuentes urbanas, como la escorrentía de las ciudades, contribuyen de manera significativa a la contaminación por nutrientes. Cuando llueve durante el tiempo húmedo, se genera una escorrentía que transporta nitrógeno y fósforo a las vías fluviales.
¿Cuáles son los efectos de la contaminación por nutrientes y los florecimientos de algas nocivas?
El enriquecimiento del agua con nutrientes causado por el ser humano contribuye al proceso de eutrofización, un importante problema medioambiental. Acelera el crecimiento de algas y otras formas de vida acuática, alterando el equilibrio natural de los ecosistemas acuáticos y deteriorando la calidad del agua. Este exceso de contaminación por nutrientes, principalmente nitrógeno y fósforo, altera drásticamente las redes tróficas de los lagos, ríos y ecosistemas costeros.
Los cambios en el crecimiento de las algas afectan a los recursos alimenticios de los peces, los mariscos y otros organismos acuáticos, lo que repercute en la pesca comercial y la vida acuática. Mantener unos niveles equilibrados de nutrientes es esencial para sustentar la vida acuática y evitar el colapso del ecosistema. Como resultado, estos sistemas pasan a estar dominados por el fitoplancton, mientras que la producción de microalgas bentónicas y macrófitas disminuye, lo que puede ser crítico para la supervivencia de los peces.
En los lagos, la eutrofización crea hipoxia y pérdida de biodiversidad debido al bajo nivel de oxígeno disuelto, una condición que se aborda mediante las cargas diarias máximas totales (TMDL) para limitar la entrada de nutrientes. También promueve la proliferación de florecimientos de algas nocivas (FANs). Las toxinas producidas por las FANs pueden amenazar la salud humana al contaminar el agua potable y causar enfermedades. La eutrofización de los lagos aumenta aún más las emisiones de gases de efecto invernadero, metano y óxido nitroso, lo que contribuye al cambio climático global y afecta al medio ambiente.
Costos económicos
Las pérdidas económicas derivadas de la contaminación por nutrientes y la eutrofización son abrumadoras. La eutrofización aumenta los costos de la purificación del agua para uso municipal e industrial. La pérdida de peces y fauna silvestre puede comprometer el suministro de alimentos para las personas y los animales. Las algas tóxicas y las «zonas muertas» causan pérdidas de cientos de millones de dólares a la industria acuícola. El valor recreativo de los cuerpos de agua disminuye, lo que perjudica a la industria hotelera y turística.
La complejidad y diversidad de los efectos de la eutrofización dificultan la obtención de una estimación precisa de los costos. La eutrofización de las aguas costeras europeas se estima en más de 1000 millones de dólares al año. En Estados Unidos, la eutrofización de los lagos y arroyos cuesta más de 2400 millones de dólares al año. Esto incluye la pérdida de valor de las propiedades frente al lago (49 %) y las pérdidas por actividades recreativas (24 %).
Los problemas de sabor y olor causados por la eutrofización y el crecimiento de floraciones de algas nocivas (FANs) generan costos por la compra de agua embotellada (25 %). Los costos de la protección de especies en peligro de extinción se estimaron en el 2 % de las pérdidas totales. La falta de control de las algas en los embalses de agua potable y las «zonas muertas» con bajos niveles de oxígeno provocan pérdidas considerables para la salud pública y la vida silvestre, lo que pone de relieve la necesidad de abordar la contaminación por nutrientes mediante normas y programas de gestión eficaces.
¿Cuáles son las soluciones para reducir la contaminación por nutrientes?
La lucha contra la eutrofización requiere una combinación de medidas de control y prevención integrales. Los gobiernos, las empresas y los particulares deben tomar medidas urgentes para reducir la contaminación por nutrientes y abordarla de manera eficaz. Las estrategias clave consisten en controlar las fuentes de contaminación por nutrientes y restaurar los ecosistemas dañados. Las soluciones eficaces deben abordar más nutrientes, concretamente la contaminación por nitrógeno y fósforo, para lograr mejoras duraderas en la calidad del agua y los ecosistemas acuáticos.
Control del flujo de nutrientes
Los gobiernos centran sus esfuerzos principalmente en controlar la contaminación procedente de fuentes puntuales. Las iniciativas para controlar las fuentes puntuales han demostrado su eficacia en los países desarrollados. La prohibición del fósforo en los detergentes para la ropa y su eliminación de las aguas residuales son estrategias de control eficaces. Sin embargo, los países en desarrollo cuentan con tecnologías de eliminación de nutrientes mínimas o inexistentes.
La calidad del agua sigue siendo muy baja y continúan produciéndose florecimientos de algas nocivas. Esto se debe a la carga de nutrientes de fuentes difusas y a la deposición atmosférica. Controlar la contaminación difusa procedente de fuentes como la agricultura es mucho más difícil. La principal dificultad es que las fuentes son muy diversas y dispersas. Es necesario mejorar las prácticas de gestión del uso del suelo, del paisaje y del agua para reducir la escorrentía de nutrientes y las pérdidas de nutrientes por lixiviación.
Los individuos también pueden contribuir. Por ejemplo, elegir detergentes de limpieza y lavandería, jabones y champús sin fosfatos ayuda a reducir la contaminación por nutrientes. El ahorro de energía en el hogar ayuda a minimizar la contaminación atmosférica por nutrientes procedentes de los combustibles fósiles. Esto incluye el uso de equipos domésticos eficientes desde el punto de vista energético y el diseño de edificios ecológicos.
Participación de la comunidad en el enfrentar la contaminación por nutrientes
La participación de la comunidad es esencial para reducir la contaminación por nutrientes y salvaguardar la salud de los ecosistemas acuáticos y las comunidades humanas. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) de Silver Spring subraya el papel fundamental que desempeñan las acciones locales para hacer frente al exceso de nutrientes, principalmente nitrógeno y fósforo, que amenazan los cuerpos de agua de todo el país. Cuando las comunidades se unen, pueden reducir significativamente la escorrentía de nutrientes, prevenir los florecimientos de algas nocivas y proteger la calidad del agua de las vías fluviales locales.
Una de las formas más eficaces de que las comunidades marquen la diferencia es participando en iniciativas regionales, como el Programa de la Bahía de Chesapeake. Esta iniciativa de colaboración reúne a residentes, gobiernos locales y organizaciones para reducir la contaminación por nitrógeno y fósforo en la Bahía de Chesapeake, uno de los recursos acuáticos más importantes del país. Apoyar la mejora de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales es otra medida de gran impacto, ya que estas instalaciones se encargan de tratar grandes cantidades de desechos humanos y pueden reducir en gran medida el vertido de nutrientes en ríos, lagos y aguas costeras.
Acciones individuales para reducir la contaminación por nutrientes
A nivel individual, la eliminación adecuada de los desechos de las mascotas y la elección de productos de limpieza domésticos respetuosos con el medio ambiente también ayudan a evitar que los nutrientes y la contaminación por fósforo lleguen a los cuerpos de agua. Además, el mantenimiento de las fosas sépticas para que funcionen correctamente es fundamental para evitar fugas de nitrógeno y fósforo a las aguas subterráneas y superficiales.
La plantación de vegetación a lo largo de las vías fluviales, el apoyo a la restauración de los humedales y la promoción de prácticas de jardinería sostenibles ayudan a absorber el exceso de nutrientes y a reducir la escorrentía. En las zonas urbanas, la instalación de infraestructuras verdes, como jardines de lluvia y pavimentos permeables, puede limitar aún más la contaminación por nutrientes procedente de las aguas pluviales. El Servicio Oceanográfico Nacional y la Agencia de Protección Ambiental proporcionan valiosos recursos y hojas informativas para ayudar a las comunidades a comprender las fuentes de contaminación por nutrientes, incluidos los combustibles fósiles, las zonas urbanas y las actividades agrícolas, y a desarrollar estrategias eficaces para reducir las cargas de nutrientes mediante el comercio de nutrientes y otros enfoques.
¿Cómo restaurar los ecosistemas acuáticos?
Los estudios demuestran que el control de las fuentes externas de nutrientes no siempre reduce las cargas de nutrientes y, por lo tanto, los florecimientos de algas nocivas en los cuerpos de agua. Los lagos parecen responder lentamente a las intervenciones de control de nutrientes. Esto se debe a que el exceso de nutrientes permanece en los depósitos durante mucho tiempo. Reponen los florecimientos de algas y provocan una mayor eutrofización, lo que empeora la contaminación del agua. La restauración de los ecosistemas incluye la rehabilitación de los ecosistemas acuáticos dañados.
A continuación, se recuperan las funciones y propiedades biológicas, físicas y químicas de los cuerpos de agua. Las estrategias de rehabilitación y restauración de los lagos tienen como objetivo reducir la contaminación por fósforo del agua. Un enfoque común consiste en atrapar y eliminar el fósforo del sistema. Esto se puede lograr mediante métodos fisicoquímicos como la dosificación de hierro. Implica la adición de sulfato férrico.
Los métodos físico-mecánicos, como el lavado y el dragado de los depósitos del fondo, pueden ayudar a reducir las concentraciones de fósforo. Sin embargo, estos métodos pueden alterar el equilibrio natural de los ecosistemas acuáticos. Estas soluciones son temporales. Tan pronto como se detiene la intervención, los niveles vuelven a los valores anteriores. Un método de restauración más eficaz controla el crecimiento de las algas, evitando una mayor acumulación de nutrientes en los depósitos. Los principales métodos de control de algas incluyen el control químico, la aireación, la mezcla y los ultrasonidos. La tecnología de control de algas por ultrasonidos se considera la solución más segura y respetuosa con el medio ambiente para la eutrofización. Es segura para los peces, las plantas y otros organismos acuáticos, y puede utilizarse en lagos y embalses de agua potable.