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Nutrient pollution

Contaminación de nutrientes y floraciones de algas

Las floraciones de algas nocivas (FAN) están apareciendo más a menudo, de forma abundante, extensa y tóxica, donde cada año, afectan nuevas áreas de agua en todo el mundo. Muchas de estas floraciones se desencadenan cuando aumenta la contaminación por nutrientes. El aumento dramático en el flujo de nutrientes ocasionado por las actividades industriales, urbanas y agrícolas acelera la eutrofización de lagos, arroyos y aguas costeras.

Actualmente, las especies de algas nocivas se están adaptando rápidamente a las crecientes cargas de nutrientes. El momento, la cantidad y las proporciones de nutrientes son los factores críticos para la expansión de FAN.

Es importante destacar que el desequilibrio en los nutrientes puede acelerar la toxicidad del dinoflagelado y las FAN cianobacterianos. Los cambios en las condiciones climáticas, ambientales y abióticas debido a las actividades humanas también inhiben el crecimiento de algas.

Los principales nutrientes que afectan la salud de los ecosistemas acuáticos son el nitrógeno (N) y el fósforo (F). Las algas y las plantas acuáticas dependen de estos nutrientes para su crecimiento natural. Sin embargo, cantidades excesivas de nitrógeno y fósforo en el agua tienden a desencadenar el crecimiento extremo de FAN.

Fuentes de contaminación de nutrientes

La producción global de Fósforo ha aumentado 18 veces desde 1940. Mientras tanto, la producción de Nitrógeno creció más de seis veces. De este modo, el flujo anual de Fósforo a los sistemas acuáticos se ha triplicado, mientras que el de Nitrógeno se ha duplicado.

Phosphate production growth worldwide

Graph showing the Phosphate production growth. Source: Stefan Pohl

La contaminación de nutrientes puede ocurrir debido al desarrollo de la tierra, la agricultura, la acuicultura y la deposición de nutrientes atmosféricos. Estos factores aumentan la cantidad, alteran las proporciones y las formas químicas de nutrientes que promueven las FAN.

Nutrient pollution sources

El aumento de la población humana intensifica la producción de alimentos y la descarga de aguas residuales. Estos son los principales contribuyentes a la contaminación de nutrientes a nivel mundial. Las actividades antropogénicas que afectan el agua dulce y el cambio climático aceleran aún más los impactos en las FAN.

Las principales fuentes de contaminación por nutrientes incluyen:

Agricultura
La producción de cultivos involucra fertilizantes químicos o estiércol animal que contienen nitrógeno y fósforo. De este modo, los suelos fertilizados y las operaciones ganaderas liberan muchos nutrientes al aire y a las vías fluviales.

Acuicultura
La producción de peces y moluscos estimula el crecimiento de algas tóxicas y que matan peces. Los diferentes sistemas de producción acuícola basados en estanques provocan algas formadoras de flores con alto contenido de biomasa.

Ganadería
La creciente población humana exige operaciones de alimentación animal más concentradas (OAAC). La mayor parte del estiércol animal producido en Las OAAC ingresa a los ríos directamente. Se estima que en China, decenas de miles de OAAC producen 40 veces más contaminación de Nitrógeno que otras industrias.

Aguas residuales
Las alcantarillas municipales y los sistemas sépticos a menudo no logran eliminar el nitrógeno y el fósforo de los desechos urbanos. Las descargas de desechos no tratados o tratados inadecuadamente en las vías fluviales exacerban la contaminación por nitrato de fósforo.

Aguas pluviales
La escorrentía de lluvia y nieve de techos, carreteras y pavimentos también transporta nitrógeno y fósforo a las aguas locales.

Combustibles fósiles
Ampliamente utilizado para la fabricación, transporte, generación de electricidad y agricultura. Estos procesos liberan cantidades sin precedentes de emisiones de óxido de nitrógeno en el aire y una gran parte termina contaminando las aguas. Las operaciones industriales, aviones, barcos, vehículos de carretera y centrales eléctricas de carbón también son fuentes importantes de contaminación por nitrógeno.

Hogares
Algunos detergentes utilizados para la limpieza y lavado de ropa pueden contener nitrógeno y fósforo. Los fertilizantes de jardín y los desechos biológicos eliminados inadecuadamente pueden aumentar la contaminación de las aguas por los nutrientes.

El nitrógeno también es el elemento más abundante en la composición del aire. Las actividades humanas producen un excedente significativo de nitrógeno en el aire, ya sea como óxidos de nitrógeno o amoníaco. Éste termina depositado de nuevo en tierra y lavado en cuerpos de agua cercanos. Con ello se estima que la deposición atmosférica sobre la tierra se ha triplicado.

La extensa deposición atmosférica de Nitrógeno conduce a la saturación de este componente en las cuencas hidrográficas y a la exportación de nitrato a arroyos, lagos y estuarios. Esta elevada contaminación de nutrientes del agua estimula la propagación de FAN. Demasiado amoníaco y pH bajo crean zonas de agua privadas de oxígeno que sofocan e intoxican los organismos acuáticos.

Satellite algal bloom

Efectos de la contaminación de nutrientes

El enriquecimiento del agua causado por los humanos debido a nutrientes deriva en procesos de eutrofización, ocasionando que el crecimiento de algas y formas superiores de vida vegetal se acelere. Esto perturba el equilibrio natural de los organismos que viven en el agua, deteriorando así su calidad.

El exceso de nutrientes puede alterar dramáticamente las redes alimenticias en lagos, ríos y ecosistemas costeros cuyos sistemas terminan dominados por el fitoplancton. La producción de microalgas y macrófitas bentónicas disminuye en el agua, lo que puede ser finalmente crítico para la supervivencia de los peces.

En los lagos, la eutrofización crea hipoxia y pérdida de biodiversidad debido a la falta de oxígeno disuelto y promueve la proliferación de FAN. La eutrofización de los lagos también aumenta las emisiones de gases de efecto invernadero, metano y óxido nitroso, contribuyendo así al cambio climático global.

Costo económico de la contaminación de nutrientes

Las pérdidas económicas resultantes 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 vida silvestre puede comprometer el suministro de alimentos para personas y animales.
  • Las algas tóxicas y las «zonas muertas» causan pérdidas de cientos de millones de dólares para la industria de la acuicultura.
  • El valor recreativo de los cuerpos de agua cae, dañando la industria hotelera y turística.

La complejidad y diversidad de los efectos de eutrofización hacen que sea difícil obtener una estimación precisa del costo. La eutrofización de las aguas costeras europeas se estima en más de $ 1 mil millones por año.

Para los Estados Unidos, la eutrofización de lagos y arroyos cuesta más de $ 2.4 mil millones anuales. Estas estimaciones incluyen la pérdida del valor de la propiedad frente al lago (49%) y las pérdidas de recreación (24%).

Los problemas de sabor y olor causados ​​por la eutrofización y el crecimiento de FAN conducen a costos por la compra de agua embotellada (25%). Los costos de protección de especies en peligro de extinción se estimaron en 2% de las pérdidas totales.

Sin embargo, no se incluyeron otros factores como los costos del tratamiento del agua para eliminar las toxinas de algas, el sabor y los problemas de olor. La falta de agua potable y la «zona muerta» con bajos niveles de oxígeno resultan en pérdidas considerables en la salud pública y la vida silvestre.

Soluciones para la contaminación de nutrientes

La lucha contra la eutrofización requiere una combinación de control integral y medidas de mitigación. Los gobiernos, las empresas y las personas deben tomar medidas urgentes para reducir la contaminación por nutrientes. Las estrategias clave implican controlar las fuentes de contaminantes nutrientes y restaurar los ecosistemas dañados.

Control del flujo de nutrientes

Los gobiernos centran sus esfuerzos principalmente en controlar la contaminación de fuentes puntuales de nutrientes. Los esfuerzos para controlar las fuentes puntuales han resultado exitosos para los países desarrollados. Prohibir el uso de Fósforo de los detergentes para ropa y eliminarlo de las aguas residuales son estrategias de control eficientes. Sin embargo, los países en desarrollo tienen tecnologías de eliminación de nutrientes muy limitadas o ninguna.

La fuente puntual de Fósforo también está asociada con operaciones de minas, fábricas y muchas actividades urbanas. Estas fuentes son mucho más difíciles de controlar. Incluso después de décadas de esfuerzos de reducción del aporte de nutrientes, muchos cuerpos de agua aún sufren de eutrofización.

La calidad del agua sigue siendo muy baja, y la floración de algas continúa extendiéndose. Esto se debe a la carga no puntual de nutrientes y a la deposición atmosférica. Controlar la contaminación no puntual de fuentes como la agricultura es mucho más difícil. La principal dificultad es que las fuentes son muy diversas y dispersas. La gestión del uso del suelo, la gestión del paisaje, las prácticas de gestión del agua deben actualizarse. Deben centrarse en reducir la escorrentía de nutrientes y las pérdidas de nutrientes a través de la lixiviación.

Las empresas pueden tomar medidas como:

  • Reducir la contaminación por nutrientes gestionando y reduciendo sus emisiones al aire y al agua.
  • Invertir en eficiencia energética y cambiar a fuentes de energía renovables ayuda a reducir la contaminación de los combustibles fósiles.
  • El manejo de la granja, el campo y la cuenca puede ayudar a reducir la escorrentía de nutrientes hacia los cuerpos de agua.

Los agricultores otro lado tienen opciones como:

  • Reducir el uso de fertilizantes y minimizar las pérdidas de nutrientes de sus actividades a través de prácticas sostenibles de manejo de nutrientes. Esto implica aplicar fertilizantes y estiércol en cantidades estrictas en el momento óptimo. Elegir el método más seguro y la colocación precisa son factores críticos.
  • Plantar zonas de amortiguamiento en el campo y garantizar la cobertura del suelo durante todo el año ayuda a prevenir la erosión del suelo de la granja y reduce las pérdidas de nutrientes en las vías fluviales.

Las personas también pueden contribuir. Por ejemplo, elegir detergentes, jabones y champús para limpieza y lavado sin fosfatos. Conservar la energía en el hogar ayuda a minimizar la contaminación de nutrientes en el aire por los combustibles fósiles.

Esto incluye el uso de equipos domésticos energéticamente eficientes y el diseño de edificios ecológicos. Los aviones, autobuses, automóviles y camiones producen cantidades significativas de emisiones de óxido de nitrógeno. Por lo tanto, es importante disminuir su uso minimizando la conducción y cambiando a modos de transporte sostenibles.

Restauración de ecosistemas acuáticos

Los estudios demuestran que el control de las fuentes externas de nutrientes a menudo no disminuye las cargas de nutrientes y las floraciones de algas en los cuerpos de agua. Los lagos parecen responder muy lentamente a las intervenciones de control de nutrientes. Esto se debe a que los nutrientes permanecen en depósitos a largo plazo, reponiendo las floraciones de algas y desencadenando una mayor eutrofización.

La restauración del ecosistema tiene como objetivo rehabilitar los ecosistemas de agua dañados. Luego se recuperan las funciones y propiedades biológicas, físicas y químicas de los cuerpos de agua. Las estrategias de rehabilitación y restauración del lago tienen como objetivo reducir las concentraciones de Fósforo en el agua.

Un enfoque común es atrapar y eliminar el Fósforo del sistema. Esto se puede lograr a través de:

  • Métodos fisicoquímicos: la dosificación férrica que implica agregar sulfato férrico.
  • Métodos fisico-mecánicos: el lavado y el dragado de depósitos en el piso pueden ayudar a reducir las concentraciones de Fósforo.

Sin embargo, estos métodos pueden alterar el equilibrio natural del ecosistema acuático, siendo a la vez, soluciones temproales.Tan pronto como se detiene la intervención, los niveles vuelven al nivel anterior.

Un método de restauración más eficiente consiste en controlar el crecimiento de algas, lo que ayuda a prevenir una mayor acumulación de nutrientes en los depósitos. Los principales métodos de control de algas incluyen:

  • Control químico
  • Aireación
  • Mezcla
  • Ultrasonido

La tecnología ultrasónica de control de algas se considera la solución más segura y ecológica para la eutrofización de la contaminación por nutrientes. Es inofensivo para peces y plantas y puede usarse para lagos y depósitos de agua potable.

Información del contacto

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