Artículo 16 Ago, 2021

Contaminación de nutrientes y proliferación de algas: causas y soluciones

En resumen

  • La proliferación de algas nocivas (HAB) aparecen con más frecuencia, abundancia, extensión y toxicidad que nunca.
  • Cada año, afectan a diversas superficies de agua nuevas en todo el mundo.
  • Las floraciones de algas nocivas (FAN) se han vuelto más frecuentes, abundantes y tóxicas que nunca antes.
  • Nuevos cuerpos de agua son afectados a cada año en todo el mundo.

Muchas de estas floraciones son provocadas debido a la creciente contaminación por nutrientes. El notable aumento del flujo de nutrientes de las actividades industriales, urbanas y agrícolas acelera la eutrofización de lagos, arroyos y aguas costeras.

Las especies de algas dañinas se están adaptando rápidamente a las crecientes cargas de nutrientes. El tiempo, la cantidad y las proporciones de los nutrientes son factores críticos que contribuyen a la proliferación de FAN. El desequilibrio de los nutrientes puede acelerar la toxicidad de las FAN de diatomeas y de cianobacterias. El cambio climático, junto con las condiciones ambientales y abióticas provocadas por las actividades humanas, también favorecen el crecimiento de las algas.

Los principales nutrientes que afectan la salud de los ecosistemas acuáticos son el nitrógeno (N) y el fósforo (P). Los ciclos biogeoquímicos naturales del nitrógeno y del fósforo pueden ser afectados por los efectos resultantes del cambio climático.

Las algas y las plantas acuáticas dependen de estos nutrientes para su crecimiento. Sin embargo, cantidades excesivas de N y P desencadenan proliferaciones extremas de FAN.

Las principales fuentes de contaminación por nutrientes son:

Agricultura

En la producción agrícola se utilizan fertilizantes químicos o estiércol animal, que contienen N y P. Los suelos fertilizados y las operaciones ganaderas liberan muchos nutrientes al aire y a las vías fluviales.

Aguas residuales

Los sistemas municipales de alcantarillado a menudo no eliminan N y P de los desechos urbanos. Las descargas de desechos no tratados, o tratados inadecuadamente, que se encuentran en las vías fluviales agravan la contaminación por nitratos y fósforo. Algunos detergentes utilizados para la limpieza y el lavado de ropa pueden contener nitrógeno y fósforo. Los fertilizantes de jardín y los desechos biológicos eliminados de manera inadecuada pueden contribuir también a la contaminación de las aguas por nutrientes.

Combustibles fósiles

Ampliamente utilizados en las fábricas, el transporte, la generación de electricidad y la agricultura. Liberan enormes cantidades de emisiones de óxido de nitrógeno al aire, que en gran parte acaban contaminando los cuerpos de agua. Además, las operaciones industriales, aviones, barcos, vehículos y centrales eléctricas de carbón son también fuentes importantes de la contaminación por nitrógeno.

Aguas pluviales

La lluvia y las tormentas arrastran nitrógeno y fósforo de los techos, carreteras y pavimentos a las aguas locales.

¿Cuáles son los efectos de la contaminación por nutrientes?

El aporte de estos nutrientes causado por el hombre alimenta el proceso de eutrofización, además de que acelera el crecimiento de algas y otras formas de vida acuática. Esto perturba el equilibrio natural de los ecosistemas acuáticos y deteriora la calidad del agua.

El exceso de nutrientes puede alterar drásticamente las redes tróficas de los lagos, ríos y ecosistemas costeros. Estos sistemas quedan dominados por el fitoplancton. La producción de microalgas bentónicas y macrófitas disminuye y puede afectar la supervivencia de los peces.

En los lagos, la eutrofización genera hipoxia y pérdida de biodiversidad debido a la falta de oxígeno disuelto, y como consecuencia promueve la proliferación de FAN. La eutrofización de los lagos también aumenta las emisiones de gases de efecto invernadero: metano y óxido nitroso. Esto contribuye al cambio climático global.

Los costos económicos

Las pérdidas económicas resultantes de la contaminación por nutrientes y la eutrofización son abrumadoras. La eutrofización aumenta los costos de 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, afectando 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 un gasto de más de mil millones de dólares al año. Para los Estados Unidos, la eutrofización de lagos y arroyos cuesta más de $2,4 mil millones al año. Estos costos incluyen la pérdida del valor de la propiedad frente al lago (49%) y las pérdidas por recreación (24%). Los problemas de sabor y olor causados por la eutrofización y las FAN conducen a un aumento del gasto en agua embotellada (25%). Los costos de la protección de especies en peligro de extinción se estimaron en el 2% de las pérdidas totales.

Sin embargo, no se incluyeron otros factores, como los costos del tratamiento del agua para la eliminación de las toxinas de las algas, así como los problemas de sabor y olor. La falta de control de las algas en los reservorios de agua potable y las “zonas muertas” con bajos niveles de oxígeno resultan en pérdidas considerables en la salud pública y en la vida silvestre.

¿Cuáles son las soluciones?

La lucha contra la eutrofización requiere una combinación de medidas preventivas y de control. Los gobiernos, las empresas y las personas deben tomar medidas urgentes para reducir la contaminación por nutrientes. Las principales estrategias implican el control de las fuentes de nutrientes contaminantes y la restauración de ecosistemas dañados.

Control del flujo de nutrientes

Los gobiernos centran sus esfuerzos principalmente en controlar la contaminación de las fuentes puntuales. Esta estrategia ha tenido éxito en los países desarrollados. Una estrategia eficaz es prohibir el P de los detergentes para ropa y eliminarlo de las aguas residuales. Sin embargo, los países en desarrollo tienen tecnologías de eliminación de nutrientes muy limitadas y a veces ni la tienen.

La fuente puntual de fósforo también está asociada con operaciones de minas, fábricas y varias otras actividades urbanas. Estas fuentes son mucho más difíciles de controlar. Incluso después de décadas de esfuerzos por reducir el aporte de nutrientes, muchos cuerpos de agua todavía sufren de eutrofización.

La calidad del agua sigue siendo muy baja y continúan ocurriendo floraciones de algas. Esto se debe a la carga no puntual de nutrientes y a la deposición atmosférica. Controlar la contaminación difusa de fuentes, como la agricultura, es mucho más desafiante. La principal dificultad es que las fuentes son muy diversas y dispersas. Se deben mejorar la gestión del uso de la tierra, la gestión del paisaje y las prácticas de gestión del agua. Deben centrarse en reducir el escurrimiento de nutrientes y las pérdidas de nutrientes a través de la lixiviación.

Las empresas pueden 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 por combustibles fósiles. La gestión de las granjas, los campos y las cuencas hidrográficas puede ayudar a reducir el escurrimiento de nutrientes hacia los cuerpos de agua. Los agricultores pueden reducir el uso de fertilizantes y minimizar las pérdidas de nutrientes de sus actividades mediante una gestión con prácticas sostenibles.

Esto implica la aplicación de fertilizantes y estiércol en el momento correcto y en una cantidad cierta. La elección del método más seguro y la ubicación precisa son factores críticos. Plantar zonas de amortiguamiento y tener cobertura del suelo durante todo el año ayudan a prevenir la erosión del suelo agrícola y reducen las pérdidas de nutrientes en los cursos de agua.

Las personas también pueden contribuir, por ejemplo, eligiendo detergentes, jabones y champús para la ropa y la limpieza sin fosfatos. La conservación de energía en el hogar ayuda a minimizar la contaminación atmosférica por nutrientes proveniente de combustibles fósiles. Esto incluye el uso de equipos domésticos de bajo consumo energético 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 minimizar la circulación o cambiar a modos de transporte sostenibles.

¿Cómo restaurar los ecosistemas acuáticos?

Los estudios muestran que el control de las fuentes externas de nutrientes no siempre disminuye la carga de nutrientes y, por lo tanto, las algas florecen 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 los depósitos por mucho tiempo, por lo que realimentan las floraciones de algas y provocan una mayor eutrofización.

La restauración de ecosistemas incluye la rehabilitación de ecosistemas acuáticos dañados. Luego, 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 las concentraciones de P en el agua. Un enfoque común es atrapar y eliminar P del sistema. Esto se puede lograr mediante métodos fisicoquímicos como la adición de sulfato férrico.

Otra alternativa es utilizar métodos físico-mecánicos como el lavado y el dragado de los depósitos del fondo que pueden ayudar a reducir las concentraciones de P. Sin embargo, estos métodos pueden alterar el equilibrio natural de los ecosistemas acuáticos. Y además, estas soluciones son temporales. Tan pronto como se detiene la intervención, los niveles vuelven al valor anterior.

Un método de restauración más eficiente es controlar el crecimiento de las algas, lo que evita una mayor acumulación de nutrientes en los depósitos. Los principales métodos de control de algas incluyen control químico, aireación, remoción y ultrasonido. La tecnología ultrasónica de control de algas es considerada la solución más segura y respetuosa con el medio ambiente para la eutrofización. Es inofensiva para los peces, las plantas y otros organismos acuáticos, y se puede utilizar en lagos y depósitos de agua potable.