¿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 las masas de agua y actúa como fertilizante, provocando un crecimiento excesivo de algas. Este fenómeno también se conoce como eutrofización.
Muchas floraciones de algas nocivas (HAB, por sus siglas en inglés), o HAB de cianobacterias, son el resultado del aumento de la contaminación por nutrientes. El aumento drástico del flujo de nutrientes procedentes de actividades industriales, urbanas y agrícolas acelera la eutrofización de lagos, arroyos y aguas costeras.
Las especies de algas nocivas se están adaptando rápidamente a las crecientes cargas de nutrientes. El momento, la cantidad y las proporciones de los nutrientes son factores críticos que contribuyen a la proliferación de las HAB. El desequilibrio de nutrientes acelera la toxicidad de las diatomeas y las HAB de cianobacterias. El cambio climático, con 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 el crecimiento de las plantas y proporciona alimento a los organismos acuáticos, lo que contribuye a mantener la salud de los ecosistemas acuáticos. Sin embargo, cantidades excesivas de N y P provocan floraciones extremas de microalgas 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. Mientras tanto, la producción de N se ha multiplicado por más de seis. Se estima que el flujo anual de P a los sistemas acuáticos se ha triplicado, mientras que el de N se ha duplicado. Es importante controlar el nitrógeno total y el fósforo total en las masas de agua para establecer normas eficaces de calidad del agua que controlen 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 principales aumentan la cantidad, alteran las proporciones y las formas químicas de los nutrientes y favorecen las HAB. Las fuentes difusas, como la escorrentía de los campos agrícolas, las aguas pluviales y la deposición atmosférica, contribuyen de manera especialmente significativa al aumento de los niveles de nutrientes en los ríos y arroyos.
El crecimiento de la población humana intensifica la producción de alimentos y el vertido de aguas residuales. 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 las aguas pluviales.
Agricultura La producción de cultivos implica el uso de fertilizantes químicos o estiércol animal que contienen N y P. 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 de alcantarillado municipal y los sistemas sépticos a menudo no eliminan 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 para jardines 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 a la atmósfera. Una gran parte de ellas contamina nuestras masas 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.
Aguas pluviales La lluvia y la nieve que se escurre de los tejados, las carreteras y las aceras 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 la temporada húmeda, se genera escorrentía que transporta nitrógeno y fósforo a las vías fluviales.
¿Cuáles son los efectos de la contaminación por nutrientes y las floraciones de algas nocivas?
El enriquecimiento del agua con nutrientes causado por el ser humano contribuye al proceso de eutrofización. Acelera el crecimiento de algas y otras formas de vida acuática. Esto altera el equilibrio natural de los ecosistemas acuáticos y deteriora la calidad del agua.
El exceso de nutrientes altera drásticamente las redes tróficas de los lagos, ríos y ecosistemas costeros. Los cambios en el crecimiento de las algas pueden afectar a los recursos alimenticios de los peces, los mariscos y otros organismos acuáticos. Mantener unos niveles equilibrados de nutrientes es esencial para sustentar la vida acuática y evitar el colapso de los ecosistemas. Como resultado, estos sistemas pasan a estar dominados por el fitoplancton. La producción de microalgas bentónicas y macrófitas disminuye, lo que puede ser crítico para la supervivencia de los peces.
En los lagos, la eutrofización provoca hipoxia y pérdida de biodiversidad debido a la falta de oxígeno disuelto. Además, favorece la proliferación de floraciones de algas nocivas. Las toxinas producidas por estas floraciones pueden amenazar la salud humana al contaminar el agua potable y provocar 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.
Costes económicos
Las pérdidas económicas derivadas de la contaminación por nutrientes y la eutrofización son abrumadoras. La eutrofización aumenta los costes de 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 las masas 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 costes. La eutrofización de las aguas costeras europeas se estima en más de 1000 millones de dólares al año. En Estados Unidos, la eutrofización de lagos y arroyos cuesta más de 2400 millones de dólares al año. Esto incluye la pérdida del 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 las floraciones de algas nocivas (HAB) generan costes por la compra de agua embotellada (25 %). Los costes de la protección de especies en peligro de extinción se estimaron en un 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 fauna silvestre.
¿Cuáles son las soluciones para reducir la contaminación por nutrientes?
La lucha contra la eutrofización requiere una combinación de medidas preventivas y de control integral. Los gobiernos, las empresas y los particulares deben adoptar medidas urgentes para reducir la contaminación por nutrientes. 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 el nitrógeno y el fósforo, para lograr mejoras duraderas en la calidad del agua.
Control del flujo de nutrientes
Los gobiernos centran sus esfuerzos principalmente en controlar la contaminación procedente de fuentes puntuales. Los esfuerzos para controlar las fuentes puntuales han dado buenos resultados 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 floraciones de algas. Esto se debe a la carga difusa de nutrientes 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 la gestión del uso del suelo, la gestión del paisaje y las prácticas de gestión del agua. Estas soluciones deben centrarse en reducir la escorrentía de nutrientes y las pérdidas de nutrientes por lixiviación. Los particulares también pueden contribuir. Por ejemplo, eligiendo detergentes, jabones y champús sin fosfatos. El ahorro de energía en los hogares 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 la lucha contra 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) subraya el papel fundamental que desempeñan las medidas locales en la lucha contra el exceso de nutrientes, principalmente nitrógeno y fósforo, que amenazan las masas de agua de todo el país. Cuando las comunidades se unen, pueden reducir significativamente la escorrentía de nutrientes, prevenir la proliferación de algas nocivas y proteger la calidad de las vías fluviales locales.
Una de las formas más eficaces en que las comunidades pueden marcar 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 plantas de tratamiento de aguas residuales es otra medida de gran impacto, ya que estas instalaciones se encargan de tratar grandes cantidades de residuos humanos y pueden reducir considerablemente el vertido de nutrientes a ríos, lagos y aguas costeras.
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 prevenir la escorrentía de nutrientes y la contaminación por fósforo en las masas de agua. Además, el mantenimiento de los sistemas sépticos para que funcionen correctamente es fundamental para prevenir las 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 sostenible contribuyen 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 EPA proporcionan recursos valiosos 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.
¿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, la proliferación de algas en las masas de agua. Los lagos parecen responder lentamente a las intervenciones de control de nutrientes. Esto se debe a que los nutrientes permanecen en los depósitos durante mucho tiempo. Reponen la proliferación de algas y desencadenan una mayor eutrofización. 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 las masas de agua. Las estrategias de rehabilitación y restauración de los lagos tienen como objetivo reducir el 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.
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 las algas son 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.