Artículo 30 Ago, 2021

Monitoreo de nutrientes en diferentes profundidades de agua

LG Sonic, recientemente, ha desarrollado un sistema de perfiles verticales (Vertical Profiling System), que puede medir la calidad del agua en alta resolución a distintas profundidades.

El perfilador vertical, junto con nuestras otras herramientas de monitoreo, ofrece una forma única de detectar los patrones espaciales y temporales de las concentraciones de nutrientes, que desempeñan un papel decisivo en los problemas relacionados con las algas. Esta información, junto a una serie de datos físico-químicos, puede ayudar a determinar la mejor solución.

 

El papel de las plantas acuáticas

Las plantas crecen tanto en el fondo como en la superficie en cuerpos de agua saludables. Las plantas acuáticas son muy importantes. Pueden actuar como sumideros de nutrientes, mejorar la claridad del agua y proporcionar hábitat para otros organismos acuáticos. Las plantas bentónicas que crecen en el fondo pueden mejorar significativamente la calidad del agua, ya que consumen nutrientes que se liberan de los sedimentos y de las capas de agua, aumentando los niveles de oxígeno disuelto en el fondo de un lago. El oxígeno, a su vez, es utilizado por las bacterias aeróbicas que descomponen el material orgánico y controlan la acumulación de nutrientes en los sedimentos.

En un ecosistema acuático equilibrado, las plantas y las bacterias funcionan sinérgicamente para reducir el nivel de nutrientes. Sin embargo, en cuerpos de agua con muchas algas, las plantas bentónicas no pueden crecer. Este ciclo se altera, lo que a menudo conduce a una acumulación excesiva de nutrientes en el sedimento, culminando en la eutrofización.

Eutrofización

La mayoría de los lagos que sufren abundantes floraciones de algas son eutróficos o hipereutróficos. El estado trófico de un lago está determinado por la concentración de nutrientes (principalmente fosfato y fósforo total), y es evaluado por la concentración de algas (clorofila a) y la transparencia del agua.

Un lago hipereutrófico o eutrófico contiene mayores concentraciones de nutrientes, que provocan la floración persistente de algas.

Una forma de enfrentar la eutrofización es evitar la entrada de nutrientes. Sin embargo, la solución para las floraciones dañinas casi nunca es tan simple. Muchos cuerpos de agua fueron saturados por nutrientes durante años o incluso décadas, provocando una acumulación de fosfato en los sedimentos, en el fondo de lagos y en los embalses.

Estratificación

Los lagos y embalses más profundos (generalmente con más de 6 metros de profundidad) suelen tener estratificación, un proceso en que el agua se divide en diferentes capas con temperaturas y densidades variables.

El epilimnion es el agua más caliente cerca de la superficie de un lago; el hipolimnion es la capa de agua más fría y densa en la parte inferior; y el metalimnion es la capa intermedia, donde está la termoclina. El metalimnion cambia de cálido a frío entre las capas epilimnion e hipolimnion.

El fitoplancton y los nutrientes pueden acumularse cerca de la interfaz de estas zonas térmicas. El fondo de un lago mesotrófico o eutrófico suele permanecer anóxico (sin oxígeno) durante la estratificación. Esto produce una liberación acelerada de nutrientes y otras sustancias tóxicas (sulfato de hidrógeno, amoníaco, etc.) de los sedimentos. Cuando los sedimentos ricos en nutrientes se acumulan durante un tiempo prolongado, alimentan la floración de algas durante años, incluso después de que se haya reducido la entrada de nutrientes externos.

Para saber hay que medir

Disponemos de varias soluciones para controlar y prevenir la floración de algas y sus efectos nocivos. Para determinar la mejor solución para un lago, primero monitoreamos y evaluamos su estado.

La fuente de nutrientes y la forma en que un lago responde al enriquecimiento de estos siempre son complejas y únicas para cada situación. Antes de utilizar cualquier tratamiento, se debe evaluar la química del lago. Monitoreamos los patrones verticales, espaciales y temporales de una serie de variables de calidad del agua.

La MPC-Buoy usa ultrasonido que impacta directamente el crecimiento de las algas. Esta tecnología no es invasiva, no contiene productos químicos y solo afecta a las algas; por lo tanto, también se puede aplicar para mejorar las condiciones de luz para el crecimiento de plantas acuáticas y bacterias buenas en el sedimento.

La Monitoring Buoy puede perfilar la columna vertical de un lago. Tanto el sistema MPC-Buoy como el de Monitoring pueden medir de forma autónoma diferentes variables, como nitrato (N-NO3), fosfato (P-PO4), amonio (NH4), turbidez, clorofila-a, ficocianina, oxígeno disuelto, temperatura, pH entre otras.

Estas mediciones también pueden ser tomadas a diferentes profundidades con la ayuda de un sistema de perfiles verticales (Vertical Profiling System). Se calculan en tiempo real y son generadas varias veces al día.

Dado que estos sistemas también brindan una descripción general temporal, los datos se pueden utilizar para identificar la fuente y la dinámica de los nutrientes dentro de un cuerpo de agua. Las boyas detectan la liberación de nutrientes del sedimento y relacionan esa información con la entrada de nutrientes de otras fuentes.

Un lago o embalse rara vez es homogéneo. Sus características varían de un metro a otro, o incluso de un día para otro. Además, la estratificación vertical, las variaciones en la calidad del agua, las concentraciones de nutrientes y el crecimiento de algas también varían horizontalmente. Aquí es donde las imágenes de satélite brindan un mejor entendimiento de la situación.

La teledetección significa utilizar datos satelitales, como imágenes de Landsat o Sentinel, para determinar los parámetros de calidad del agua que normalmente solo se pueden medir en el laboratorio o mediante sensores in situ. Sin embargo, el uso de la teledetección tiene una ventaja incomparable, ya que es la única fuente de datos que proporciona una descripción general de los parámetros de calidad del agua en toda la superficie del agua. Las áreas grandes o inaccesibles se tornan accesibles.

En combinación con los datos en tiempo real más específicos, la teledetección se puede utilizar para interpolar información de las boyas a otras áreas de un lago. Al determinar variables, como clorofila a, turbidez, ficocianina y floración de algas, se puede evaluar la dinámica de los lagos. Un estudio batimétrico adicional puede determinar dónde se encuentra el nivel más alto de acumulación de sedimentos en un lago.

Estas fuentes de datos se procesan en MPC-View, un software basado en la web, y permiten saber más sobre la relación entre la entrada de nutrientes y la liberación de sedimentos. También podemos determinar la época del año en que el sedimento libera cargas críticas de nutrientes.

Por último, midiendo los nutrientes en relación con otras variables físico-químicas, podemos determinar la magnitud de la disponibilidad de nutrientes a lo largo de la columna de agua, así como el papel de los sedimentos en el ciclo de los nutrientes.