La eutrofización (del griego eutrophos , "bien nutrido") [1] es un término limnológico para el proceso por el cual una masa de agua se enriquece progresivamente con minerales y nutrientes . Los cuerpos de agua con niveles muy bajos de nutrientes se denominan oligotróficos y aquellos con niveles moderados de nutrientes se denominan mesotróficos . La eutrofización también se puede denominar distrofización o hipertrofización .
Antes de la interferencia humana, este era y sigue siendo un proceso natural muy lento en el que los nutrientes, especialmente los compuestos de fósforo, se acumulan en los cuerpos de agua. Estos nutrientes se derivan de la degradación y disolución de minerales en las rocas y por el efecto de líquenes, musgos y hongos que eliminan activamente los nutrientes de las rocas. [2] La eutrofización antropogénica es a menudo un proceso mucho más rápido en el que se agregan nutrientes a una masa de agua a partir de una amplia variedad de insumos contaminantes, incluido el tratamiento de aguas residuales, los desechos industriales y las prácticas agrícolas. El efecto visible de la eutrofización es a menudo la proliferación de algas molestas que pueden causar una degradación ecológica sustancial en el cuerpo de agua y en los arroyos que fluyen desde ese cuerpo de agua. [3] Este proceso puede resultar en el agotamiento de oxígeno del cuerpo de agua después de la degradación bacteriana de las algas. [4]
Mecanismo de eutrofización
La eutrofización es un proceso de aumento de la generación de biomasa en un cuerpo de agua causado por concentraciones crecientes de nutrientes vegetales, más comúnmente compuestos de fósforo y nitrato , u otros compuestos nitrogenados. El aumento de las concentraciones de nutrientes conduce a una mayor fecundidad de las plantas, tanto macrófitas como en el plancton. A medida que se dispone de más material vegetal como recurso alimenticio, hay aumentos similares en el número de animales herbívoros y también de animales carnívoros que se alimentan de ellos. A medida que continúa el proceso, la biomasa de la masa de agua aumenta, pero la diversidad biológica disminuye. En la eutrofización más severa, la degradación bacteriana del exceso de biomasa da como resultado un consumo de oxígeno, que puede crear un estado de hipoxia en todo el cuerpo de agua. Las zonas hipóxicas se encuentran comúnmente en los lagos de aguas profundas en la temporada de verano debido a la estratificación en el hipolimnion frío pobre en oxígeno y el epilimnion cálido rico en oxígeno . Las aguas dulces fuertemente eutróficas pueden volverse hipóxicas en toda su profundidad después de la proliferación severa de algas o el crecimiento excesivo de macrófitas.
Según la Enciclopedia de Ullmann, "el principal factor limitante de la eutrofización es el fosfato". La disponibilidad de fósforo generalmente promueve el crecimiento excesivo y la descomposición de las plantas, favoreciendo las algas simples y el plancton sobre otras plantas más complicadas, y provoca una severa reducción en la calidad del agua. El fósforo es un nutriente necesario para que las plantas vivan y es el factor limitante para el crecimiento de las plantas en muchos ecosistemas de agua dulce. El fosfato se adhiere firmemente al suelo, por lo que se transporta principalmente por la erosión. Una vez trasladado a los lagos, la extracción de fosfato al agua es lenta, de ahí la dificultad de revertir los efectos de la eutrofización. [5] Sin embargo, numerosas publicaciones indican que el nitrógeno es el principal nutriente limitante para la acumulación de biomasa de algas. [6]
Las fuentes de estos fosfatos en exceso son los fosfatos en detergentes , escorrentías industriales / domésticas y fertilizantes. Con la eliminación progresiva de los detergentes que contienen fosfato en la década de 1970, la escorrentía industrial / doméstica y la agricultura se han convertido en los principales contribuyentes a la eutrofización. [7]
Eutrofización cultural
La eutrofización cultural o antropogénica es el proceso que acelera la eutrofización natural debido a la actividad humana. [8] Debido a la limpieza de terrenos y la construcción de pueblos y ciudades, la escorrentía se acelera y se suministran más nutrientes como fosfatos y nitratos a los lagos y ríos, y luego a los estuarios y bahías costeras . Las plantas de tratamiento, los campos de golf, los fertilizantes, las granjas (incluidas las piscifactorías) y las aguas residuales no tratadas también proporcionan nutrientes adicionales en muchos países. [9]
Lagos y rios
Cuando mueren las macrófitas y las algas, se descomponen y los nutrientes contenidos en esa materia orgánica son convertidos en forma inorgánica por los microorganismos. Este proceso de descomposición consume oxígeno, lo que reduce la concentración de oxígeno disuelto. Los niveles de oxígeno agotados, a su vez, pueden provocar la muerte de peces y una variedad de otros efectos que reducen la biodiversidad. Los nutrientes pueden concentrarse en una zona anóxica y solo pueden estar disponibles nuevamente durante el cambio de otoño o en condiciones de flujo turbulento. Las algas muertas y la carga orgánica transportada por el agua que ingresa al lago se asienta en su fondo y se somete a una digestión anaeróbica que libera gases de efecto invernadero como el metano y el CO 2 . Parte del gas metano puede oxidarse por bacterias anaeróbicas de oxidación del metano como Methylococcus capsulatus, que a su vez pueden proporcionar una fuente de alimento para el zooplancton . [10] Por lo tanto, se puede llevar a cabo un proceso biológico autosostenible para generar una fuente primaria de alimento para el fitoplancton y el zooplancton dependiendo de la disponibilidad de oxígeno disuelto adecuado en los cuerpos de agua. [11]
El aumento del crecimiento de la vegetación acuática, el fitoplancton y la proliferación de algas interrumpe el funcionamiento normal del ecosistema, provocando una variedad de problemas, como la falta de oxígeno necesario para que los peces y mariscos sobrevivan. La eutrofización también disminuye el valor de los ríos, lagos y el disfrute estético. Pueden ocurrir problemas de salud cuando las condiciones eutróficas interfieren con el tratamiento del agua potable . [12]
Las actividades humanas pueden acelerar la velocidad a la que los nutrientes ingresan a los ecosistemas . La escorrentía de la agricultura y el desarrollo, la contaminación de los sistemas sépticos y alcantarillados , la propagación de lodos de depuradora y otras actividades relacionadas con los seres humanos aumentan el flujo de nutrientes inorgánicos y sustancias orgánicas hacia los ecosistemas. Los niveles elevados de compuestos atmosféricos de nitrógeno pueden aumentar la disponibilidad de nitrógeno. El fósforo se considera a menudo como el principal culpable de los casos de eutrofización en lagos sujetos a contaminación de "fuentes puntuales" de las tuberías de alcantarillado. La concentración de algas y el estado trófico de los lagos se corresponden bien con los niveles de fósforo en el agua. Los estudios realizados en el Área Experimental de Lagos en Ontario han demostrado una relación entre la adición de fósforo y la tasa de eutrofización. Esto se debe a que el crecimiento de cianobacterias fijadoras de nitrógeno depende de los niveles de concentración de fósforo en los lagos. [13] La humanidad ha aumentado cuatro veces la tasa de ciclo del fósforo en la Tierra, principalmente debido a la producción y aplicación de fertilizantes agrícolas. Entre 1950 y 1995, se aplicaron aproximadamente 600 millones de toneladas de fósforo a la superficie de la Tierra, principalmente en tierras de cultivo. [14]
Eutrofización natural
Aunque la eutrofización es causada comúnmente por actividades humanas, también puede ser un proceso natural, particularmente en los lagos. Los paleolimnólogos ahora reconocen que el cambio climático, la geología y otras influencias externas también son fundamentales para regular la productividad natural de los lagos. Algunos lagos también demuestran el proceso inverso ( meiotrofización ), volviéndose menos ricos en nutrientes con el tiempo a medida que los aportes pobres en nutrientes eluyen lentamente la masa de agua más rica en nutrientes del lago. [15] [16] Este proceso se puede observar en lagos y embalses artificiales que tienden a ser altamente eutróficos en el primer llenado, pero pueden volverse más oligotróficos con el tiempo. La principal diferencia entre la eutrofización natural y antropogénica es que el proceso natural es muy lento y ocurre en escalas de tiempo geológicas. [17]
Aguas costeras
La eutrofización es un fenómeno común en las aguas costeras. En contraste con los sistemas de agua dulce donde el fósforo es a menudo el nutriente limitante, el nitrógeno es más comúnmente el nutriente limitante clave de las aguas marinas; por lo tanto, los niveles de nitrógeno tienen mayor importancia para comprender los problemas de eutrofización en el agua salada. [18] Los estuarios , como interfaz entre el agua dulce y el agua salada, pueden estar limitados tanto en fósforo como en nitrógeno y suelen presentar síntomas de eutrofización. La eutrofización en los estuarios a menudo da como resultado hipoxia / anoxia del agua del fondo, lo que provoca la muerte de peces y la degradación del hábitat. [18] La surgencia en los sistemas costeros también promueve una mayor productividad al transportar aguas profundas y ricas en nutrientes a la superficie, donde los nutrientes pueden ser asimilados por las algas . Ejemplos de fuentes antropogénicas de contaminación rico en nitrógeno a las aguas costeras incluyen seacage cultivo de peces y las descargas de amoníaco a partir de la producción de coque de carbón.
El Instituto de Recursos Mundiales ha identificado 375 zonas costeras hipóxicas en el mundo, concentradas en áreas costeras de Europa occidental, las costas oriental y meridional de los EE. UU. Y Asia oriental , en particular Japón . [19]
Además de la escorrentía de la tierra, los desechos de la piscicultura y las descargas de amoníaco industrial, el nitrógeno fijo atmosférico puede ser una fuente importante de nutrientes en el océano abierto. Un estudio en 2008 encontró que esto podría representar alrededor de un tercio del suministro de nitrógeno externo (no reciclado) del océano y hasta el 3% de la nueva producción biológica marina anual. [20] Se ha sugerido que la acumulación de nitrógeno reactivo en el medio ambiente puede resultar tan grave como poner dióxido de carbono en la atmósfera. [21]
Ecosistemas terrestres
Los ecosistemas terrestres están sujetos a impactos igualmente adversos de la eutrofización. [22] Con frecuencia, el aumento de nitratos en el suelo es indeseable para las plantas. Muchas especies de plantas terrestres están en peligro de extinción como resultado de la eutrofización del suelo, como la mayoría de las especies de orquídeas en Europa. [23] Los prados, bosques y pantanos se caracterizan por un bajo contenido de nutrientes y especies de crecimiento lento adaptadas a esos niveles, por lo que pueden ser cubiertos por especies de crecimiento más rápido y más competitivas. En los prados, los pastos altos que pueden aprovechar los niveles más altos de nitrógeno pueden cambiar el área de modo que se pierdan especies naturales. Los pantanos ricos en especies pueden ser superados por especies de juncos o juncos . La maleza del bosque afectada por la escorrentía de un campo fertilizado cercano puede convertirse en un matorral de ortigas y zarzas .
Las formas químicas de nitrógeno son las que más preocupan con respecto a la eutrofización, porque las plantas tienen altas necesidades de nitrógeno, por lo que las adiciones de compuestos de nitrógeno estimularán el crecimiento de las plantas. El nitrógeno no está disponible en el suelo porque el N 2 , una forma gaseosa de nitrógeno, es muy estable y no está disponible directamente para las plantas superiores. Los ecosistemas terrestres dependen de la fijación microbiana de nitrógeno para convertir el N 2 en otras formas, como los nitratos . Sin embargo, existe un límite en la cantidad de nitrógeno que se puede utilizar. Los ecosistemas que reciben más nitrógeno del que necesitan las plantas se denominan saturados de nitrógeno. Los ecosistemas terrestres saturados pueden contribuir con nitrógeno orgánico e inorgánico a la eutrofización marina, costera y de agua dulce, donde el nitrógeno también suele ser un nutriente limitante . [24] Este también es el caso con niveles elevados de fósforo. Sin embargo, debido a que el fósforo es generalmente mucho menos soluble que el nitrógeno, se lixivia del suelo a un ritmo mucho más lento que el nitrógeno. En consecuencia, el fósforo es mucho más importante como nutriente limitante en los sistemas acuáticos. [25]
Efectos ecologicos
La eutrofización fue reconocida como un problema de contaminación del agua en los lagos y embalses europeos y norteamericanos a mediados del siglo XX. [26] Desde entonces, se ha generalizado más. Las encuestas mostraron que el 54% de los lagos de Asia son eutróficos ; en Europa , 53%; en América del Norte , 48%; en América del Sur , 41%; y en África , 28%. [27] En Sudáfrica, un estudio del CSIR que utiliza sensores remotos ha demostrado que más del 60% de los embalses estudiados eran eutróficos. [28] Algunos científicos sudafricanos creen que esta cifra podría ser más alta [29] siendo la principal fuente de aguas residuales disfuncionales que producen más de 4 mil millones de litros al día de efluentes de aguas residuales sin tratar, o en el mejor de los casos parcialmente tratados, que se descargan en ríos y embalses. [30] Incluso con un buen tratamiento secundario, la mayoría de los efluentes finales de las plantas de tratamiento de aguas residuales contienen concentraciones sustanciales de nitrógeno como nitrato, nitrito o amoníaco. La eliminación de estos nutrientes es un proceso costoso y, a menudo, difícil.
Muchos efectos ecológicos pueden surgir de la estimulación de la producción primaria , pero hay tres impactos ecológicos particularmente preocupantes: disminución de la biodiversidad, cambios en la composición y dominancia de las especies y efectos de toxicidad.
- Aumento de la biomasa de fitoplancton
- Especies de fitoplancton tóxicas o no comestibles
- Aumento de las floraciones de zooplancton gelatinoso
- Aumento de la biomasa de algas bentónicas y epífitas.
- Cambios en la composición y biomasa de especies de macrófitos
- Disminución de la transparencia del agua (aumento de la turbidez )
- Problemas de color, olor y tratamiento del agua.
- Agotamiento de oxígeno disuelto
- Mayor incidencia de muertes de peces.
- Pérdida de especies de peces deseables
- Reducciones de pescados y mariscos cosechables
- Disminución del valor estético percibido del cuerpo de agua.
Disminución de la biodiversidad
Cuando un ecosistema experimenta un aumento de nutrientes, los productores primarios obtienen los beneficios primero. En los ecosistemas acuáticos, especies como las algas experimentan un aumento de población (llamado floración de algas ). Las floraciones de algas limitan la luz solar disponible para los organismos que viven en el fondo y provocan grandes cambios en la cantidad de oxígeno disuelto en el agua. Todas las plantas y animales que respiran aeróbicamente necesitan oxígeno y se repone a la luz del día mediante la fotosíntesis de plantas y algas. En condiciones eutróficas, el oxígeno disuelto aumenta considerablemente durante el día, pero se reduce en gran medida después del anochecer por las algas que respiran y por los microorganismos que se alimentan de la creciente masa de algas muertas. Cuando los niveles de oxígeno disuelto disminuyen a niveles hipóxicos , los peces y otros animales marinos se asfixian. Como resultado, mueren criaturas como peces, camarones y, especialmente, los habitantes del fondo inmóviles. [31] En casos extremos, se producen condiciones anaeróbicas que promueven el crecimiento de bacterias. Las zonas donde esto ocurre se conocen como zonas muertas .
Invasión de nuevas especies
La eutrofización puede causar una liberación competitiva al hacer abundante un nutriente normalmente limitante . Este proceso provoca cambios en la composición de especies de los ecosistemas. Por ejemplo, un aumento de nitrógeno podría permitir que nuevas especies competitivas invadan y superen a las especies habitantes originales. Se ha demostrado que esto ocurre [32] en las marismas saladas de Nueva Inglaterra . En Europa y Asia, la carpa común vive con frecuencia en áreas naturalmente eutróficas o hipereutróficas, y está adaptada para vivir en tales condiciones. La eutrofización de áreas fuera de su área de distribución natural explica parcialmente el éxito del pez en colonizar estas áreas después de su introducción.
Toxicidad
Algunas floraciones de algas resultantes de la eutrofización, también llamadas "floraciones de algas nocivas", son tóxicas para las plantas y los animales. Los compuestos tóxicos pueden ascender en la cadena alimentaria , lo que resulta en la mortalidad animal. [33] La proliferación de algas de agua dulce puede representar una amenaza para el ganado. Cuando las algas mueren o se comen, se liberan neuro y hepatotoxinas que pueden matar animales y representar una amenaza para los humanos. [34] [35] Un ejemplo de toxinas de algas que penetran en los seres humanos es el caso de la intoxicación por mariscos . [36] Las biotoxinas creadas durante la floración de algas son absorbidas por los mariscos (mejillones, ostras), lo que hace que estos alimentos humanos adquieran la toxicidad y envenenen a los humanos. Los ejemplos incluyen intoxicación por mariscos paralítica , neurotóxica y diarreica . Otros animales marinos pueden ser vectores de tales toxinas, como en el caso de la ciguatera , donde típicamente es un pez depredador el que acumula la toxina y luego envenena a los humanos.
Evaluación
En los niveles más extremos, la eutrofización es identificable por la vista y el olfato.
Cuando las condiciones se vuelven repulsivas y se requieren medidas drásticas para controlar el crecimiento desagradable de algas, ya no es necesario contar con expertos o equipos científicos para explicar lo que ha sucedido.
[2]
Sin embargo, a medida que los cuerpos de agua cambian su estado químico y biológico, identificar la escala y las causas del problema son requisitos previos para identificar una estrategia de remediación.
Dentro de las masas de agua eutróficas, los nutrientes están en constante flujo y la determinación de las concentraciones de N y P puede no proporcionar una buena evidencia del estado eutrófico actual. En los primeros estudios sobre los Grandes Lagos , los sólidos totales, calcio, sodio, potasio, sulfato y cloruro proporcionaron una buena evidencia de apoyo de la eutrofización, aunque ellos mismos no estaban implicados. Estos iones eran indicativos de aportes antropogénicos generales y proporcionaron buenos sustitutos para los aportes de nutrientes [2]
Las evaluaciones cualitativas del agua basadas en signos obvios de eutrofización, como cambios en las especies de algas presentes o su abundancia relativa, normalmente serán demasiado tarde para evitar el daño causado por la eutrofización a la diversidad biótica [2].
Las evaluaciones cuantitativas a intervalos regulares de indicadores químicos y biológicos clave pueden proporcionar datos estadísticamente válidos para identificar el inicio más temprano de la eutrofización y monitorear su progreso. Los parámetros típicos utilizados incluyen clorofila-a, nitrógeno total, fósforo total y disuelto, demanda biológica o química de oxígeno y nivel de profundidad del secchi . [37]
Objetivos y controles
En el medio marino, la Meta 14.1 del objetivo de desarrollo sostenible 14 es eliminar la contaminación marina, incluida la contaminación por nutrientes que conduce a la eutrofización. [38]
Prevención y reversión
La eutrofización plantea un problema no solo para los ecosistemas , sino también para los humanos. La reducción de la eutrofización debería ser una preocupación clave al considerar la política futura, y parece factible una solución sostenible para todos, incluidos los agricultores y ganaderos. Si bien la eutrofización plantea problemas, los humanos deben ser conscientes de que la escorrentía natural (que causa la proliferación de algas en la naturaleza) es común en los ecosistemas y, por lo tanto, no debe revertir las concentraciones de nutrientes más allá de los niveles normales. Las medidas de limpieza han sido en su mayoría, pero no completamente, exitosas. Las medidas finlandesas de eliminación de fósforo comenzaron a mediados de la década de 1970 y se han dirigido a ríos y lagos contaminados por descargas industriales y municipales. Estos esfuerzos han tenido una eficiencia de eliminación del 90%. [39] Aún así, algunas fuentes puntuales específicas no mostraron una disminución en la escorrentía a pesar de los esfuerzos de reducción.
Mariscos en las rías: soluciones únicas
Una solución propuesta para detener y revertir la eutrofización en los estuarios es restaurar las poblaciones de mariscos, como ostras y mejillones . Los arrecifes de ostras eliminan el nitrógeno de la columna de agua y filtran los sólidos en suspensión, reduciendo posteriormente la probabilidad o el alcance de las floraciones de algas nocivas o las condiciones anóxicas. [40] La actividad de alimentación por filtración se considera beneficiosa para la calidad del agua [41] al controlar la densidad del fitoplancton y secuestrar nutrientes, que pueden eliminarse del sistema mediante la recolección de mariscos, enterrarse en los sedimentos o perderse por desnitrificación . [42] [43] El trabajo fundamental hacia la idea de mejorar la calidad del agua marina a través del cultivo de mariscos fue realizado por Odd Lindahl et al., Utilizando mejillones en Suecia. [44] En los Estados Unidos, se han llevado a cabo proyectos de restauración de mariscos en las costas este, oeste y del Golfo. [45] Véase la contaminación por nutrientes para una explicación más amplia de la remediación de nutrientes utilizando mariscos.
Cultivo de algas
La acuicultura de algas ofrece una oportunidad para mitigar y adaptarse al cambio climático. [46] Las algas, como las algas marinas, también absorben fósforo y nitrógeno [47] y, por lo tanto, son útiles para eliminar el exceso de nutrientes de las partes contaminadas del mar. [48] Algunas algas cultivadas tienen una productividad muy alta y podrían absorber grandes cantidades de N, P, CO2, produciendo grandes cantidades de O2 y tienen un efecto excelente en la disminución de la eutrofización. [49] Se cree que el cultivo de algas a gran escala debería ser una buena solución al problema de la eutrofización en las aguas costeras.
Minimizar la contaminación difusa: trabajo futuro
La contaminación difusa es la fuente de nutrientes más difícil de manejar. Sin embargo, la literatura sugiere que cuando se controlan estas fuentes, la eutrofización disminuye. Se recomiendan los siguientes pasos para minimizar la cantidad de contaminación que puede ingresar a los ecosistemas acuáticos de fuentes ambiguas.
Zonas de amortiguamiento ribereñas
Los estudios demuestran que interceptar la contaminación difusa entre la fuente y el agua es un medio eficaz de prevención. [14] Las zonas de amortiguamiento ribereñas son interfaces entre un cuerpo de agua que fluye y la tierra, y se han creado cerca de las vías fluviales en un intento de filtrar los contaminantes; los sedimentos y los nutrientes se depositan aquí en lugar de en el agua. La creación de zonas de amortiguación cerca de granjas y carreteras es otra forma posible de evitar que los nutrientes viajen demasiado lejos. Aún así, los estudios han demostrado [50] que los efectos de la contaminación atmosférica por nitrógeno pueden llegar mucho más allá de la zona de amortiguamiento. Esto sugiere que el medio de prevención más eficaz es el de la fuente primaria.
Política de prevención
Las leyes que regulan la descarga y el tratamiento de las aguas residuales han llevado a reducciones drásticas de nutrientes en los ecosistemas circundantes, [25] pero en general se acepta que se debe imponer una política que regule el uso agrícola de fertilizantes y desechos animales. En Japón, la cantidad de nitrógeno producida por el ganado es adecuada para cubrir las necesidades de fertilizantes de la industria agrícola. [51] Por lo tanto, no es descabellado ordenar a los propietarios de ganado que recojan los desechos de los animales del campo, que cuando se dejan estancados se filtran al agua subterránea.
La política de prevención y reducción de la eutrofización se puede desglosar en cuatro sectores: tecnologías, participación pública, instrumentos económicos y cooperación. [52] El término tecnología se utiliza de forma vaga, refiriéndose a un uso más generalizado de los métodos existentes en lugar de una apropiación de nuevas tecnologías. Como se mencionó anteriormente, las fuentes no puntuales de contaminación son los principales contribuyentes a la eutrofización, y sus efectos pueden minimizarse fácilmente mediante prácticas agrícolas comunes. La reducción de la cantidad de contaminantes que llegan a una cuenca se puede lograr mediante la protección de su cubierta forestal, reduciendo la cantidad de erosión que se infiltra en una cuenca. Además, mediante el uso eficiente y controlado de la tierra mediante prácticas agrícolas sostenibles para minimizar la degradación de la tierra, se puede reducir la cantidad de escorrentía del suelo y fertilizantes nitrogenados que llegan a la cuenca. [53] La tecnología de eliminación de residuos constituye otro factor en la prevención de la eutrofización. Debido a que un contribuyente importante a la carga de nutrientes de fuentes no puntuales de los cuerpos de agua son las aguas residuales domésticas no tratadas, es necesario proporcionar instalaciones de tratamiento en áreas altamente urbanizadas, particularmente aquellas en naciones subdesarrolladas, en las que el tratamiento de aguas residuales domésticas es escaso. [54] La tecnología para reutilizar de forma segura y eficiente las aguas residuales, tanto de origen doméstico como industrial, debería ser una de las principales preocupaciones de la política de eutrofización.
El papel del público es un factor importante para la prevención eficaz de la eutrofización. Para que una política tenga algún efecto, el público debe conocer su contribución al problema y las formas en que pueden reducir sus efectos. Los programas instituidos para promover la participación en el reciclaje y eliminación de desechos, así como la educación sobre el tema del uso racional del agua son necesarios para proteger la calidad del agua dentro de las áreas urbanizadas y cuerpos de agua adyacentes.
Los instrumentos económicos, "que incluyen, entre otros, derechos de propiedad, mercados de agua, instrumentos fiscales y financieros, sistemas de cargos y sistemas de responsabilidad, se están convirtiendo gradualmente en un componente sustantivo del conjunto de herramientas de gestión que se utilizan para el control de la contaminación y las decisiones de asignación de agua". [52] Los incentivos para quienes practican tecnologías limpias y renovables de gestión del agua son un medio eficaz para fomentar la prevención de la contaminación. Al internalizar los costos asociados con los efectos negativos sobre el medio ambiente, los gobiernos pueden fomentar una gestión del agua más limpia.
Debido a que una masa de agua puede tener un efecto en una variedad de personas que van mucho más allá de la cuenca, es necesaria la cooperación entre diferentes organizaciones para prevenir la intrusión de contaminantes que pueden conducir a la eutrofización. Las agencias que van desde los gobiernos estatales hasta los de gestión de los recursos hídricos y las organizaciones no gubernamentales, hasta la población local, son responsables de prevenir la eutrofización de los cuerpos de agua. En los Estados Unidos, el esfuerzo interestatal más conocido para prevenir la eutrofización es la Bahía de Chesapeake . [55]
Pruebas y modelado de nitrógeno
La prueba de nitrógeno del suelo (N-Testing) es una técnica que ayuda a los agricultores a optimizar la cantidad de fertilizante que se aplica a los cultivos. Al probar los campos con este método, los agricultores vieron una disminución en los costos de aplicación de fertilizantes, una disminución en la pérdida de nitrógeno a las fuentes circundantes, o ambas. [56] Al analizar el suelo y modelar la cantidad mínima de fertilizante que se necesita, los agricultores obtienen beneficios económicos al tiempo que reducen la contaminación.
Agricultura ecológica
Ha habido un estudio que encontró que los campos fertilizados orgánicamente "reducen significativamente la lixiviación de nitratos dañinos" en comparación con los campos fertilizados convencionalmente. [57] Sin embargo, un estudio más reciente encontró que los impactos de la eutrofización son en algunos casos más altos de la producción orgánica que de la producción convencional. [58]
Geoingeniería en lagos
La geoingeniería es la manipulación de procesos biogeoquímicos , generalmente el ciclo del fósforo , para lograr una respuesta ecológica deseada en el ecosistema . [59] Las técnicas de geoingeniería suelen utilizar materiales capaces de inactivar químicamente el fósforo disponible para los organismos (es decir, fosfato) en la columna de agua y también bloquear la liberación de fosfato del sedimento (carga interna). [60] El fosfato es uno de los principales factores que contribuyen al crecimiento de las algas, principalmente las cianobacterias, por lo que una vez que se reduce el fosfato, las algas no pueden crecer demasiado. [61] Por tanto, se utilizan materiales de geoingeniería para acelerar la recuperación de masas de agua eutróficas y gestionar la floración de algas. [62] Hay varios sorbentes de fosfato en la literatura, de sales metálicas (por ejemplo , alumbre , sulfato de aluminio , [63] ) minerales, arcillas naturales y suelos locales, productos de desecho industrial, arcillas modificadas (por ejemplo, bentonita modificada con lantano ) y otros. [64] [65] El sorbente de fosfato se aplica comúnmente en la superficie del cuerpo de agua y se hunde hasta el fondo del lago reduciendo el fosfato; dichos sorbentes se han aplicado en todo el mundo para controlar la eutrofización y la floración de algas. [66] [67] [68] [69] [70] [71]
Marco de las Naciones Unidas
El marco de las Naciones Unidas para los Objetivos de Desarrollo Sostenible reconoce los efectos dañinos de la eutrofización en los entornos marinos y ha establecido un cronograma para la creación de un índice de eutrofización costera y densidad de desechos plásticos flotantes (ICEP). [72] El Objetivo de Desarrollo Sostenible 14 tiene específicamente como meta prevenir y reducir significativamente la contaminación de todo tipo, incluida la contaminación por nutrientes (eutrofización) para 2025. [73]
Ver también
- Floración de algas : rápido aumento o acumulación de la población de algas planctónicas.
- Digestión anaeróbica : procesos mediante los cuales los microorganismos descomponen el material biodegradable en ausencia de oxígeno.
- Auxanografía : estudio de los efectos de los cambios en el medio ambiente sobre el crecimiento de microorganismos, mediante auxanogramas.
- Biodilucion
- Ciclo biogeoquímico : ciclo de sustancias a través de los compartimentos bióticos y abióticos de la Tierra.
- Peces costeros
- Cuenca de drenaje : área de tierra donde la precipitación se acumula y drena hacia una salida común
- Matanza de peces
- Hipoxia (ambiental) : niveles bajos de oxígeno ambiental
- Hipoxia en peces : respuesta de los peces a la hipoxia ambiental
- Lake Erie : uno de los Grandes Lagos de América del Norte
- Ecosistema del lago
- Limnología : la ciencia de los ecosistemas acuáticos continentales
- Ciclo del nitrógeno: ciclo biogeoquímico mediante el cual el nitrógeno se convierte en varias formas químicas.
- Agricultura sin labranza : método agrícola que no perturba el suelo mediante la labranza.
- Contaminación por nutrientes
- Tubo de Olszewski : una tubería diseñada para llevar agua pobre en oxígeno desde el fondo de un lago hasta la cima.
- Afloramiento - Proceso hipotético por el cual las marismas y manglares costeros producen una cantidad excesiva de carbono que se traslada a las áreas circundantes.
- Phoslock
- Índice de carbonato de sodio residual
- Zona ribereña : interfaz entre la tierra y un río o arroyo
- Lago de soda : lago fuertemente alcalino
- Tierras altas y bajas (ecología de agua dulce)
Referencias
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enlaces externos
- Iniciativa internacional sobre nitrógeno
- ¿Qué es la eutrofización?