La contaminación de fuentes no puntuales (NPS) es la contaminación que resulta de muchas fuentes difusas, en contraste directo con la contaminación de fuentes puntuales que resulta de una sola fuente. La contaminación de fuentes difusas generalmente resulta de la escorrentía de la tierra , la precipitación, la deposición atmosférica , el drenaje , la filtración o la modificación hidrológica (lluvia y deshielo) donde es difícil rastrear la contaminación hasta una sola fuente. [1]
La contaminación del agua de fuentes difusas afecta un cuerpo de agua de fuentes como la escorrentía contaminada de áreas agrícolas que desembocan en un río o los escombros transportados por el viento que salen al mar. La contaminación del aire de fuentes difusas afecta la calidad del aire, proveniente de fuentes como chimeneas o tubos de escape de automóviles . Aunque estos contaminantes se han originado en una fuente puntual, la capacidad de transporte a larga distancia y las múltiples fuentes del contaminante lo convierten en una fuente difusa de contaminación; si las descargas se produjeran en una masa de agua o en la atmósfera en un solo lugar, la contaminación sería de un solo punto.
Las NPS pueden derivar de muchas fuentes diferentes sin soluciones o cambios específicos para rectificar el problema, lo que dificulta su regulación . La contaminación del agua de fuentes difusas es difícil de controlar porque proviene de las actividades diarias de muchas personas diferentes, como fertilizar el césped , aplicar pesticidas , construir carreteras o construir edificios . [2]
En la actualidad, es la principal causa de contaminación del agua en los Estados Unidos , siendo la escorrentía contaminada de la agricultura y la hidromodificación las fuentes primarias. [3] : 15 [4]
Otras fuentes importantes de escorrentía incluyen la modificación del hábitat y la silvicultura (silvicultura). [5] [6]
Las aguas pluviales contaminadas que se lavan de los estacionamientos, las carreteras y las carreteras y el césped (que a menudo contienen fertilizantes y pesticidas ) se denominan escorrentías urbanas . Esta escorrentía a menudo se clasifica como un tipo de contaminación NPS. Algunas personas también pueden considerarlo una fuente puntual porque muchas veces se canaliza a los sistemas de drenaje pluvial municipales y se descarga a través de tuberías a las aguas superficiales cercanas . Sin embargo, no toda la escorrentía urbana fluye a través de los sistemas de drenaje pluvial antes de ingresar a los cuerpos de agua. Algunos pueden fluir directamente a cuerpos de agua, especialmente en áreas en desarrollo y suburbanas. Además, a diferencia de otros tipos de fuentes puntuales, como los vertidos industriales, las plantas de tratamiento de aguas residuales y otras operaciones, la contaminación en la escorrentía urbana no puede atribuirse a una actividad o incluso a un grupo de actividades. Por lo tanto, debido a que no es causada por una actividad fácilmente identificable y regulada, las fuentes de contaminación de la escorrentía urbana a menudo también se tratan como verdaderas fuentes difusas a medida que los municipios trabajan para reducirlas.
Tipos principales
Sedimento
El sedimento ( suelo suelto ) incluye limo (partículas finas) y sólidos en suspensión (partículas más grandes). Los sedimentos pueden ingresar a las aguas superficiales por la erosión de los riberas de los arroyos y por la escorrentía superficial debido a una cobertura vegetal inadecuada en tierras urbanas y rurales. [7] El sedimento crea turbidez (nubosidad) en los cuerpos de agua, reduciendo la cantidad de luz que llega a profundidades más bajas, lo que puede inhibir el crecimiento de plantas acuáticas sumergidas y consecuentemente afectar especies que dependen de ellas, como peces y mariscos . [8] Los altos niveles de turbidez también inhiben los sistemas de purificación de agua potable .
Los sedimentos también se pueden descargar de múltiples fuentes diferentes. Las fuentes incluyen sitios de construcción (aunque estas son fuentes puntuales, que se pueden manejar con controles de erosión y controles de sedimentos ), campos agrícolas, riberas de arroyos y áreas altamente perturbadas. [9]
Nutrientes
Los nutrientes se refieren principalmente a la materia inorgánica de la escorrentía, los vertederos , las operaciones ganaderas y las tierras de cultivo. Los dos nutrientes principales que nos preocupan son el fósforo y el nitrógeno. [10]
El fósforo es un nutriente que se presenta en muchas formas que están biodisponibles . Es notoriamente sobreabundante en los lodos de depuradora humana . Es un ingrediente principal en muchos fertilizantes utilizados para la agricultura, así como en propiedades residenciales y comerciales, y puede convertirse en un nutriente limitante en los sistemas de agua dulce y algunos estuarios . El fósforo se transporta con mayor frecuencia a los cuerpos de agua a través de la erosión del suelo porque muchas formas de fósforo tienden a adsorberse en las partículas del suelo. El exceso de fósforo en los sistemas acuáticos (en particular, lagos, embalses y estanques de agua dulce) conduce a la proliferación de algas microscópicas llamadas fitoplancton . El aumento del suministro de materia orgánica debido al crecimiento excesivo del fitoplancton se denomina eutrofización . Un síntoma común de la eutrofización son las floraciones de algas que pueden producir espumas superficiales antiestéticas, sombrear tipos de plantas beneficiosas, producir compuestos que causan sabor y olor y envenenar el agua debido a las toxinas producidas por las algas. Estas toxinas son un problema particular en los sistemas utilizados para el agua potable porque algunas toxinas pueden causar enfermedades humanas y la eliminación de las toxinas es difícil y costosa. La descomposición bacteriana de las floraciones de algas consume oxígeno disuelto en el agua, generando hipoxia con consecuencias perjudiciales para peces e invertebrados acuáticos.
El nitrógeno es el otro ingrediente clave en los fertilizantes y generalmente se convierte en un contaminante en sistemas de agua salada o estuarinos salobres donde el nitrógeno es un nutriente limitante. Al igual que el fósforo en las aguas dulces, las cantidades excesivas de nitrógeno biodisponible en los sistemas marinos provocan eutrofización y proliferación de algas. La hipoxia es un resultado cada vez más común de la eutrofización en los sistemas marinos y puede afectar grandes áreas de estuarios, bahías y aguas costeras cercanas a la costa. Cada verano, se forman condiciones hipóxicas en las aguas del fondo donde el río Mississippi ingresa al Golfo de México . Durante los veranos recientes, la extensión aérea de esta "zona muerta" es comparable al área de Nueva Jersey y tiene importantes consecuencias perjudiciales para las pesquerías de la región.
El nitrógeno se transporta con mayor frecuencia por el agua en forma de nitrato (NO 3 ). El nitrógeno generalmente se agrega a una cuenca hidrográfica como N orgánico o amoníaco (NH 3 ), por lo que el nitrógeno permanece adherido al suelo hasta que la oxidación lo convierte en nitrato. Dado que el nitrato generalmente ya está incorporado al suelo, es más probable que el agua que viaja a través del suelo (es decir, interflujo y drenaje de baldosas ) lo transporte, en lugar de la escorrentía superficial.
Sustancias químicas y contaminantes tóxicos
Los compuestos que incluyen metales pesados como plomo , mercurio , zinc y cadmio , orgánicos como bifenilos policlorados (PCB) e hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), retardadores de fuego y otras sustancias son resistentes a la degradación. [9] Estos contaminantes pueden provenir de una variedad de fuentes que incluyen lodos de aguas residuales humanas, operaciones mineras , emisiones de vehículos, combustión de combustibles fósiles , escorrentías urbanas, operaciones industriales y vertederos. [10]
Los productos químicos tóxicos incluyen principalmente compuestos orgánicos e inorgánicos . Estos compuestos incluyen pesticidas como DDT , ácidos y sales que tienen efectos severos en el ecosistema y los cuerpos de agua. Estos compuestos pueden amenazar la salud tanto de los seres humanos como de las especies acuáticas al mismo tiempo que son resistentes a la degradación ambiental, lo que les permite persistir en el medio ambiente. [9] Estos productos químicos tóxicos podrían provenir de tierras de cultivo, viveros, huertos, obras de construcción, jardines, céspedes y vertederos. [10]
Los ácidos y las sales son principalmente contaminantes inorgánicos de tierras irrigadas, operaciones mineras, escorrentías urbanas, sitios industriales y rellenos sanitarios. [10]
Patógenos
Los patógenos son bacterias y virus que se pueden encontrar en el agua y causan enfermedades en los seres humanos. [9] Normalmente, los patógenos causan enfermedades cuando están presentes en los suministros públicos de agua potable. Los patógenos que se encuentran en la escorrentía contaminada pueden incluir:
- Cryptosporidium parvum
- Giardia lamblia
- Salmonela
- Norovirus y otros virus
- Gusanos parásitos (helmintos).
También se pueden detectar bacterias coliformes y materia fecal en la escorrentía. [9] Estas bacterias son un indicador de contaminación del agua de uso común , pero no una causa real de enfermedad. [11]
Los patógenos pueden contaminar la escorrentía debido a operaciones ganaderas mal administradas, sistemas sépticos defectuosos , manejo inadecuado de los desechos de las mascotas, la aplicación excesiva de lodos de aguas residuales humanas , alcantarillas pluviales contaminadas y desbordamientos de alcantarillado sanitario . [7] [9]
Fuentes principales
Zonas urbanas y suburbanas
Las áreas urbanas y suburbanas son una fuente principal de contaminación de fuentes difusas debido a la cantidad de escorrentía que se produce debido a la gran cantidad de superficies pavimentadas. Las superficies pavimentadas, como el asfalto y el hormigón, son impermeables al agua que las penetra. Cualquier agua que esté en contacto con estas superficies se escurrirá y será absorbida por el entorno circundante. Estas superficies facilitan que las aguas pluviales lleven contaminantes al suelo circundante. [12]
Los sitios de construcción tienden a tener suelos alterados que se erosionan fácilmente por las precipitaciones como la lluvia , la nieve y el granizo . Además, los escombros desechados en el sitio pueden ser arrastrados por las aguas de escorrentía y entrar al medio acuático. [12]
Normalmente, en las zonas suburbanas, se utilizan productos químicos para el cuidado del césped. Estos productos químicos pueden terminar en la escorrentía y entrar al medio ambiente circundante a través de los desagües pluviales de la ciudad. Dado que el agua de los desagües pluviales no se trata antes de fluir hacia los cuerpos de agua circundantes, los productos químicos ingresan directamente al agua.
Operaciones agrícolas
Las operaciones agrícolas representan un gran porcentaje de toda la contaminación de fuentes difusas en los Estados Unidos. Cuando grandes extensiones de tierra se aran para crecer cultivos , se expone y se afloja el suelo que una vez fue enterrado. Esto hace que el suelo expuesto sea más vulnerable a la erosión durante las tormentas . También puede aumentar la cantidad de fertilizantes y pesticidas que se transportan a los cuerpos de agua cercanos. [12]
Entradas atmosféricas
La deposición atmosférica es una fuente de componentes inorgánicos y orgánicos porque estos componentes se transportan desde las fuentes de contaminación del aire a los receptores en el suelo. [13] [14] Normalmente, las instalaciones industriales, como las fábricas , emiten contaminación del aire a través de una chimenea . Aunque se trata de una fuente puntual, debido a la naturaleza de la distribución, el transporte a larga distancia y las múltiples fuentes de contaminación, se puede considerar una fuente no puntual en el área de depósito. Las entradas atmosféricas que afectan la calidad de la escorrentía pueden provenir de la deposición seca entre eventos de tormenta y la deposición húmeda durante eventos de tormenta. Los efectos del tráfico vehicular sobre la deposición húmeda y seca que ocurre en o cerca de carreteras, caminos y áreas de estacionamiento crean incertidumbres en las magnitudes de varias fuentes atmosféricas en la escorrentía. Las redes existentes que utilizan protocolos suficientes para cuantificar estas concentraciones y cargas no miden muchos de los constituyentes de interés y estas redes son demasiado escasas para proporcionar buenas estimaciones de deposición a escala local [13] [14]
Escorrentía de la carretera
La escorrentía de las carreteras representa un porcentaje pequeño pero generalizado de toda la contaminación de fuentes difusas. [15] [16] [17] [18] [19] [20] Harned (1988) estimó que las cargas de escorrentía estaban compuestas por lluvia radiactiva atmosférica (9%), deposición de vehículos (25%) y materiales de mantenimiento de carreteras (67%) también estimó que alrededor del 9 por ciento de estas cargas se reencontraron en la atmósfera. [21]
Operaciones forestales y mineras
Las operaciones forestales y mineras pueden tener importantes aportes a la contaminación de fuentes difusas.
Silvicultura
Las operaciones forestales reducen la cantidad de árboles en un área determinada, reduciendo así los niveles de oxígeno en esa área también. Esta acción, junto con la maquinaria pesada (cosechadoras, etc.) que rueda sobre el suelo aumenta el riesgo de erosión .
Minería
Las operaciones mineras activas se consideran fuentes puntuales, sin embargo, la escorrentía de las operaciones mineras abandonadas contribuye a la contaminación de fuentes difusas. En las operaciones de minería a cielo abierto , se quita la cima de la montaña para exponer el mineral deseado . Si esta área no se recupera adecuadamente una vez finalizada la explotación minera, puede producirse la erosión del suelo . Además, puede haber reacciones químicas con el aire y la roca recién expuesta para crear una escorrentía ácida. El agua que se filtra de las minas subterráneas abandonadas también puede ser muy ácida. Esto puede filtrarse al cuerpo de agua más cercano y cambiar el pH en el medio acuático. [12]
Puertos deportivos y actividades náuticas
Los productos químicos utilizados para el mantenimiento de las embarcaciones, como la pintura , los disolventes y los aceites , llegan al agua a través de la escorrentía. Además, derramar combustibles o derramar combustibles directamente en el agua desde los barcos contribuye a la contaminación de fuentes difusas. Los niveles de nutrientes y bacterias aumentan por el mal mantenimiento de los receptáculos de desechos sanitarios en el barco y las estaciones de bombeo. [12]
Control
Regulación de la contaminación de fuentes difusas en los Estados Unidos
La definición de fuente difusa se aborda en la Ley de Agua Limpia de EE. UU. Según la interpretación de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA). La ley no prevé la regulación federal directa de fuentes difusas, pero los gobiernos estatales y locales pueden hacerlo de conformidad con las leyes estatales. Por ejemplo, muchos estados han tomado medidas para implementar sus propios programas de gestión para lugares como sus costas, todos los cuales deben ser aprobados por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica y la EPA. [22] Los objetivos de estos programas y de otros similares son crear cimientos que fomenten la reducción de la contaminación en todo el estado mediante el crecimiento y la mejora de los sistemas que ya existen. [23] Los programas dentro de estos gobiernos estatales y locales buscan las mejores prácticas de gestión (BMP) para lograr sus objetivos de encontrar el método menos costoso para reducir la mayor cantidad de contaminación. Las BMP se pueden implementar tanto para la escorrentía agrícola como urbana, y también pueden ser métodos estructurales o no estructurales. Las agencias federales, incluida la EPA y el Servicio de Conservación de Recursos Naturales , han aprobado y proporcionado una lista de BMP de uso común para las muchas categorías diferentes de contaminación de fuentes difusas. [24]
Disposiciones de la Ley de Agua Limpia de EE. UU. Para los estados
Programa de subvenciones 319 para estados y territorios
El Congreso autorizó el programa de subvenciones de la sección 319 de la CWA en 1987. Las subvenciones se otorgan a estados, territorios y tribus con el fin de fomentar la implementación y un mayor desarrollo de las políticas. [25] La ley requiere que todos los estados operen programas de manejo de NPS. La EPA requiere actualizaciones periódicas del programa para gestionar eficazmente la naturaleza siempre cambiante de sus aguas y garantizar el uso eficaz de los fondos y recursos de la subvención 319. [26]
Enmiendas a la Reautorización de la Ley de Zonas Costeras (CZARA)
Las Enmiendas de Reautorización de la Ley de la Zona Costera (CZARA) de 1990 crearon un programa bajo la Ley de Manejo de la Zona Costera que ordena el desarrollo de medidas de manejo de la contaminación de fuentes difusas en los estados con aguas costeras. [27] CZARA requiere que los estados con costas implementen medidas de gestión para remediar la contaminación del agua y que se aseguren de que el resultado de estas medidas sea la implementación en lugar de la adopción. [28]
Zonas urbanas y suburbanas
Para controlar la contaminación de fuentes difusas, se pueden emprender muchos enfoques diferentes tanto en áreas urbanas como suburbanas. Las franjas de amortiguación proporcionan una barrera de césped entre el material de pavimentación impermeable, como estacionamientos y carreteras, y la masa de agua más cercana. Esto permite que el suelo absorba cualquier contaminación antes de que ingrese al sistema acuático local. Se pueden construir estanques de retención en áreas de drenaje para crear un amortiguador acuático entre la contaminación por escorrentía y el ambiente acuático. La escorrentía y el agua de lluvia drenan hacia el estanque de retención, lo que permite que los contaminantes se asienten y queden atrapados en el estanque. El uso de pavimento poroso permite que la lluvia y el agua de lluvia se escurran al suelo debajo del pavimento, lo que reduce la cantidad de escorrentía que se drena directamente al cuerpo de agua. Los métodos de restauración, como la construcción de humedales , también se utilizan para reducir la escorrentía y absorber la contaminación.
Los sitios de construcción generalmente implementan medidas simples para reducir la contaminación y la escorrentía. En primer lugar, se erigen cercas de sedimentos o limo alrededor de los sitios de construcción para reducir la cantidad de sedimentos y grandes materiales que drenan hacia el cuerpo de agua cercano. En segundo lugar, colocar césped o paja a lo largo del borde de las obras de construcción también sirve para reducir la contaminación de fuentes difusas. [12]
En áreas atendidas por sistemas sépticos de una sola casa, las regulaciones del gobierno local pueden obligar al mantenimiento del sistema séptico para garantizar el cumplimiento de los estándares de calidad del agua. En Washington (estado) , se desarrolló un enfoque novedoso mediante la creación de un "distrito de protección de mariscos" cuando un lecho de mariscos comercial o recreativo se degrada debido a la contaminación continua de fuentes difusas. El distrito de protección de mariscos es un área geográfica designada por un condado para proteger la calidad del agua y los recursos de las marismas, y proporciona un mecanismo para generar fondos locales para servicios de calidad del agua a fin de controlar las fuentes difusas de contaminación. [29] Al menos dos distritos de protección de mariscos en el sur de Puget Sound han instituido requisitos de operación y mantenimiento del sistema séptico con tarifas del programa vinculadas directamente a los impuestos a la propiedad. [30]
Operaciones agrícolas
Para controlar los sedimentos y la escorrentía, los agricultores pueden utilizar controles de erosión para reducir los flujos de escorrentía y retener el suelo en sus campos. Las técnicas comunes incluyen el arado de contorno , el acolchado de cultivos , la rotación de cultivos , la siembra de cultivos perennes o la instalación de amortiguadores ribereños . [4] : págs. 4–95–4–96 [31] [32] La labranza de conservación es un concepto que se utiliza para reducir la escorrentía al plantar un nuevo cultivo. El agricultor deja algo de cosecha en el suelo de la siembra anterior para ayudar a prevenir la escorrentía durante el proceso de siembra. [12]
Los nutrientes se aplican típicamente a las tierras agrícolas como fertilizante comercial; estiércol animal ; o pulverización de aguas residuales municipales o industriales (efluentes) o lodos. Los nutrientes también pueden ingresar a la escorrentía de los residuos de cultivos , el agua de riego , la vida silvestre y la deposición atmosférica . [4] : pág. 2–9 Los agricultores pueden desarrollar e implementar planes de manejo de nutrientes para reducir la aplicación excesiva de nutrientes. [4] : págs. 4, 37, 4, 38 [33]
Para minimizar los impactos de los plaguicidas, los agricultores pueden usar técnicas de Manejo Integrado de Plagas (MIP) (que pueden incluir el control biológico de plagas ) para mantener el control sobre las plagas, reducir la dependencia de plaguicidas químicos y proteger la calidad del agua . [34] [35]
Operaciones forestales
Con una ubicación bien planificada de ambos senderos de tala, también llamados senderos de deslizamiento, se puede reducir la cantidad de sedimentos generados. Al planificar la ubicación de los senderos lo más lejos posible de la actividad maderera, así como al delinear los senderos con la tierra, se puede reducir la cantidad de sedimentos sueltos en la escorrentía. Además, al replantar árboles en la tierra después de la tala, proporciona una estructura para que el suelo recupere la estabilidad y reemplaza el entorno talado. [12]
Marinas
La instalación de válvulas de cierre en las bombas de combustible en un muelle de la marina puede ayudar a reducir la cantidad de derrame en el agua. Además, las estaciones de bombeo que son fácilmente accesibles para los navegantes en un puerto deportivo pueden proporcionar un lugar limpio en el que eliminar los desechos sanitarios sin tirarlos directamente al agua. Finalmente, algo tan simple como tener contenedores de basura alrededor de un puerto deportivo puede evitar que objetos más grandes entren en el agua. [12]
Ver también
- Escorrentía de nutrientes agrícolas
- Regulaciones de contaminación de agua de fuentes difusas en los Estados Unidos
- Aguas pluviales
- modelo estocástico empírico de carga y dilución
- Índice de estado trófico (indicador de calidad del agua)
- Escorrentía superficial
- Hidrología de aguas superficiales
- Aguas residuales agrícolas
- La contaminación del agua
- Calidad del agua
- Modelización de la calidad del agua
Referencias
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enlaces externos
- EPA de EE. UU .: Programa de gestión de fuentes difusas
- Guía técnica de la oficina de campo : guías detalladas de conservación de suelos adaptadas a estados / condados individuales (Servicio de Conservación de Recursos Naturales de EE. UU.)
- Programa de fuentes difusas de Maryland
- Programa de fuentes difusas del estado de Nueva York
- Programa de fuentes no puntuales de Wisconsin