La química de los humedales se ve afectada en gran medida por el dragado, que puede realizarse con diversos fines. Los humedales son áreas dentro de llanuras aluviales con características tanto terrestres como acuáticas, que incluyen marismas, pantanos, ciénagas y otras. [1] Se ha estimado que ocupan alrededor de 2,8 x 10 6 km 2 , aproximadamente el 2,2% de la superficie de la Tierra, pero otras estimaciones son incluso mayores. [2] También se ha estimado que tienen un valor de 14,9 billones de dólares y son responsables del 75% de la cosecha comercial y del 90% de la cosecha recreativa de peces y mariscos en los Estados Unidos. [3] [4] Los humedales también desempeñan un papel importante en la purificación del agua , la protección contra tormentas, la industria, los viajes, la investigación, la educación y el turismo. [4] Al ser muy utilizados y transitados, el dragado es común y conduce a la continuación del daño a largo plazo del ecosistema y la pérdida de tierras , y en última instancia a una pérdida de industria, hogares y protección. [5]
Los humedales experimentan diferentes reacciones químicas dependiendo de una variedad de parámetros, incluyendo la salinidad y el pH. Las reacciones redox tienen un efecto importante en los ecosistemas de humedales, ya que dependen en gran medida de la salinidad, el pH, la disponibilidad de oxígeno y otros. Las reacciones redox comunes en los humedales incluyen transformaciones de carbono , nitrógeno y azufre. Las fluctuaciones en el flujo de agua y las inundaciones pueden cambiar la abundancia de las especies oxidadas o reducidas dependiendo del medio ambiente. [2] El aumento de las inundaciones y el flujo de agua también pueden cambiar la disponibilidad de nutrientes para las especies locales. [6] Cuanto más cambian los humedales de sus estados originales, más difícil se vuelve la reconstrucción de la tierra. Los tipos de esfuerzos de mitigación también cambian dependiendo de la química, por lo que se requiere una comprensión del cambio para una mitigación efectiva.
Los humedales son áreas de tierra sumergidas en agua cerca de sistemas terrestres y acuáticos . Son muy diversos y están clasificados por el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de los Estados Unidos en cinco categorías: "El término humedal incluye una variedad de áreas que caen en una de cinco categorías: (1) áreas con hidrófitos y suelos hídricos, como los comúnmente conocidos como pantanos, ciénagas y ciénagas; (2) áreas sin hidrófitos pero con suelos hídricos, por ejemplo, llanuras donde la fluctuación drástica en el nivel del agua, la acción de las olas, la turbidez o la alta concentración de sales pueden impedir el crecimiento de hidrófitos; (3) áreas con hidrófitos pero suelos no hídricos, como márgenes de embalses o excavaciones donde los hidrófitos se han establecido pero los suelos hídricos aún no se han desarrollado; (4) áreas sin suelos pero con hidrófitos como la parte cubierta de algas de las costas rocosas; y (5) humedales sin suelo y sin hidrófitos, como playas de grava o costas rocosas sin vegetación”. [1]
Los humedales también pueden clasificarse en función de la salinidad, un tipo de clasificación que se suele mencionar en las investigaciones en las que la salinidad es un factor importante. Estas clasificaciones suelen expresarse en partes por mil (ppt) e incluyen agua dulce (0-2 ppt), intermedia (2-10 ppt), salobre (10-20 ppt) y salada (20+ ppt). [7]
Los humedales son fuentes de gran biodiversidad y beneficios ecológicos. Contienen una multitud de especies de plantas y animales, incluidas 79 especies clasificadas como raras, amenazadas o en peligro de extinción . Una estimación del Servicio de Pesca y Vida Silvestre de Estados Unidos indica que los humedales proporcionan, directa e indirectamente, hasta el 43% de las especies amenazadas o en peligro de extinción a nivel federal. [4] Los humedales son el principal productor de ostras, el 50% de la cosecha de camarones, el 75% de la cosecha de caimanes, el 27% del petróleo y el gas, y el complejo portuario más grande de los Estados Unidos . [8] Se estima que los humedales del mundo tienen un valor de 14,9 billones de dólares. [3]
Los humedales también brindan protección contra desastres, incluida la protección contra las marejadas causadas por huracanes, ya que ellos y las islas barrera ayudan a reducir la potencia de una tormenta antes de que llegue a tierra firme. También brindan alivio en caso de inundaciones, ya que pueden retener alrededor de tres acres-pie (un millón de galones) de agua. [4] Esta retención de agua permite el rejuvenecimiento de los ecosistemas, ya que los nuevos sedimentos pueden asentarse. Las inundaciones también afectan factores como la penetración de las raíces, la temperatura del suelo, la conductividad y la densidad aparente. [2]
Los humedales son muy eficaces para eliminar contaminantes y exceso de nutrientes debido al lento flujo de agua y su absorción por parte de los sistemas vegetales. Se ha demostrado que esto es eficaz para eliminar nitrógeno y fósforo, los principales nutrientes presentes en las “zonas muertas”. [6] También son importantes sumideros de metales pesados y azufre. [9]
El dragado es la remoción de sedimentos, especies vegetales y desechos de un área acuática. La industria, los viajes y la recreación en los humedales a menudo requieren el dragado de canales , especialmente por parte de la industria petrolera para llegar a sus perforadoras marinas a través de humedales costeros. Los canales se ensanchan después de ser dragados debido al aumento del flujo de agua y la pérdida de vida vegetal, ambos atribuidos a una mayor erosión. Se estima que hay 4.572 millas de canales al sur del Canal Intracostero , sin incluir el lago Pontchartrain y el lago Maurepas, y que los canales por sí solos atribuyen 6,53 millas cuadradas de pérdida de tierra por año en los Estados Unidos. [10] Los permisos necesarios para dragar estos canales incluyen estipulaciones de rellenado, pero estas no se hacen cumplir a menudo. John M. Barry , junto con un grupo de abogados privados y expertos costeros, presentó una demanda en 2013 contra 97 corporaciones que habían violado sus permisos en los humedales costeros de Luisiana en respuesta a esto. El New York Times se refiere a ella como “la demanda ambiental más ambiciosa jamás presentada” y ha encontrado resistencia política. [11]
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Los humedales son sistemas dinámicos que experimentan una variedad de reacciones químicas que dependen en gran medida de las propiedades fisicoquímicas específicas del área, como la temperatura, la presión, la materia orgánica disuelta, el pH, la salinidad y los gases disueltos (CO 2 y O 2 ). Las cualidades que tienen el mayor efecto son la salinidad y el pH. [1] Un aumento en las inundaciones (como resultado del dragado) aumenta la salinidad de los humedales, ya que permite la intrusión de agua salada, neutraliza el pH y proporciona condiciones de suelo más anaeróbicas. Las condiciones luego afectan la disponibilidad de nutrientes y las reacciones redox.
Las reacciones redox tienen una gran influencia en la química del suelo de los humedales a través de transformaciones que incluyen las de carbono, azufre y nitrógeno. [2] La abundancia de oxígeno cambia la abundancia de estados oxidados o reducidos de cada compuesto. Las áreas de mayor disponibilidad de oxígeno (aeróbicas) tienden hacia estados oxidados y las áreas de baja disponibilidad de oxígeno (anaeróbicas) tienden hacia estados reducidos. La abundancia de cada tipo da como resultado un ecosistema diferente, ya que las plantas y los animales de los humedales requieren condiciones específicas para su crecimiento. Las reacciones redox comunes en los humedales incluyen: [2]
El dragado permite un mayor flujo de agua a través de los humedales, lo que provoca condiciones anaeróbicas en el suelo. [2] Este cambio en el tipo de humedal da como resultado un cambio en el estado redox para cada reacción sufrida y, por lo tanto, cambia las especies de plantas disponibles para crecer en esas áreas. El potencial redox (Eh) puede ayudar a mostrar la relación de las reacciones redox a través de la ecuación de Nernst :
Esta ecuación permite calcular la extensión de la reacción entre dos sistemas redox y puede utilizarse, por ejemplo, para decidir si una reacción particular se completará o no.
Un ejemplo de un cambio en estas circunstancias que afecta al sistema de humedales es la transformación de la pirita (FeS 2 ) a través de la reducción de SO 4 2− (presente en el agua de mar). [2]
El drenaje de la pirita resultante da lugar a su oxidación a hidróxido férrico y ácido sulfúrico, lo que provoca una acidez extrema (pH < 2). [2]
El aumento de las inundaciones también permite la intrusión de agua salada , lo que cambia los niveles de salinidad y mata especies de plantas que normalmente crecían y también cambia los niveles disponibles de nutrientes, químicos y oxígeno. Un aumento en la salinidad conduce a mayores concentraciones de sulfato y mayores emisiones de sulfuro, y mayor toxicidad. También da como resultado una reducción de la disponibilidad de azufre para las especies vegetales, ya que precipita con metales traza como el zinc y el cobre. [2] Un ejemplo de esto es el sulfuro ferroso (FeS), que le da a los suelos de los humedales su color negro y es la fuente de azufre que se encuentra comúnmente en los depósitos de carbón. [2]
Las inundaciones también neutralizan el pH de los humedales generalmente ácidos (con excepciones). Los humedales ácidos inhiben la desnitrificación, por lo que las inundaciones permiten que se produzca la desnitrificación, lo que da como resultado una pérdida de formas gaseosas de nitrógeno a la atmósfera. [2] La reacción se muestra a continuación:
Las condiciones anaeróbicas del suelo provocadas por las inundaciones permiten la precipitación de fosfatos con hierro férrico y aluminio (suelos ácidos) o calcio y magnesio (suelos básicos), lo que hace que el fósforo no esté disponible para su absorción por las especies vegetales. [2]
A medida que se altera el medio ambiente por medios físicos (dragado), las reacciones que se producen cambian, lo que da lugar a una disminución de la disponibilidad de nutrientes y especies químicas para las especies vegetales y el ecosistema. Esto, a su vez, cambia aún más el medio ambiente físico, ya que estas especies ya no pueden sobrevivir. La pérdida de especies da lugar a otros cambios en el medio ambiente químico, ya que ya no están presentes para eliminar el exceso de nutrientes. Esto también cambia aún más el medio ambiente físico, ya que la falta de supervivencia de las especies vegetales da lugar a tierras abiertas y a un aumento de la erosión. El cambio del medio ambiente químico también afecta a las técnicas de mitigación que se deben aplicar para la reconstrucción de los humedales, ya que la supervivencia de las especies vegetales que podrían plantarse depende del medio ambiente químico, y los cambios deben controlarse para que se produzca una mitigación eficaz.