Los enfoques para la prevención y reversión de la eutrofización incluyen la minimización de la contaminación de fuentes puntuales proveniente de aguas residuales y la agricultura, así como otras fuentes de contaminación no puntuales . [1] Además, la introducción de bacterias y organismos inhibidores de algas, como mariscos y algas marinas , también puede ayudar a reducir la contaminación por nitrógeno, lo que a su vez controla el crecimiento de cianobacterias , la principal fuente de floraciones de algas dañinas . [5]
Historia y terminología
El término "eutrofización" proviene del griego eutrophos , que significa "bien nutrido". [6] 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 avanzada también puede denominarse condiciones distróficas e hipertróficas. [7] Por lo tanto, la eutrofización se ha definido como "la degradación de la calidad del agua debido al enriquecimiento por nutrientes que resulta en un crecimiento excesivo de plantas (principalmente algas) y su descomposición". [8]
La eutrofización se reconoció como un problema de contaminación del agua en lagos y embalses europeos y norteamericanos a mediados del siglo XX. [9] Una investigación innovadora llevada a cabo en el Área Experimental de Lagos (ELA) en Ontario, Canadá, en la década de 1970 proporcionó evidencia de que los cuerpos de agua dulce tienen un contenido limitado de fósforo. ELA utiliza el enfoque de ecosistema completo e investigaciones a largo plazo de todo el lago sobre el agua dulce, centrándose en la eutrofización cultural. [10]
Causas
El trifosfato de sodio , que alguna vez fue un componente de muchos detergentes, fue un importante contribuyente a la eutrofización.Un ejemplo en Tennessee de cómo el suelo de los campos fertilizados puede convertirse en escorrentía después de una tormenta, creando un flujo de nutrientes que fluyen hacia cuerpos de agua locales, como lagos y arroyos.
La eutrofización es causada por concentraciones excesivas de nutrientes, más comúnmente fosfatos y nitratos , [11] aunque esto varía según la ubicación. Antes de su eliminación gradual en la década de 1970, los detergentes que contenían fosfatos contribuían a la eutrofización. Desde entonces, las aguas residuales y la agricultura han surgido como las principales fuentes de fosfato. [12] Las principales fuentes de contaminación por nitrógeno son las escorrentías agrícolas que contienen fertilizantes y desechos animales, las aguas residuales y la deposición atmosférica de nitrógeno originado por la combustión o los desechos animales. [13]
La limitación de la productividad en cualquier sistema acuático varía con la tasa de suministro (de fuentes externas) y eliminación (lavado) de nutrientes del cuerpo de agua. [14] Esto significa que algunos nutrientes son más frecuentes en ciertas áreas que en otras y diferentes ecosistemas y entornos tienen diferentes factores limitantes. El fósforo es el factor limitante para el crecimiento de las plantas en la mayoría de los ecosistemas de agua dulce, [15] y debido a que el fosfato se adhiere firmemente a las partículas del suelo y se hunde en áreas como humedales y lagos, [16] debido a su prevalencia hoy en día cada vez más fósforo se acumula dentro de los cuerpos de agua dulce. [17] [18] En los ecosistemas marinos , el nitrógeno es el principal nutriente limitante; el óxido nitroso (creado por la combustión de combustibles fósiles ) y su deposición en el agua desde la atmósfera ha llevado a un aumento en los niveles de nitrógeno, [19] y también a niveles elevados de eutrofización en el océano. [20]
Eutrofización cultural
La eutrofización cultural o antropogénica es el proceso que causa la eutrofización debido a la actividad humana. [21] [22] El problema se hizo más evidente tras la introducción de fertilizantes químicos en la agricultura (revolución verde de mediados del siglo XX). [23] El fósforo y el nitrógeno son los dos principales nutrientes que causan la eutrofización cultural, ya que enriquecen el agua, lo que permite que algunas plantas acuáticas, especialmente las algas, crezcan rápidamente y florezcan en altas densidades. Las floraciones de algas pueden hacer sombra a las plantas bentónicas, alterando así la comunidad vegetal en general. [24] Cuando las algas mueren, su degradación por bacterias elimina el oxígeno, lo que potencialmente genera condiciones anóxicas . Este entorno anóxico mata a los organismos aeróbicos (por ejemplo, peces e invertebrados) en el cuerpo de agua. Esto también afecta a los animales terrestres, restringiendo su acceso al agua afectada (por ejemplo, como fuentes de agua potable). La selección de especies de algas y plantas acuáticas que pueden prosperar en condiciones ricas en nutrientes puede causar alteraciones estructurales y funcionales en ecosistemas acuáticos enteros y sus redes alimentarias, lo que resulta en la pérdida de hábitat y biodiversidad de especies. [25]
Existen varias fuentes de exceso de nutrientes provenientes de la actividad humana, entre ellas, la escorrentía de campos fertilizados, céspedes y campos de golf, aguas residuales y cloacales no tratadas y la combustión interna de combustibles que generan contaminación por nitrógeno. [26] La eutrofización cultural puede ocurrir en cuerpos de agua dulce y salada, siendo las aguas poco profundas las más susceptibles. En las costas y lagos poco profundos, los sedimentos son frecuentemente resuspendidos por el viento y las olas, lo que puede resultar en la liberación de nutrientes de los sedimentos al agua suprayacente, lo que aumenta la eutrofización. [27] Por lo tanto, el deterioro de la calidad del agua causado por la eutrofización cultural puede afectar negativamente los usos humanos, incluido el suministro de agua potable para el consumo, los usos industriales y la recreación. [28]
La eutrofización puede ser un proceso natural y se produce de forma natural a través de la acumulación gradual de sedimentos y nutrientes. Naturalmente, la eutrofización suele estar causada por la acumulación natural de nutrientes a partir de minerales de fosfato disueltos y materia vegetal muerta en el agua. [29] [30]
La eutrofización natural ha sido bien caracterizada en lagos. Los paleolimnólogos reconocen ahora que el cambio climático, la geología y otras influencias externas también son fundamentales para regular la productividad natural de los lagos. Algunos lagos artificiales también demuestran el proceso inverso (meiotrofización [31] ), 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. [32] [33] Este proceso puede observarse 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 la antropogénica es que el proceso natural es muy lento y ocurre en escalas de tiempo geológicas. [34]
Efectos
La eutrofización se hace evidente en forma de aumento de la turbidez en la parte norte del mar Caspio , fotografiada desde la órbita.
Cuando un ecosistema experimenta un aumento de nutrientes, los productores primarios son los primeros en cosechar los beneficios. 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 causan grandes oscilaciones en la cantidad de oxígeno disuelto en el agua. El oxígeno es necesario para todas las plantas y animales que respiran aeróbicamente y se repone durante el día mediante plantas y algas fotosintéticas . 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, criaturas como peces, camarones y especialmente los habitantes inmóviles del fondo mueren. [36] 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 provocar 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 en el nitrógeno podría permitir que nuevas especies competitivas invadan y compitan con las especies habitantes originales. Se ha demostrado que esto ocurre en las marismas de Nueva Inglaterra . [37] En Europa y Asia, la carpa común vive con frecuencia en áreas naturalmente eutróficas o hipereutróficas, y está adaptada a vivir en tales condiciones. La eutrofización de áreas fuera de su área de distribución natural explica en parte el éxito del pez en colonizar estas áreas después de ser introducido.
Toxicidad
Algunas floraciones de algas nocivas resultantes de la eutrofización son tóxicas para las plantas y los animales. [21] [38] Las floraciones de algas de agua dulce pueden suponer una amenaza para el ganado. Cuando las algas mueren o son comidas, se liberan neuro y hepatotoxinas que pueden matar animales y pueden suponer una amenaza para los humanos. [39] [40] Un ejemplo de toxinas de algas que se abren camino hacia los humanos es el caso de la intoxicación por mariscos . [41] Las biotoxinas creadas durante las floraciones 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 normalmente es un pez depredador el que acumula la toxina y luego envenena a los humanos.
Efectos económicos
La eutrofización y las floraciones de algas nocivas pueden tener impactos económicos debido al aumento de los costos de tratamiento del agua , las pérdidas de pesca comercial y de mariscos, las pérdidas de pesca recreativa (reducciones en los peces y mariscos cosechables ) y la reducción de los ingresos del turismo (disminución del valor estético percibido del cuerpo de agua). [42] Los costos de tratamiento del agua pueden aumentar debido a la disminución de la transparencia del agua (aumento de la turbidez ). También puede haber problemas con el color y el olor durante el tratamiento del agua potable.
Impactos en la salud
Los efectos sobre la salud humana incluyen el exceso de nitrato en el agua potable ( síndrome del bebé azul ) y la presencia de subproductos de desinfección en el agua potable. [43] Nadar en agua afectada por una floración de algas nocivas puede causar erupciones cutáneas y problemas respiratorios. [44]
Causas y efectos para diferentes tipos de cuerpos de agua.
Una floración de algas en el lago Valencia, el lago de agua dulce más grande de Venezuela. Desde 1976, el lago se ha visto afectado por la eutrofización causada por aguas residuales.
Sistemas de agua dulce
Una respuesta a las cantidades añadidas de nutrientes en los ecosistemas acuáticos es el rápido crecimiento de algas microscópicas, creando una floración de algas . En los ecosistemas de agua dulce , la formación de floraciones de algas flotantes son comúnmente cianobacterias fijadoras de nitrógeno (algas verdeazuladas). Este resultado se favorece cuando el nitrógeno soluble se vuelve limitante y los aportes de fósforo siguen siendo significativos. [45] La contaminación por nutrientes es una de las principales causas de las floraciones de algas y el crecimiento excesivo de otras plantas acuáticas, lo que conduce a una competencia por la luz solar, el espacio y el oxígeno. El aumento de la competencia por los nutrientes añadidos puede provocar una posible alteración de ecosistemas y redes alimentarias enteras, así como una pérdida de hábitat y biodiversidad de especies. [25]
Cuando los macrófitos y las algas sobreproducidos mueren en aguas eutróficas, su descomposición consume aún más el oxígeno disuelto. Los niveles de oxígeno agotados a su vez pueden provocar la muerte de peces y una serie de otros efectos que reducen la biodiversidad. Los nutrientes pueden concentrarse en una zona anóxica, a menudo en aguas más profundas aisladas por la estratificación de la columna de agua y pueden volver a estar disponibles solo durante la renovación otoñal en áreas templadas o en condiciones de flujo turbulento. Las algas muertas y la carga orgánica transportadas por las entradas de agua a un lago se depositan en el fondo y experimentan una digestión anaeróbica que libera gases de efecto invernadero como el metano y el CO 2 . Parte del gas metano puede ser oxidado por bacterias de oxidación anaeróbica de metano como Methylococcus capsulatus , que a su vez pueden proporcionar una fuente de alimento para el zooplancton . [46] Por lo tanto, puede tener lugar un proceso biológico autosostenible para generar una fuente de alimento primaria para el fitoplancton y el zooplancton dependiendo de la disponibilidad de oxígeno disuelto adecuado en el cuerpo de agua. [47]
El crecimiento acelerado de la vegetación acuática, el fitoplancton y las floraciones de algas perturban el funcionamiento normal del ecosistema y provocan diversos problemas, como la falta de oxígeno , necesario para la supervivencia de los peces y los mariscos . El crecimiento de algas densas en aguas superficiales puede ensombrecer las aguas más profundas y reducir la viabilidad de las plantas bentónicas que sirven de refugio, con el consiguiente impacto en el ecosistema en general. [24] [48] La eutrofización también reduce el valor de los ríos, lagos y el disfrute estético. Pueden producirse problemas de salud cuando las condiciones eutróficas interfieren con el tratamiento del agua potable . [49]
El fósforo suele considerarse el principal culpable de los casos de eutrofización en lagos sometidos a contaminación de "fuente puntual" procedente 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 la Zona Experimental de Lagos de Ontario han demostrado una relación entre la adición de fósforo y la tasa de eutrofización. Las etapas posteriores de la eutrofización conducen a floraciones de cianobacterias fijadoras de nitrógeno limitadas únicamente por la concentración de fósforo. [50] La eutrofización a base de fósforo en lagos de agua dulce se ha abordado en varios casos.
Aguas costeras
Mapa de la zona de hipoxia medida en el Golfo, 25 al 31 de julio de 2021, LUMCON-NOAA
Zonas de mínimo oxígeno (OMZ) (azul) y áreas con hipoxia costera (rojo) en los océanos del mundo [51]
La eutrofización es un fenómeno común en las aguas costeras , donde las fuentes nitrogenadas son las principales culpables. [21] En las aguas costeras, el nitrógeno es comúnmente el nutriente limitante clave de las aguas marinas (a diferencia de los sistemas de agua dulce donde el fósforo es a menudo el nutriente limitante). Por lo tanto, los niveles de nitrógeno son más importantes que los niveles de fósforo para comprender y controlar los problemas de eutrofización en agua salada. [52] Los estuarios , como interfaz entre el agua dulce y el agua salada, pueden estar limitados tanto por fósforo como por nitrógeno y comúnmente presentan síntomas de eutrofización. La eutrofización en los estuarios a menudo resulta en hipoxia o anoxia del agua del fondo, lo que lleva a la muerte de peces y a la degradación del hábitat. [53] Las surgencias en los sistemas costeros también promueven una mayor productividad al transportar aguas profundas ricas en nutrientes a la superficie, donde los nutrientes pueden ser asimilados por las algas .
Entre los ejemplos de fuentes antropogénicas de contaminación rica en nitrógeno de las aguas costeras se incluyen la piscicultura en jaulas marinas y los vertidos de amoníaco procedentes de la producción de coque a partir de carbón. [54] Además de la escorrentía terrestre, los desechos de la piscicultura y los vertidos industriales de amoníaco, el nitrógeno atmosférico fijado puede ser una fuente importante de nutrientes en el océano abierto. Esto podría representar alrededor de un tercio del suministro externo de nitrógeno (no reciclado) del océano y hasta el 3% de la nueva producción biológica marina anual. [55]
Las aguas costeras abarcan una amplia gama de hábitats marinos , desde estuarios cerrados hasta aguas abiertas de la plataforma continental. La productividad del fitoplancton en las aguas costeras depende tanto del aporte de nutrientes como de luz, siendo esta última un importante factor limitante en aguas cercanas a la costa, donde la resuspensión de sedimentos a menudo limita la penetración de la luz.
Los nutrientes se suministran a las aguas costeras desde la tierra a través de los ríos y las aguas subterráneas y también a través de la atmósfera. También existe una fuente importante del océano abierto, a través de la mezcla de aguas oceánicas profundas relativamente ricas en nutrientes. [56] Los aportes de nutrientes del océano se modifican poco por la actividad humana, aunque el cambio climático puede alterar los flujos de agua a través de la plataforma continental. Por el contrario, los aportes de nutrientes de la tierra a las zonas costeras de nitrógeno y fósforo han aumentado por la actividad humana a nivel mundial. El alcance de los aumentos varía mucho de un lugar a otro dependiendo de las actividades humanas en las cuencas. [57] [58] Un tercer nutriente clave, el silicio disuelto , se deriva principalmente de la erosión de sedimentos en los ríos y desde alta mar y, por lo tanto, se ve mucho menos afectado por la actividad humana.
Efectos de la eutrofización costera
Estos aportes crecientes de nutrientes de nitrógeno y fósforo ejercen presiones de eutrofización sobre las zonas costeras. Estas presiones varían geográficamente en función de las actividades de captación y la carga de nutrientes asociada. La configuración geográfica de la zona costera es otro factor importante, ya que controla la dilución de la carga de nutrientes y el intercambio de oxígeno con la atmósfera. Los efectos de estas presiones de eutrofización se pueden ver de varias maneras diferentes:
Hay evidencia proveniente del monitoreo satelital de que las cantidades de clorofila como medida de la actividad general del fitoplancton están aumentando en muchas áreas costeras en todo el mundo debido al aumento en el aporte de nutrientes. [59]
La composición de las especies de fitoplancton puede cambiar debido al aumento de las cargas de nutrientes y a los cambios en las proporciones de nutrientes clave. En particular, los aumentos en los aportes de nitrógeno y fósforo, junto con cambios mucho menores en los aportes de silicio, crean cambios en la proporción de nitrógeno y fósforo respecto del silicio. Estas proporciones cambiantes de nutrientes impulsan cambios en la composición de las especies de fitoplancton, en particular perjudicando a las especies de fitoplancton ricas en sílice, como las diatomeas, en comparación con otras especies. [56] Este proceso conduce al desarrollo de floraciones de algas molestas en áreas como el Mar del Norte [60] (véase también la Convención OSPAR ) y el Mar Negro . [61] En algunos casos, el enriquecimiento de nutrientes puede conducir a floraciones de algas nocivas (FAN). Estas floraciones pueden ocurrir de forma natural, pero hay buena evidencia de que están aumentando como resultado del enriquecimiento de nutrientes, aunque el vínculo causal entre el enriquecimiento de nutrientes y las FAN no es sencillo. [62]
El agotamiento del oxígeno ha existido en algunos mares costeros como el Báltico durante miles de años . En tales áreas, la estructura de densidad de la columna de agua restringe severamente la mezcla de la columna de agua y la oxigenación asociada de las aguas profundas. Sin embargo, los aumentos en los aportes de materia orgánica degradable por bacterias a esas aguas profundas aisladas pueden exacerbar dicho agotamiento de oxígeno en los océanos . Estas áreas de menor oxígeno disuelto han aumentado globalmente en las últimas décadas. Por lo general, están relacionadas con el enriquecimiento de nutrientes y las floraciones de algas resultantes. [51] El cambio climático generalmente tenderá a aumentar la estratificación de la columna de agua y, por lo tanto, exacerbará este problema de agotamiento de oxígeno. [63] Un ejemplo de tal agotamiento de oxígeno costero es el Golfo de México , donde se ha desarrollado un área de anoxia estacional de más de 5000 millas cuadradas de área desde la década de 1950. La mayor producción primaria que impulsa esta anoxia es alimentada por nutrientes suministrados por el río Mississippi . [64] Se ha documentado un proceso similar en el Mar Negro. [61]
Las encuestas mostraron que el 54% de los lagos en Asia son eutróficos; en Europa , el 53%; en América del Norte , el 48%; en América del Sur , el 41%; y en África , el 28%. [66] En Sudáfrica, un estudio del CSIR utilizando teledetección ha demostrado que más del 60% de los embalses estudiados eran eutróficos. [67]
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 el este de Asia , particularmente Japón . [68]
Prevención
Como sociedad, hay ciertas medidas que podemos adoptar para garantizar la minimización de la eutrofización, reduciendo así sus efectos nocivos sobre los seres humanos y otros organismos vivos a fin de mantener un nivel de vida saludable, algunas de las cuales son las siguientes:
Minimizar la contaminación por aguas residuales
Existen múltiples formas de solucionar la eutrofización cultural, ya que las aguas residuales sin tratar son una fuente puntual de contaminación. Por ejemplo, las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden modernizarse para eliminar los nutrientes biológicos de modo que descarguen mucho menos nitrógeno y fósforo en el cuerpo de agua receptor. Sin embargo, 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 en forma de nitrato, nitrito o amoníaco. La eliminación de estos nutrientes es un proceso costoso y, a menudo, difícil.
Las leyes que regulan la descarga y el tratamiento de las aguas residuales han provocado reducciones drásticas de los nutrientes en los ecosistemas circundantes. [69] Como un importante contribuyente a la carga de nutrientes de fuentes no puntuales en los cuerpos de agua son las aguas residuales domésticas sin tratar, es necesario proporcionar instalaciones de tratamiento a las zonas altamente urbanizadas, en particular las de los países en desarrollo , en las que el tratamiento de las aguas residuales domésticas es escaso. La tecnología para reutilizar de forma segura y eficiente las aguas residuales , tanto de fuentes domésticas como industriales, debería ser una preocupación primordial para las políticas en materia de eutrofización.
Minimizar la contaminación por nutrientes en la agricultura
Existen muchas maneras de ayudar a solucionar la eutrofización cultural causada por la agricultura. Algunas recomendaciones emitidas por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos: [70]
Técnicas de gestión de nutrientes: todo aquel que utilice fertilizantes debe aplicarlos en la cantidad correcta, en el momento adecuado del año, con el método y la ubicación adecuados. Los campos fertilizados orgánicamente pueden "reducir significativamente la lixiviación dañina de nitratos" en comparación con los campos fertilizados convencionalmente. [71] Los impactos de la eutrofización son en algunos casos mayores en la producción orgánica que en la convencional. [72] En Japón, la cantidad de nitrógeno producido por el ganado es adecuada para satisfacer las necesidades de fertilizantes de la industria agrícola. [73]
Cobertura del suelo durante todo el año: un cultivo de cobertura evitará períodos de suelo desnudo, eliminando así la erosión y la escorrentía de nutrientes incluso después de que haya finalizado la temporada de crecimiento.
Plantación de zonas de amortiguación en los campos: se plantan árboles, arbustos y pastos a lo largo de los bordes de los campos para ayudar a atrapar la escorrentía y absorber algunos nutrientes antes de que el agua llegue a un cuerpo de agua cercano. [74] Las zonas de amortiguación ribereñas son interfaces entre un cuerpo de agua que fluye y la tierra, y se han creado cerca de los cursos de agua 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 caminos es otra forma posible de evitar que los nutrientes viajen demasiado lejos.
Labranza de conservación: al reducir la frecuencia e intensidad de la labranza de la tierra, se mejorarán las posibilidades de que los nutrientes se absorban en el suelo.
Eutrofización en un canal.
Política
El marco de las Naciones Unidas para los Objetivos de Desarrollo Sostenible reconoce los efectos nocivos de la eutrofización en los entornos marinos. Ha establecido un cronograma para la creación de un Índice de Eutrofización Costera y Densidad de Desechos Plásticos Flotantes (ICEP) en el marco del Objetivo de Desarrollo Sostenible 14 (vida submarina). [75] El ODS 14 tiene específicamente la meta de: "de aquí a 2025, prevenir y reducir significativamente la contaminación marina de todo tipo, en particular la causada por actividades realizadas en tierra, incluidos los detritos marinos y la contaminación por nutrientes". [76]
Las políticas y regulaciones son un conjunto de herramientas para minimizar las causas de la eutrofización. [77] Las fuentes no puntuales de contaminación son los principales contribuyentes a la eutrofización, y sus efectos se pueden minimizar mediante prácticas agrícolas comunes. La reducción de la cantidad de contaminantes que llegan a una cuenca hidrográfica se puede lograr mediante la protección de su cubierta forestal, reduciendo la cantidad de erosión que se filtra en una cuenca hidrográfica. Además, a través del uso eficiente y controlado de la tierra utilizando prácticas agrícolas sostenibles para minimizar la degradación de la tierra , se puede reducir la cantidad de escorrentía del suelo y fertilizantes a base de nitrógeno que llegan a una cuenca hidrográfica. [78] La tecnología de eliminación de desechos constituye otro factor en la prevención de la eutrofización.
Debido a que una masa de agua puede tener efectos sobre una amplia gama de personas que van mucho más allá de la cuenca hidrográfica, es necesaria la cooperación entre diferentes organizaciones para prevenir la intrusión de contaminantes que pueden provocar la eutrofización. Los organismos que van desde los gobiernos estatales hasta los de gestión de recursos hídricos y las organizaciones no gubernamentales, llegando incluso a la población local, son responsables de prevenir la eutrofización de las masas de agua. En los Estados Unidos, la iniciativa interestatal más conocida para prevenir la eutrofización es la de la bahía de Chesapeake . [79]
Reversión y remediación
Reducir los aportes de nutrientes es una condición previa crucial para la restauración. Sin embargo, hay dos advertencias: en primer lugar, puede llevar mucho tiempo, principalmente debido al almacenamiento de nutrientes en los sedimentos . En segundo lugar, la restauración puede requerir algo más que una simple reversión de los aportes, ya que a veces hay varios estados ecológicos estables pero muy diferentes. [80] La recuperación de los lagos eutrofizados es lenta y a menudo requiere varias décadas. [18]
En la remediación ambiental , las tecnologías de eliminación de nutrientes incluyen la biofiltración , que utiliza material vivo para capturar y degradar biológicamente los contaminantes. Algunos ejemplos incluyen cinturones verdes, áreas ribereñas , humedales naturales y artificiales y estanques de tratamiento.
Pronóstico de la proliferación de algas
La Asociación Nacional de Admiración Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos ha creado una herramienta de pronóstico para regiones como los Grandes Lagos. [81]
Bioextracción de nutrientes
La bioextracción de nutrientes es una biorremediación que implica el uso de plantas y animales cultivados. La bioextracción de nutrientes o biocosecha es la práctica de cultivar y cosechar mariscos y algas marinas para extraer nitrógeno y otros nutrientes de los cuerpos de agua naturales. [82]
Mariscos en los estuarios
Los mejillones son un ejemplo de organismos que actúan como biextractores de nutrientes. Consumen el nitrógeno del agua, agotando los nutrientes de las algas.
Se ha sugerido que la eliminación de nitrógeno por los arrecifes de ostras podría generar beneficios netos para las fuentes que enfrentan restricciones de emisiones de nitrógeno, de manera similar a otros escenarios de comercio de nutrientes. Específicamente, si las ostras mantienen los niveles de nitrógeno en los estuarios por debajo de los umbrales, entonces las ostras evitan efectivamente una respuesta de cumplimiento y los costos de cumplimiento que las partes responsables de la emisión de nitrógeno incurrirían de otra manera. [83] Varios estudios han demostrado que las ostras y los mejillones pueden afectar dramáticamente los niveles de nitrógeno en los estuarios. [84] [85] [86] La actividad de alimentación por filtración se considera beneficiosa para la calidad del agua [87] al controlar la densidad del fitoplancton y secuestrar nutrientes, que pueden eliminarse del sistema a través de la cosecha de mariscos, enterrarse en los sedimentos o perderse a través de la desnitrificación . [88] [89] El trabajo fundacional 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. [90] En los Estados Unidos, se han llevado a cabo proyectos de restauración de mariscos en las costas este, oeste y del Golfo. [91]
Cultivo de algas
Los estudios han demostrado el potencial de las algas para mejorar los niveles de nitrógeno. [92] [93] La acuicultura de algas ofrece una oportunidad para mitigar y adaptarse al cambio climático. [94] Las algas, como el kelp, también absorben fósforo y nitrógeno [95] y, por lo tanto, son útiles para eliminar el exceso de nutrientes de las partes contaminadas del mar. [96] Algunas algas cultivadas tienen una productividad muy alta y podrían absorber grandes cantidades de N, P, CO 2 , produciendo grandes cantidades de O 2 que tienen un excelente efecto en la disminución de la eutrofización. [97] Se cree que el cultivo de algas a gran escala debería ser una buena solución al problema de la eutrofización en las aguas costeras .
Geoingeniería
Aplicación de un absorbente de fósforo en un lago - Países Bajos
Otra técnica para combatir la hipoxia /eutrofización en situaciones localizadas es la inyección directa de aire comprimido, una técnica utilizada en la restauración de la zona de Salford Docks del Canal Marítimo de Manchester en Inglaterra. [98] Para aguas de menor escala, como los estanques de acuicultura, la aireación con bombas es estándar. [99]
Eliminación química del fósforo
La eliminación del fósforo puede remediar la eutrofización. [100] [101] De los diversos sorbentes de fosfato, el alumbre ( sulfato de aluminio ) es de interés práctico. [102] ) Se han investigado muchos materiales. [103] [104] 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 (por ejemplo, bajo el nombre comercial Phoslock ). [105] [106] [107] [108] [109] En un estudio a gran escala, se monitorearon 114 lagos para determinar la efectividad del alumbre en la reducción de fósforo. En todos los lagos, el alumbre redujo efectivamente el fósforo durante 11 años. Si bien hubo variedad en la longevidad (21 años en lagos profundos y 5,7 años en lagos poco profundos), los resultados expresan la eficacia del alumbre para controlar el fósforo dentro de los lagos. [110] El tratamiento con alumbre es menos eficaz en lagos profundos, así como en lagos con una carga externa sustancial de fósforo. [111]
Las medidas finlandesas para eliminar el fósforo comenzaron a mediados de los años 1970 y se han centrado en los ríos y lagos contaminados por vertidos industriales y municipales. Estos esfuerzos han tenido una eficacia de eliminación del 90%. [112] Sin embargo, algunas fuentes puntuales específicas no mostraron una disminución de la escorrentía a pesar de los esfuerzos de reducción.
Véase también
Ciclo biogeoquímico : vía de transferencia química entre las partes biológicas y no biológicas de la Tierra
Directiva sobre índice de calidad ecológicaPáginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamientoPáginas que muestran descripciones breves sin espacios
Efluente : Residuos líquidos o aguas residuales vertidos en un río o en el mar.
Ciclo del nitrógeno : ciclo biogeoquímico mediante el cual el nitrógeno se convierte en diversas formas químicas.
Índice de estado trófico : medida de la capacidad del agua para sostener la productividad biológica.
Busque eutrofización en Wikcionario, el diccionario libre.
Iniciativa Internacional del Nitrógeno
Referencias
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![Zonas de mínimo oxígeno (OMZ) (azul) y áreas con hipoxia costera (rojo) en los océanos del mundo[51]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7e/UNESCO_global_ocean_deoxygenation_map.png/1280px-UNESCO_global_ocean_deoxygenation_map.png)
