Rafael Aparicio Torinos  »

La eutrofización es un tipo de contaminación química de las aguas. Se da cuando hay un aporte excesivo de nutrientes a un ecosistema acuático, el cual queda severamente afectado por ello. Puede producirse de forma natural (mareas rojas) pero es la antropogénica la que más debe de preocuparnos. El fósforo y el nitrógeno son los principales causantes de la eutrofización aunque también son relevantes cualquier otra sustancia que pueda ser limitante para el desarrollo de las diferentes especies como el potasio, el magnesio y diferentes productos orgánicos.

También puede considerarse de un modo más general que asimismo afecta a suelos que han sufrido un enriquecimiento anormal de nitrógeno y en los que hay una tendencia al crecimiento de plantas afines a la abundancia de nutrientes inorgánicos, principalmente nitrógeno. En este artículo vamos a centrarnos, no obstante, en la eutrofización antropogénica de las aguas. Explicando como y donde se produce y los problemas que ocasiona, así como en que puede hacerse para combatirla o mitigarla aunque es conveniente tener en cuenta que ambas pueden estar bastante relacionadas al afectar los efluentes de un terreno con exceso de nutrientes a los cauces de agua a los que vierta sus aguas ese terreno.

La eutrofización altera las características del medio ambiente de los ecosistemas acuáticos alterando la cadena trófica y aumentando la entropía (el desorden) del ecosistema. El resultado son ecosistemas con una biodiversidad reducida, con las especies oportunistas ocupando nichos previamente ocupados por otras especies. Las consecuencias ecológicas son evidentes pero como suele suceder van de la mano de pérdidas económicas por distintos motivos. La eutrofización se produce en varias etapas, que describiremos a continuación a grades rasgos.

Etapa oligotrófica. Este es el estado normal y saludable del ecosistema en él las especies oportunistas y cosmopolitas tienen un espacio marginal y hay un equilibrio dinámico con fluctuaciones estacionales. El agua tiene una transparencia considerable y hay abundancia de animales que respiran filtrando el oxígeno del agua (peces, moluscos, artrópodos acuáticos).

Aporte de nutrientes, puede ser un episodio o accidente o continuo en el tiempo. Puede llevarse a cabo de forma puntual (un vertido en un punto de un río) o de forma difusa, con origen disperso (típico de los fertilizantes agrícolas).

El aporte de nutrientes provoca un crecimiento explosivo de plantas y algas. Hay algas unicelulares que crecen en el seno del agua, en la zona fótica de la misma. Al tratarse de algas fotosintéticas dan al agua un color verdoso que impide el paso de la luz a profundidades que alcanzaba previamente.

La vegetación situada por debajo del nuevo umbral fótico muere, también mueren y se hunden hasta el fondo muchas de las algas flotantes debido al agotamiento de los nutrientes causado por el crecimiento exponencial.

La sustancia orgánica muerta del fondo es descompuesta por bacterias que consumen el oxígeno y además pueden generar toxinas letales para plantas y animales.

La ausencia de oxígeno hace que los moluscos del fondo mueran y los peces y crustáceos mueran o escapen a zonas no afectadas. Pueden aparecer especies invasoras acostumbradas a la escasez de oxígeno (por ejemplo los barbos y percas pueden desplazar a los salmones y truchas).

En determinadas circunstancias puede crearse una zona anóxica (sin oxígeno) en el fondo de difícil eliminación. Es agua más densa, oscura y fría en la que no pueden crecer algas ni animales.

Demanda química y biológica de oxígeno

La eutrofización está relacionada con los conceptos de demanda química de oxígeno y demanda biológica de oxígeno (DOQ y DOB), que expresan la cantidad de oxígeno que es necesario consumir para que el ecosistema consuma una cantidad determinada de un contaminante inorgánico (DOQ) u orgánico (DOB). Ambos son empleados como indicadores en procesos de control de calidad del agua y se expresan en unidades de miligramos de oxígeno consumido por litro de muestra durante un periodo de 5 días a una temperatura de 20º, aunque pueden realizarse medidas para otras condiciones. Cuanto mayores sean DOB y DOQ en unas aguas mayor será la cantidad de oxigeno necesario para que los organismos aerobios del agua procesen ese nutriente. Si toman valores muy altos la presencia en exceso de nutrientes provocará la eutrofización de esas aguas y el consumo de todo el oxígeno acabando con la vida subacuática dependiente de él (peces, moluscos, artrópodos…) y alterando la cadena trófica de ese ecosistema. Los valores de DOB pueden ir desde 1mg/L de las aguas más puras hasta los 600mg/L o más de las aguas residuales sin tratar, un río moderadamente contaminado puede tener valores de 2 a 8 mg/L y el agua residual tratada en las depuradoras tiene valores en torno a 20mg/L.

La eutrofización no solo se puede detectar por medio de análisis bioquímicos. Empleándolos se puede medir, monitorizar y evaluar. Mediante la observación de la presencia, ausencia o abundancia de ciertas especies (bioindicadores) se puede comprobar si una determinada zona es eutrófica o no y grosso modo estimar su nivel de impacto. Otro indicador claro de la eutrofización es la medida de la transparencia de las aguas y de su color. Si el agua está verde y la luz es incapaz de atravesar más que unos pocos metros de la columna de agua, habrá eutrofización.

Causas de la eutrofización

Existen varios causantes de la eutrofización derivados de la actividad humana.

El más importante a nivel global es la agricultura debido al uso de fertilizantes, fundamentalmente nitratos, que a menudo se usan sin el cuidado y la mesura adecuados y acaban en las aguas superficiales o subterráneas por lixiviación y arrastre desde de esos fertilizantes desde las tierras en las que se emplearon. La agricultura produce una eutrofización de carácter eminentemente difuso, subiendo la concentración de nutrientes en zonas amplias de lagos, ríos, marismas, estuarios y zonas costeras.

Otra actividad rural con una gran incidencia en la eutrofización es la ganadería. Los excrementos de los animales son ricos en nutrientes, sobre todo en los de carácter nitrogenado (amonio). Si no se gestionan de forma adecuada pueden acabar produciendo vertidos a las aguas próximas que cuando se producen suelen tener un carácter puntual.

Del modo similar a la ganadería los residuos urbanos pueden producir eutrofización, aunque en este caso hay que añadir el posible uso de detergentes con fosfatos que son unos de los nutrientes que pueden originar la eutrofización y de consecuencias especialmente perniciosas en las aguas.

La actividad industrial también puede ser origen de nutrientes que puedan producir focos de eutrofización puntual. En el caso de la industria se pueden producir vertidos tanto de productos nitrogenados como fosfatados entre otros muchos tóxicos. Al igual que la eutrofización causada por los residuos de origen urbano tienen un carácter eminentemente puntual, afectando, cuando se producen, a zonas concretas con mucha intensidad.

La contaminación atmosférica, en concreto la producción de óxidos de nitrógeno y azufre (NOx y SOx) que reaccionan en la atmósfera y producen la lluvia ácida, uno de cuyos efectos es el de el aumento de la lixiviación y el lavado de los nutrientes del suelo que son arrastrados por el agua superficial y subterránea hasta incorporarse a los ríos y acuíferos contaminándolos. El 30% del nitrógeno que llega a los mares lo hace por la vía atmosférica.

También puede provocar episodios de eutrofización la actividad forestal, si se abandonan residuos forestales en las aguas.

Efectos de la eutrofización

Los efectos de la eutrofización se producen a nivel local y regional normalmente. Desde un punto de vista sistémico, aumenta la producción primaria (fotosíntesis), aumenta la biomasa pero disminuye la diversidad y quedan alteradas drásticamente la composición, estructura y dinámica de los ecosistemas afectados.

Efectos más específicos son por ejemplo la desecación de lagunas por el depósito durante largas temporadas de sedimentos y restos orgánicos sobre los que crece la vegetación, transformándose la laguna en pantano y luego en bosque o pradera. Este proceso se lleva a cabo durante largos periodos de tiempo a menudo de forma natural y se denomina colmatación.

La eutrofización tiene efectos sobre las especies acuáticas y de ribera pero también sobre la calidad de las aguas ya que al aumentar la podredumbre y agotarse el oxígeno, las aguas adquieren un olor nauseabundo requiriendo un mayor tratamiento para poder ser consumidas o haciendo directamente imposible o indeseable su consumo.

El olor de estas aguas puede ocasionar perdidas económicas (turismo, áreas que pierden valor como zonas residenciales), problemas respiratorios y su consumo puede ocasionar problemas sanitarios a las personas de la zona. El sabor del agua puede ser alterado también.

La eutrofización puede afectar a la producción piscícola de una zona, ya sea esta extracción o mediante el cultivo. Es posible que la acuicultura pueda producir un mayor aporte de nutrientes a las aguas circundantes a la granja por ello conviene que las granjas para peces, algas, mariscos… sean supervisadas y se gestionen con la delicadeza necesaria.

Debido a la colmatación y a la mayor presencia de algas puede que un cauce anteriormente navegable deje de serlo causando problemas de comunicación en ciertas zonas.

Hay casos en los que las condiciones anóxicas del fondo dan lugar al crecimiento de bacterias como el Clostridium botulinum que producen toxinas letales para pájaros y mamíferos que no se ven directamente afectados por la falta de oxígeno de las aguas. Las zonas donde sucede esto se denominan zonas muertas.

Aparición de especies invasoras que aprovechan los nichos ecológicos vacíos por la desaparición de sus ocupantes previos. También es habitual que las especies invasoras se vean favorecidas por las nuevas condiciones y desplacen a los organismos locales, ahora en desventaja.

Algunos de los brotes de algas aparte de bloquear la luz, producen tóxicos para otras plantas y animales. Estas sustancias pueden ocasionar la muerte de animales al ser consumidas. Los animales afectados pueden actuar como vector para las toxinas, neurotoxinas y hepatotoxinas afectando a otras especies y alcanzar a los humanos. Ejemplos son las contaminaciones por mejillones, ostras y ciguatera.

El nitrógeno en si también es tóxico, especialmente para los bebés. De hecho el límite para productos de nitrógeno oxidado en agua potable es de 50mg/l = 50ppm.

Por qué debe preocuparnos

La eutrofización es preocupante por que a día de hoy afecta a una gran parte de las aguas superficiales del mundo (ríos, lagos, aguas costeras) y sus efectos son perniciosos para la biodiversidad, la calidad de las aguas para consumo humano… En el mar hay que tener el cuenta que a menudo las aguas más susceptibles de sufrir la eutrofización son las más ricas en biodiversidad y las que tienen un mayor valor económico por la producción piscícola. Es bien conocido que gran parte del océano tiene una producción muy limitada situándose las pesquerías del mundo en zonas de la plataforma continental. En cuanto a biodiversidad, las marismas, manglares y estuarios son zonas muy sensibles dada su situación y estructura a cualquier tipo de alteración como construcción de embalses, subida del nivel de las aguas, construcción, contaminación, etc. Son igualmente sensibles a episodios eutróficos.

Ejemplos de mares eutróficos son cualquiera cuya costa esté densamente poblada y en el cual la tasa de renovación del agua sea reducida, si la plataforma continental es extensa, hay desembocaduras de ríos próximas y la irradiación solar es alta (también es un factor limitante al crecimiento) las posibilidades de que haya eutrofización crecen. Los mares interiores como el Báltico, el Adriático y otros mares del mediterráneo, el mar negro (especialmente el mar de Azov), el golfo de California, etc.

Gran parte de los lagos, ríos y embalses de Europa, Asia y Norteamérica presentan eutrofización en diferentes grados.

La eutrofización es una muestra de que algo bueno y necesario, cuando se presenta en demasiada abundancia (los nutrientes) puede ser peligroso y dañino (se convierten en contaminantes). Aunque no sea en principio la más peligrosa de las contaminaciones de las aguas subterráneas y los acuíferos (comparando con las contaminaciones radiactivas o por metales pesados) no hay que olvidar que los acuíferos forman un todo con los sistemas de ríos y lagos. Si un acuífero es contaminado puede tardar siglos en limpiarse y durante todo ese tiempo sus aguas van a seguir fluyendo lentamente hacia los ríos que formen parte de ese sistema superficial-subterráneo influyendo en él y la calidad de sus aguas de cara al consumo humano se verá mermada pudiendo requerir tratamiento durante grandes períodos después de haber cesado la emisión de contaminantes.

Qué se puede hacer para evitar la eutrofización

Es importante tomar medidas para controlar los vertidos de residuos urbanos e industriales a las aguas. En ese sentido se observa que hay ríos y lagos de países desarrollados que han recuperado parte de su antigua riqueza en especies merced a una gestión más sensible de las aguas y al proceso de las aguas negras urbanas, de las aguas industriales y demás vertidos causantes de contaminacón ya sea esta causante de eutrofización o de otros tipos.

El control de los vertidos debe de implantarse por la vía legislativa de modo que las empresas o entidades no puedan obtener un beneficio, un ahorro o una ventaja competitiva por el hecho de no depurar sus aguas. Es importante también la educación en este tipo de situaciones, una población concienciada es capaz de ayudar en la gestión mediante la denuncia de actividades indeseables y menos susceptible de participar en ellas. Las ONG’s dedicadas a la protección del medio también pueden desempeñar una labor importante transmitiendo la inquietud por estos temas de la población, cooperando con las empresas e instituciones que sigan unas pautas y denunciando a las que no.

A nivel europeo, la comisión europea establece una directiva por la cual los países deben de regular y gestionar adecuadamente los vertidos de aguas residuales. España, Portugal, Bélgica, Irlanda, Reino Unido, Alemania y Francia han incumplido algunas de estas medidas y recibido escritos de advertencia por ello.

También es útil el implantar tecnologías novedosas y capaces de evitar el vertido de sustancias peligrosas. Como ejemplo de éxito, el de los detergentes sin fosfatos. Como se ha visto, los fosfatos son unas de las sustancias con mayor capacidad de producir episodios eutróficos. Los detergentes solían emplear fosfatos como emulgentes y en los últimos años gracias al desarrollo de nuevos detergentes y al impulso legislativo se ha visto reducido su uso evitándose de ese modo el vertido de miles de toneladas de fosfatos a los ríos y mares en millones de domicilios. Desde los 60 y 70 se ha logrado reducir el contenido en fosfatos de los detergentes desde en torno al 65% en peso hasta menos del 0.5%

El factor limitante del crecimiento en los ríos suele ser el fósforo y en el mar el nitrógeno así que el uso de detergentes apropiados es más positivo para los ríos, lagos y demás cursos de agua dulce.

El proceso que se lleva a cabo en las depuradoras es el del consumo de los residuos y la oxigenación de las aguas antes de su vertido ya inertes y libres de contaminantes. La depuración se lleva a cabo en seis etapas, una de pre-tratamiento, tres de tratamiento, una de desinfectado para acabar con los microorganismos peligrosos y una última de control del olor. Cada una de las cuatro primeras etapas está formada por diferentes pasos con el objetivo de ir eliminando mecánica (decantación, filtrado…), química y biológicamente los diferentes tipos de contaminantes. El fósforo y el nitrógeno, tan importantes en la eutrofización, son eliminados en la cuarta etapa (tercera de tratamiento). Con la tecnología actual es posible obtener agua potable a partir de las aguas residuales, si bien el proceso es más caro que el de la depuración más tradicional y solamente Sigapur lo lleva a cabo de forma masiva.

La depuración de aguas residuales es relativamente sencilla para el caso de grandes poblaciones con buenas canalizaciones. Para poblaciones dispersas y rurales es más difícil, no técnicamente, claro está, sino económicamente: las plantas depuradoras tienen un tamaño bajo el cual su precio se dispara en relación a la cantidad de agua que son capaces de tratar y la creación de canalizaciones para aguas residuales a grandes distancias es también demasiado cara. Sucede algo parecido con la agricultura, la mayor contribuyente a la eutrofización a nivel global y de un origen disperso.

La introducción de modificaciones en las técnicas de cultivo de modo que se necesite emplear menos fertilizantes y menos irrigación que pueda arrastrarlos (con el beneficio añadido del ahorro de agua y fertilizantes) para obtener la misma producción o que eviten el vertido incontrolado de los mismos son campos en los que sería interesante llevar a cabo desarrollos e investigaciones.

Bibliografía

• http://en.wikipedia.org/wiki/Eutrophication
• http://es.wikipedia.org/wiki/Eutrofizaci%C3%B3n
• http://ctmaunnuevocurso.blogspot.pt/2011/12/eutrofizacion.html
• http://www.sierradebaza.org/reportajes/reportaje_eutrofizacion/reportaje_esquema.htm
• http://www.ambientum.com/revista/2001_36/2001_36_AGUAS/EUTR1.htm
• http://pensamientoyentorno.wordpress.com/2012/06/06/la-informacion-oculta-de-la-vegetacion/#more-248
• http://www.ecologiaverde.com/eutrofizacion/
• http://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_oxygen_demand
• http://en.wikipedia.org/wiki/Biochemical_oxygen_demand
• http://en.wikipedia.org/wiki/Sewage_treatment
• http://landsat.gsfc.nasa.gov/news/news-archive/soc_0017.html
• http://lixiviadosennavarro.blogspot.pt/p/impacto-social-economico-y-ambiental_27.html
• http://www.helcom.fi/environment/assessment/en_GB/eutrophication/
• http://www.lenntech.com/eutrophication-water-bodies/eutrophication-effects.htm
• http://sevenhillslake.com/technical.html
• http://contaminaciondelmedioacuatico.blogspot.pt/
• http://alejandrapombo.wordpress.com/category/uncategorized/