Eutrofización

¿Qué es la eutrofización?

La eutrofización es un exceso de nutrientes aportado a un cuerpo de agua, generando una explosión poblacional de algas, cianobacterias y plantas acuáticas. Este fenómeno provoca a su vez la disminución del oxígeno disuelto en el agua, afectando la vida subacuática.

El oxígeno disuelto disminuye debido a la reducción de la fotosíntesis elaborada por algas y plantas sumergidas. Esto ocurre tanto por el bloqueo de la luz solar, debido a la proliferación vegetal superficial, como por la mayor tasa de consumo de oxígeno de estas poblaciones.

La eutrofización puede ocurrir por causas naturales, al reducirse las dimensiones o el caudal de un cuerpo de agua, o lluvias excepcionales que arrastran cargas nutritivas a estos cuerpos. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la eutrofización ocurre por causas generadas por el ser humano (antrópicas).

El problema de la eutrofización es creciente a nivel mundial, y más de la mitad de los lagos del mundo la sufren en algún nivel. De igual forma, proliferan las zonas muertas en los mares debido a la ocurrencia de este fenómeno, identificándose más de 700 de ellas.

Proceso de eutrofización

La eutrofización inicia con el aporte al agua de cantidades inusuales de nutrientes, especialmente nitrógeno (N) y fósforo (P). Estos aportes pueden provenir tanto de fuentes naturales como antrópicas, pero en todo caso son producto y causa de un desequilibrio ecológico.

• Organismos favorecidos. El ingreso excepcional de nutrientes esenciales para el crecimiento vegetal favorece el desarrollo de algas y plantas acuáticas invasoras. Puede tratarse tanto de fitoplancton como macroalgas, y también ocurre la proliferación de cianobacterias. Estos organismos poseen tasas reproductivas altas y son de rápido crecimiento, por lo que, contando con suficientes nutrientes, tienen ventajas competitivas. Crecen en la superficie del agua, cubriéndola toda.

• Luz. Las algas y plantas acuáticas flotantes que cubren la superficie impiden que la luz solar penetre hasta las capas inferiores de agua. Por esto, las algas y plantas sumergidas no pueden realizar la fotosíntesis y comienzan a morir.
• Oxígeno disuelto. El bloqueo de la fotosíntesis subacuática por esta proliferación superficial de masa vegetal, implica también la disminución del oxígeno disuelto en el agua. Además, se ven limitadas otras fuentes de oxígeno disuelto, como el intercambio con la atmósfera debido al bloqueo que ejerce la masa vegetal superficial.
• Demanda de oxígeno. Bajo la superficie aumenta la actividad de los organismos descomponedores, especialmente bacterias y arqueas. Esto implica un aumento de la demanda de oxígeno disuelto, que se reduce. El aumento de la actividad descomponedora es consecuencia de la mayor provisión de materia orgánica producto del estallido poblacional superficial, y del incremento de la muerte de organismos subacuáticos. El aporte interno de materia orgánica y el externo por efluentes contaminados, exige más oxígeno para su estabilización bioquímica (Demanda Bioquímica de Oxígeno). Al escasear el oxígeno, se acumula materia orgánica semi-descompuesta, todo el ecosistema entra en crisis y la vida desaparece.

Causas de la eutrofización

La eutrofización es provocada por un aporte de nutrientes superior al equilibrio habitual del ecosistema, que puede suceder tanto por causas naturales como artificiales, aunque las primeras son poco frecuentes.

• Causas naturales
  • En el mar. Las corrientes de aguas frías profundas pueden causar estallidos poblacionales de fitoplancton al arrastrar nutrientes del lecho oceánico a la superficie (surgencias). De igual forma, las proliferaciones o afloramientos algales son fenómenos naturales provocados por distintos factores favorables al crecimiento del fitoplancton. En dichas condiciones favorables ocurren incrementos poblacionales inusuales de dinoflagelados y diatomeas. Algunas especies de microalgas son inofensivas y beneficiosas, pero otras son tóxicas, como los dinoflagelados del género Alexandrium.  Esta toxicidad se debe a la emisión de las microalgas de toxinas, como saxitoxina, ciguatoxina y gonyatoxinas.
  • En agua dulce. Los ríos en su derivación a lo largo del cauce generan meandros o curvas marcadas, que en ocasiones se quedan aisladas. De esta forma se producen lagunas de herradura, que se alimentan del agua de lluvia, escorrentía o los desbordamientos periódicos del río. En estos depósitos de agua se produce una concentración de nutrientes superior a la del río, porque no hay un flujo de salida. Por tanto, se generan fenómenos de eutrofización natural con proliferación de algas y vegetación acuática.
• Causas antrópicas. La causa más importante de la eutrofización actualmente es la contaminación de cuerpos de agua por actividades humanas. Especialmente las aguas servidas sin adecuado tratamiento y la contaminación difusa de la agricultura, la más importante a nivel mundial.
  • Fertilizantes y pesticidas. Los fertilizantes químicos son compuestos especialmente formulados para proveer nutrientes esenciales para el crecimiento vegetal. La fórmula principal de fertilizante incluye nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K). En los sistemas agrícolas, la aplicación de estos productos es ineficiente, por lo que cerca del 60% es lavado por el agua de escorrentía. Estos nutrientes terminan en los cuerpos de agua, como ríos, o finalmente lagos y océanos, transportados por el agua de escorrentía.

• • Efluentes urbanos. Las aguas servidas de hogares, oficinas y fábricas aportan gran cantidad de materia orgánica y sustancias inorgánicas que promueven eutrofización. Las aguas servidas domésticas llevan una alta carga de materia orgánica que, si no es depurada, alcanza los cuerpos de agua. Los jabones y detergentes empleados en la higiene personal, del hogar y otras instalaciones, también incluyen fosfatos y nitratos.
  • Lluvia ácida. Las industrias emiten a la atmósfera gases que contienen óxidos de nitrógeno, entre otros compuestos. Estos gases, al reaccionar con el vapor de agua, producen ácidos que precipitan y llegan a los cuerpos de agua. Estos compuestos son fuentes adicionales de nitratos, uno de los principales nutrientes que promueven la proliferación vegetal.
  • El calentamiento global. El aumento de las temperaturas globales favorece la eutrofización, ya que las aguas tibias promueven la proliferación de algas y plantas acuáticas. Asimismo, la cantidad de oxígeno disuelto disminuye proporcionalmente al aumento de la temperatura del agua.
• Factores coadyuvantes. Otros factores contribuyen a la eutrofización, como la falta de movilidad del agua, escasa profundidad, caudal reducido y temperaturas elevadas del agua. Mientras menos agua hay en el ecosistema acuático, o más lenta es su tasa de renovación, más rápido se alcanza la saturación de nutrientes.

Consecuencias de la eutrofización

La eutrofización es un serio problema que afecta principalmente los ecosistemas dulceacuícolas, pero también se presenta en ecosistemas marinos. A nivel mundial, alrededor de la mitad de los lagos tiene algún nivel de eutrofización, y muchos ríos y zonas costeras presentan áreas muertas por esta causa.

• La desaparición de la vida en el ecosistema. La principal consecuencia de la eutrofización es la disminución de la biodiversidad en el ecosistema y la desaparición de la vida acuática. En las primeras etapas, el exceso de nutrientes favorece la proliferación de organismos invasores de rápido crecimiento y reproducción en esas condiciones. Estas especies desplazan a las demás del ecosistema, disminuyendo su diversidad biológica. Al avanzar la eutrofización, las condiciones a nivel subacuático se hacen desfavorables a la vida y los organismos mueren. De esta forma desaparecen peces, algas y plantas sumergidas, así como otros organismos acuáticos al no disponer de oxígeno y luz. El destino final, de continuar la eutrofización, es la desaparición casi total de la vida acuática.

• • Gases tóxicos. La actividad de bacterias anaeróbicas produce gases tóxicos, como sulfuro de hidrógeno, causando grandes mortandades de organismos acuáticos.
  • Impacto en toda la zona. El impacto se extiende a los ecosistemas terrestres, ya que los seres vivos que dependen del agua también perecen o migran, debido tanto a la pérdida de la fuente de alimento como a la degradación de la calidad potable del agua.
• Disminución de la producción de alimentos. En las zonas eutrofizadas disminuye la producción de alimentos al disminuir la pesca, porque los primeros organismos afectados son los peces. Estos, en el caso de ríos y mares, se ven obligados a abandonar el área, mientras que en los lagos terminan desapareciendo.
• Pérdida de fuentes de agua potable. El agua potable debe reunir condiciones de calidad, entre ellas, nivel de oxígeno disuelto, pH y ausencia de impurezas orgánicas e inorgánicas. Cuando ocurre la eutrofización, el agua del ecosistema reduce su contenido de oxígeno disuelto y acumula grandes cantidades de materia orgánica en descomposición. Esto a su vez es dañino para la salud y provoca malos olores y cambios de color, incompatibles con su uso como agua potable. Se altera el pH del agua, haciéndose más ácido por la presencia de ácidos orgánicos.
  • Afecciones a la salud. La salud pública puede verse afectada por el consumo del agua no potable proveniente de cuerpos de agua eutróficos. Además, la proliferación de ciertas microalgas aporta toxinas al agua y a los organismos que la consumen. Asimismo, el aumento de bacterias anaeróbicas genera la emisión de gases tóxicos, como sulfuro de hidrógeno y metano.
• Disminución de la actividad turística. Los ecosistemas acuáticos son importantes polos de atracción turística, generando fuentes de trabajo y desarrollo local. Estos beneficios se ven amenazados por la eutrofización, ya que afecta tanto a la biodiversidad como a los valores paisajísticos del área.
• Pérdidas económicas. Como consecuencia de todo lo anterior, la eutrofización acarrea grandes pérdidas económicas en términos de disminución de pesca, ingresos turísticos y uso del agua.

Soluciones a la eutrofización

Las soluciones a la eutrofización deben enfocarse desde la perspectiva de la prevención del fenómeno y desde su remediación.

• Prevención. El punto de partida para prevenir la eutrofización es la concienciación del ciudadano sobre su existencia, causas y consecuencias. De esta forma, la ciudadanía puede ejercer presión para que se adopten las medidas necesarias.
  • Evitar la contaminación del agua. La solución de fondo es reducir la contaminación del agua. Para esto se requiere implementar el adecuado tratamiento de aguas servidas domésticas e industriales antes de ser vertidas en los cuerpos de agua. También es necesario el control de otras fuentes indirectas de contaminación del agua, como las emisiones de gases que generan lluvia ácida.
  • Nuevo modelo agrícola y pecuario. La contaminación del agua que provocan las actividades agrícolas y pecuarias es difusa, es decir, no se pueden identificar exactamente las fuentes contaminantes. Eso significa que se debe cambiar los esquemas tecnológicos de producción. Se requiere una agricultura que use menos insumos, especialmente fertilizantes y herbicidas, compuestos que aportan nitritos y fosfatos a las aguas. Así, sistemas agrícolas de circulación cerrada de nutrientes, como la hidroponía, son menos contaminantes en términos de aportes a los ecosistemas. También se requiere atención al manejo de los residuos orgánicos, la recolección y tratamiento de las aguas servidas en los sistemas de producción animal.
• Remediación. Una vez en curso el proceso de eutrofización de un cuerpo de agua, existen varias alternativas para remediar el problema.
  • Extracción de la masa vegetal. Ante la proliferación de plantas acuáticas flotantes, como la lenna (Lennaceae), la bora (Eichhornia crassipes) u otras, es factible implementar programas de recolección: retirar masivamente las plantas de la superficie del cuerpo de agua mediante mayas de arrastre.
  • Depuración de las aguas. En casos graves, el agua puede someterse a tratamientos de depuración recirculando desde el cuerpo de agua a plantas de tratamiento.
  • Control biológico. Existen algunos organismos que consumen las algas y plantas acuáticas que proliferan en la eutrofización. Se han empleado protistas heterótrofos pastoreadores, es decir, que consumen microalgas, para reducir las poblaciones que proliferan en la eutrofización. Igualmente se ha empleado el hongo Cercospora piaropi para el control de Eichhornia crassipes, una angiosperma flotante que prolifera en condiciones eutróficas.
  • Control químico. Provocar la floculación y precipitación de las microalgas es una alternativa, especialmente en casos de proliferaciones algales tóxicas. Esto se logra agregando productos, como hipoclorito de sodio (NaOCl), arcillas (caolinita) o combinaciones como cloruro de polialuminio con bentonita. Estos productos atraen y adhieren las microalgas formando flóculos o masas que luego precipitan al fondo.

Ejemplos de zonas con eutrofización

• Áreas o zonas muertas marinas. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente señala la existencia de más de 700 áreas muertas en los océanos. Estas zonas muertas se deben a una baja concentración de oxígeno disuelto debido a la eutrofización y su área estimada es superior a 240.000 Km².
  • La Zona Muerta del golfo de México. Una de las zonas muertas marinas más extensas del mundo es la llamada Zona Muerta del golfo de México. Se trata de más de 20.700 Km² de mar que sufren serios problemas de eutrofización, con la proliferación de macro y microalgas flotantes. La causa central de la eutrofización de esta área son las aguas contaminadas del río Misisipi, que tiene su desembocadura en el golfo. El Misisipi atraviesa gran parte de la zona agrícola de Norteamérica, siendo una cuenca recolectora de aguas con una alta carga de contaminantes agrícolas.

• El mar Negro. En este mar interior, entre Europa y Asia, desde la década de 1970 se ha señalado un incremento de la proliferación de algas. Esto ha traído generado la disminución de las poblaciones de especies de aguas poco profundas. Según información de la Agencia Ambiental Europea, todos los veranos ocurren fenómenos de hipoxia y anoxia producto de la actividad de las algas, debido a la eutrofización por los nutrientes aportados por las actividades agrícolas e industriales en la cuenca de este mar.
  • Sensibilidad a la eutrofización. Al ser un mar interior, cuya única conexión oceánica indirecta es el canal del Bósforo, la renovación de las aguas es muy lenta. Esto, unido a los altos niveles de contaminación de las cuencas que lo alimentan, lo hace especialmente susceptible a la eutrofización. De hecho, las concentraciones medias de nitratos y fosfatos han aumentado 18 veces desde 1960 hasta 1992. Los mayores aportes de contaminantes provienen de las cuencas de los ríos Danubio, Dniéper y Dniéster.
• El lago de Valencia. Este lago, también llamado lago de Los Tacariguas, está ubicado en el centro norte de Venezuela, con un área de 344 Km². Forma una cuenca endorreica, es decir, cerrada, de 3.140 Km². Muchos de sus afluentes atraviesan ciudades del centro del país, como Valencia y Maracay, con altas poblaciones y zonas industriales. La mayoría de las aguas residuales urbanas e industriales son vertidas a los ríos, convertidos en canales de desagüe sin tratamiento adecuado. Esto ha generado que durante décadas se hayan acumulado enormes cantidades de contaminantes, incluidos nutrientes orgánicos e inorgánicos. Desde 1974 las concentraciones de nitrógeno se han duplicado y las de fósforo triplicado en el lago, ubicándose por encima de lo admitido en 146% para el nitrógeno y 250% para el fósforo. Todo esto ha provocado un extenso fenómeno de eutrofización que hoy día está muy avanzado.

Referencias

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