contaminación de fuentes difusas

Los sedimentos ( suelo suelto ) incluyen limo (partículas finas) y sólidos en suspensión (partículas más grandes). Los sedimentos pueden llegar a las aguas superficiales debido a la erosión de las riberas de los arroyos y a la escorrentía superficial causada por una cobertura vegetal inadecuada en terrenos urbanos y rurales. ^{[ 5 ]} Los sedimentos generan turbidez (opacidad) en los cuerpos de agua, reduciendo la cantidad de luz que llega a las profundidades, lo que puede inhibir el crecimiento de las plantas acuáticas sumergidas y, en consecuencia, afectar a las especies que dependen de ellas, como los peces y los mariscos . ^{[ 6 ]} Con una mayor carga de sedimentos en un cuerpo de agua, el oxígeno también puede agotarse o reducirse a un nivel perjudicial para las especies que viven en esa zona. ^{[ 7 ]} Los altos niveles de turbidez también dificultan los sistemas de purificación de agua potable . Los sedimentos también son transportados a la columna de agua debido a las olas y el viento. Cuando los sedimentos se erosionan de forma continua, permanecen en la columna de agua y el nivel de turbidez aumenta. ^{[ 7 ]}

La sedimentación es un proceso mediante el cual los sedimentos se transportan a un cuerpo de agua. Posteriormente, los sedimentos se depositan en el sistema hídrico o permanecen en la columna de agua. Cuando la sedimentación es intensa, pueden producirse inundaciones debido a la acumulación excesiva de sedimentos. En caso de inundación, las propiedades ribereñas pueden sufrir daños adicionales debido a la gran cantidad de sedimentos presentes. ^{[ 8 ]}

Los sedimentos también pueden ser descargados desde múltiples fuentes diferentes. Estas fuentes incluyen sitios de construcción (aunque se trata de fuentes puntuales, que pueden ser gestionadas con controles de erosión y control de sedimentos ), campos agrícolas, riberas de arroyos y áreas muy alteradas. ^{[ 9 ]}

Los nutrientes se refieren principalmente a la materia inorgánica proveniente de la escorrentía, los vertederos , las explotaciones ganaderas y las tierras de cultivo. Los dos nutrientes principales que generan preocupación son el fósforo y el nitrógeno. ^{[ 10 ]}

El fósforo es un nutriente que se presenta en muchas formas biodisponibles . Es notoriamente abundante en los lodos de depuradora . Es un ingrediente principal en muchos fertilizantes utilizados en la agricultura, así como en propiedades residenciales y comerciales, y puede convertirse en un nutriente limitante en 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, ya que muchas de sus formas 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 representan un problema particular en los sistemas utilizados para el agua potable, ya que algunas pueden causar enfermedades en los seres humanos y su eliminación es difícil y costosa. La descomposición bacteriana de las floraciones de algas consume el oxígeno disuelto en el agua, generando hipoxia con consecuencias perjudiciales para los peces y los invertebrados acuáticos. ^{[ 11 ]}

El nitrógeno es el otro ingrediente clave de los fertilizantes y, por lo general, se convierte en un contaminante en sistemas estuarinos de agua salada o salobre, donde el nitrógeno es un nutriente limitante. Al igual que el fósforo en aguas dulces, el exceso de nitrógeno biodisponible en los sistemas marinos provoca eutrofización y proliferación de algas. La hipoxia es una consecuencia cada vez más frecuente de la eutrofización en los sistemas marinos y puede afectar a 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 Misisipi desemboca en el Golfo de México . Durante los últimos veranos, la extensión aérea de esta "zona muerta" es comparable a la superficie de Nueva Jersey y tiene graves consecuencias negativas para la pesca en la región. ^{[ 12 ]}

El nitrógeno se transporta con mayor frecuencia por el agua en forma de nitrato (NO₃ ₎ . Generalmente, el nitrógeno se añade a una cuenca hidrográfica como nitrógeno orgánico o amoníaco (NH₃ ₎ , por lo que permanece unido al suelo hasta que la oxidación lo convierte en nitrato. Dado que el nitrato suele estar ya incorporado al suelo, el agua que lo atraviesa (es decir, el flujo subsuperficial y el drenaje subterráneo ) es la que tiene más probabilidades de transportarlo, en lugar de la escorrentía superficial. ^{[ 13 ]}

Los productos químicos tóxicos incluyen principalmente compuestos orgánicos e inorgánicos . Los compuestos inorgánicos, incluidos metales pesados ​​como el plomo , el mercurio , el zinc y el cadmio , son resistentes a la degradación. ^{[ 9 ]} Estos contaminantes pueden provenir de diversas fuentes, como lodos de depuradora, operaciones mineras , emisiones de vehículos, combustión de combustibles fósiles , escorrentía urbana, operaciones industriales y vertederos. ^{[ 10 ]}

Otros contaminantes tóxicos incluyen compuestos orgánicos como bifenilos policlorados (PCB) e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), retardantes de llama y muchos agroquímicos como el DDT , otros pesticidas y fertilizantes. Estos compuestos pueden tener efectos graves en el ecosistema y los cuerpos de agua, y pueden amenazar la salud tanto de los seres humanos como de las especies acuáticas, además de ser resistentes a la degradación ambiental, lo que les permite persistir en el medio ambiente. ^{[ 9 ]} Estos compuestos también pueden estar presentes en el aire y el agua, causando daños al medio ambiente y poniendo en riesgo la exposición de las especies vivas. ^{[ 14 ]} Estos 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 provenientes de tierras de regadío, operaciones mineras, escorrentía urbana, sitios industriales y vertederos. ^{[ 10 ]} Otros contaminantes tóxicos inorgánicos pueden provenir de fundiciones y otras plantas de fabricación, aguas residuales, minería y centrales eléctricas de carbón.

Los patógenos son bacterias y virus que pueden encontrarse en el agua y causar enfermedades en los seres humanos. ^{[ 9 ]} Por lo general, los patógenos causan enfermedades cuando están presentes en los suministros públicos de agua potable. Los patógenos que se encuentran en las aguas pluviales contaminadas pueden incluir: ^{[ 15 ]}

• Cryptosporidium parvum
• Giardia lamblia
• Salmonela
• Norovirus y otros virus
• Gusanos parásitos (helmintos).

También se pueden detectar bacterias coliformes y materia fecal en las aguas pluviales. ^{[ 9 ]} Estas bacterias son un indicador comúnmente utilizado de contaminación del agua, pero no una causa real de enfermedad. ^{[ 16 ]}

Los patógenos pueden contaminar las aguas pluviales debido a operaciones ganaderas mal gestionadas, sistemas sépticos defectuosos , manejo inadecuado de desechos de mascotas, aplicación excesiva de lodos de depuradora humanos , alcantarillas pluviales contaminadas y desbordamientos de alcantarillado sanitario . ^{[ 5 ] [ 9 ]}

Las zonas urbanas y suburbanas son una fuente importante de contaminación difusa debido a la gran cantidad de escorrentía que se produce por la gran extensión de superficies pavimentadas. Estas superficies, como el asfalto y el hormigón, son impermeables al agua. Cualquier agua que entre en contacto con ellas escurrirá y será absorbida por el entorno. Estas superficies facilitan que el agua de lluvia transporte contaminantes al suelo circundante. ^{[ 17 ]}

Las obras de construcción suelen tener suelos alterados que se erosionan fácilmente por precipitaciones como la lluvia , la nieve y el granizo . Además, los escombros desechados en la obra pueden ser arrastrados por las aguas pluviales y llegar al medio acuático. ^{[ 17 ]}

Las aguas pluviales contaminadas que se arrastran desde estacionamientos, carreteras, autopistas y jardines (a menudo con fertilizantes y pesticidas ) se denominan escorrentía urbana . Esta escorrentía suele clasificarse como un tipo de contaminación difusa. Algunas personas también pueden considerarla una fuente puntual, ya que muchas veces se canaliza hacia los sistemas de drenaje pluvial municipales y se descarga a través de tuberías hacia las aguas superficiales cercanas . Sin embargo, no toda la escorrentía urbana fluye a través de los sistemas de drenaje pluvial antes de llegar a los cuerpos de agua. Parte puede fluir directamente a los 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 sola actividad ni 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 también suelen tratarse como verdaderas fuentes difusas, ya que los municipios trabajan para mitigarlas. Un ejemplo de esto se encuentra en Michigan, a través de un programa de fuentes difusas (NPS). Este programa ayuda a las partes interesadas a crear planes de gestión de cuencas hidrográficas para combatir la contaminación difusa. ^{[ 18 ]}

En las zonas suburbanas, es común el uso de productos químicos para el cuidado del césped. Estos productos químicos pueden terminar en las aguas pluviales y contaminar el medio ambiente a través de los desagües pluviales de la ciudad. Dado que el agua de los desagües pluviales no recibe tratamiento antes de desembocar en los cuerpos de agua circundantes, los productos químicos llegan directamente al agua.

Otras fuentes importantes de escorrentía incluyen la modificación del hábitat y la silvicultura (forestación). ^{[ 19 ] [ 20 ]}

Los nutrientes ( nitrógeno y fósforo ) se aplican típicamente a las tierras de cultivo como fertilizantes comerciales, estiércol animal o mediante la pulverización de aguas residuales municipales o industriales (efluentes) o lodos. Los nutrientes también pueden llegar a la escorrentía a través de los residuos de cultivos , el agua de riego , la fauna silvestre y la deposición atmosférica . ^{[ 21 ] : pág. 2–9} La contaminación por nutrientes como los nitratos puede dañar los ambientes acuáticos al degradar la calidad del agua al disminuir los niveles de oxígeno, lo que a su vez puede inducir floraciones de algas y eutrofización . ^{[ 22 ]}

Otros agroquímicos, como pesticidas y fungicidas, también pueden ingresar al medio ambiente desde tierras agrícolas a través de la escorrentía y la deposición. Los pesticidas como el DDT o la atrazina pueden viajar a través de los cursos de agua o permanecer suspendidos en el aire y ser transportados por el viento en un proceso conocido como "deriva de pulverización" . ^{[ 23 ]} Los sedimentos ( suelo suelto ) arrastrados de los campos son una forma de contaminación agrícola . Las granjas con grandes operaciones de ganado y aves de corral, como las granjas industriales , suelen ser fuentes puntuales de descarga. Estas instalaciones se denominan "operaciones de alimentación animal concentrada" o " corrales de engorde " en los EE. UU. y están sujetas a una creciente regulación gubernamental. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Las actividades agrícolas representan un gran porcentaje de la contaminación difusa en Estados Unidos. Al arar grandes extensiones de tierra para cultivar , se expone y afloja el suelo que antes estaba 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 llegan a los cuerpos de agua cercanos. ^{[ 17 ]}

La deposición atmosférica es una fuente de constituyentes inorgánicos y orgánicos porque estos constituyentes se transportan desde fuentes de contaminación del aire hasta receptores en el suelo. ^{[ 26 ] [ 27 ]} Típicamente, las instalaciones industriales, como las fábricas , emiten contaminación del aire a través de una chimenea . Aunque esta es una fuente puntual, debido a la naturaleza de distribución, el transporte a larga distancia y las múltiples fuentes de contaminación, puede considerarse una fuente no puntual en el área de deposición. Los aportes atmosféricos que afectan la calidad de la escorrentía pueden provenir de la deposición seca entre eventos de tormenta y de la deposición húmeda durante los eventos de tormenta. Los efectos del tráfico vehicular en la deposición húmeda y seca que ocurre en o cerca de autopistas, carreteras 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 dispersas para proporcionar buenas estimaciones de deposición a escala local ^{[ 26 ] [ 27 ]}

La escorrentía de las carreteras representa un pequeño pero generalizado porcentaje de toda la contaminación de fuentes difusas. ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]} Harned (1988) estimó que las cargas de escorrentía estaban compuestas de precipitación atmosférica (9%), deposición vehicular (25%) y materiales de mantenimiento de carreteras (67%); también estimó que alrededor del 9 por ciento de estas cargas se reincorporaban a la atmósfera. ^{[ 34 ]}

Las operaciones forestales y mineras pueden tener aportes significativos a la contaminación de fuentes difusas. ^{[ 35 ]}

Los productos químicos utilizados para el mantenimiento de embarcaciones, como pinturas , disolventes y aceites, llegan al agua a través de la escorrentía. Además, los derrames o fugas de combustible directamente al agua desde las embarcaciones contribuyen a la contaminación difusa. Los niveles de nutrientes y bacterias aumentan debido al mal mantenimiento de los contenedores de residuos sanitarios en las embarcaciones y las estaciones de bombeo. ^{[ 17 ]}

Para controlar la contaminación difusa, se pueden adoptar diversos enfoques tanto en áreas urbanas como suburbanas. Las franjas de protección proporcionan una barrera de césped entre los materiales de pavimentación impermeables, como estacionamientos y carreteras, y el cuerpo de agua más cercano. Esto permite que el suelo absorba la contaminación antes de que llegue al sistema acuático local. Se pueden construir estanques de retención en áreas de drenaje para crear una zona de amortiguación acuática entre la contaminación por escorrentía y el medio acuático. La escorrentía y el agua de lluvia drenan hacia el estanque de retención, permitiendo que los contaminantes se sedimenten y queden atrapados. El uso de pavimentos porosos permite que la lluvia y el agua de lluvia se filtren en el suelo debajo del pavimento, reduciendo la cantidad de escorrentía que drena directamente al cuerpo de agua. También se utilizan métodos de restauración, como la construcción de humedales, para ralentizar la escorrentía y absorber la contaminación. ^{[ 36 ]}

Las obras de construcción suelen implementar medidas sencillas para reducir la contaminación y la escorrentía. En primer lugar, se instalan barreras de sedimentos o limo alrededor de las obras para disminuir la cantidad de sedimentos y materiales de gran tamaño que llegan al cuerpo de agua cercano. En segundo lugar, colocar césped o paja a lo largo del perímetro de las obras también contribuye a reducir la contaminación difusa. ^{[ 17 ]}

En áreas atendidas por sistemas sépticos unifamiliares, las regulaciones del gobierno local pueden exigir el 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 banco de mariscos comercial o recreativo se degrada debido a la contaminación difusa continua. 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 zonas intermareales, y proporciona un mecanismo para generar fondos locales para servicios de calidad del agua para controlar las fuentes de contaminación difusa. ^{[ 37 ]} Al menos dos distritos de protección de mariscos en el sur de Puget Sound han instituido requisitos de operación y mantenimiento de sistemas sépticos con tarifas de programa vinculadas directamente a los impuestos a la propiedad. ^{[ 38 ]}

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 en contorno , el acolchado de cultivos , la rotación de cultivos , la siembra de cultivos perennes o la instalación de franjas ribereñas . ^{[ 21 ] : pp. 4-95–4-96 [ 39 ] [ 40 ]} La labranza de conservación es un concepto utilizado para reducir la escorrentía. El agricultor deja los residuos de cultivos de siembras anteriores sobre y en el suelo para ayudar a reducir la erosión por salpicaduras y la erosión laminar. ^{[ 17 ]}

Los nutrientes se aplican típicamente a las tierras de cultivo como fertilizantes comerciales; estiércol animal ; o mediante la pulverización de aguas residuales municipales o industriales (efluentes) o lodos. Los nutrientes también pueden llegar a la escorrentía a través de los residuos de cultivos , el agua de riego , la fauna silvestre y la deposición atmosférica . ^{[ 21 ] : págs. 2–9} Los agricultores pueden desarrollar e implementar planes de manejo de nutrientes para reducir la aplicación excesiva de nutrientes. ^{[ 21 ] : págs. 4-37–4-38 [ 41 ]}

Para minimizar el impacto de los plaguicidas, los agricultores pueden utilizar 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 los plaguicidas químicos y proteger la calidad del agua . ^{[ 42 ] [ 43 ]}

Una ubicación bien planificada de los senderos forestales, también llamados caminos de arrastre, puede reducir la cantidad de sedimentos generados. Al planificar la ubicación de los senderos lo más lejos posible de la actividad forestal y adaptarlos al contorno del terreno, se puede reducir la cantidad de sedimentos sueltos en la escorrentía. Además, al replantar árboles en el terreno después de la tala, se proporciona una estructura para que el suelo recupere su estabilidad y se restaura el entorno talado. ^{[ 17 ]}

Instalar válvulas de cierre en las bombas de combustible de un muelle de la marina puede ayudar a reducir la cantidad de derrames al agua. Además, las estaciones de bombeo de aguas residuales de fácil acceso para los navegantes en la marina ofrecen un lugar limpio para desechar los residuos sanitarios sin verterlos directamente al agua. Por último, algo tan sencillo como tener contenedores de basura alrededor de la marina puede evitar que objetos grandes caigan al agua. ^{[ 17 ]}

La contaminación difusa es la principal causa de contaminación del agua en los Estados Unidos hoy en día, siendo la escorrentía contaminada de la agricultura y la hidromodificación las fuentes primarias. ^{[ 44 ] : 15 [ 21 ]}