Sedimentación

La sedimentación es la contaminación del agua causada por material clástico terrestre particulado , cuyo tamaño de partícula está dominado por limo o arcilla . Se refiere tanto al aumento de la concentración de sedimentos en suspensión como a la acumulación (temporal o permanente) de sedimentos finos en el fondo marino, donde resultan indeseables. La sedimentación suele ser causada por la erosión del suelo o el vertido de sedimentos.

A veces se la denomina con el término ambiguo de « contaminación de sedimentos », que también puede referirse a la contaminación química de los sedimentos acumulados en el fondo o a los contaminantes adheridos a las partículas de sedimento. Si bien el término «sedimentación» no es del todo preciso, ya que también incluye partículas de otros tamaños además del limo, se prefiere por su claridad.

El origen del aumento del transporte de sedimentos hacia una zona puede ser la erosión terrestre o las actividades acuáticas.

En las zonas rurales, la causa principal de la erosión suele ser la degradación del suelo por prácticas agrícolas intensivas o inadecuadas, lo que provoca erosión , especialmente en suelos de grano fino como el loess . El resultado es un aumento de limo y arcilla en los cuerpos de agua que drenan la zona. En las zonas urbanas, la causa principal de la erosión son las actividades de construcción, que implican la tala de la vegetación original y la creación temporal de una especie de desierto urbano del que las partículas finas se arrastran fácilmente durante las tormentas.

En el agua, la principal fuente de contaminación son los vertidos de sedimentos procedentes del dragado , el transporte de material dragado en barcazas y su depósito en el agua o cerca de ella. Dicho depósito puede realizarse para eliminar material no deseado, como el vertido en alta mar de material dragado de puertos y canales de navegación. También puede tener como finalidad la construcción de nuevas líneas costeras, la creación de islas artificiales o la regeneración de playas .

El cambio climático también afecta las tasas de sedimentación. ^{[ 1 ]}

Otra causa importante de sedimentación son los lodos sépticos y otros residuos de depuradora que se vierten a los cuerpos de agua desde hogares o establecimientos comerciales que no cuentan con fosas sépticas ni instalaciones de tratamiento de aguas residuales .

Mientras el sedimento en transporte se encuentra en suspensión , actúa como contaminante para quienes requieren agua limpia, como para refrigeración o procesos industriales, e incluye vida acuática sensible a la materia suspendida en el agua. Si bien se ha observado que el necton evita las columnas de sedimentos en el agua (por ejemplo, en el proyecto de monitoreo ambiental durante la construcción del puente de Øresund ), los organismos bentónicos filtradores no tienen escapatoria. Entre los organismos más sensibles se encuentran los pólipos de coral . En general, las comunidades de fondos duros y los bancos de mejillones (incluidas las ostras) son más sensibles a la sedimentación que los fondos arenosos y fangosos. A diferencia del mar, en un arroyo, la columna de sedimentos cubrirá todo el cauce, excepto posiblemente los remansos, por lo que los peces también se verán directamente afectados en la mayoría de los casos.

La sedimentación también puede afectar a los canales de navegación o de riego. Se refiere a la acumulación indeseada de sedimentos en canales destinados a la navegación o a la distribución de agua.

Se puede distinguir entre mediciones en la fuente, durante el transporte y dentro del área afectada. Las mediciones de erosión en la fuente pueden ser muy difíciles ya que el material perdido puede ser una fracción de milímetro por año. Por lo tanto, el enfoque que se toma normalmente es medir el sedimento en transporte en el arroyo, midiendo la concentración de sedimento y multiplicándola por el caudal ; por ejemplo, 50 mg/L (1,8 × 10 ⁻⁶ lb/pulg³ ) por 30 m³ /s (1100 ^pies³ / s) da 1,5 kg/s (200 lb/min) .        

Además, el vertido de sedimentos se mide mejor durante el transporte que en la fuente. El transporte de sedimentos en aguas abiertas se estima midiendo la turbidez , correlacionándola con la concentración de sedimentos (mediante una regresión desarrollada a partir de muestras de agua filtradas, secadas y pesadas), multiplicando la concentración por el caudal como se indicó anteriormente e integrando sobre toda la pluma. Para distinguir la contribución del vertido, se resta la turbidez de fondo a la turbidez de la pluma. Dado que la pluma del vertido en aguas abiertas varía en el espacio y el tiempo, se requiere una integración sobre toda la pluma, que se repite muchas veces para obtener una incertidumbre aceptablemente baja en los resultados. Las mediciones se realizan cerca de la fuente, a unos pocos cientos de metros.

Todo lo que se encuentre más allá de la zona de amortiguación del área de trabajo para derrames de sedimentos se considera área de impacto potencial. En mar abierto, el impacto preocupante afecta casi exclusivamente a las comunidades bentónicas sésiles , ya que los datos empíricos muestran que los peces evitan eficazmente el área afectada. La sedimentación afecta a la comunidad bentónica de dos maneras principales. El sedimento en suspensión puede interferir con la obtención de alimento por parte de los organismos filtradores, y la acumulación de sedimento en el fondo puede enterrar a los organismos hasta el punto de que mueran de hambre o incluso de muerte. Solo si la concentración es extrema, disminuye el nivel de luz lo suficiente como para afectar la productividad primaria. Una acumulación de tan solo 1 mm (0,039 pulgadas) puede matar a los pólipos de coral.  

Si bien el efecto de la sedimentación en la biota (una vez que el daño ya está hecho) puede estudiarse mediante la inspección repetida de parcelas de prueba seleccionadas, la magnitud del proceso de sedimentación en el área de impacto puede medirse directamente mediante monitoreo en tiempo real. Los parámetros a medir son la acumulación de sedimentos, la turbidez al nivel de la biota filtradora y, opcionalmente, la luz incidente. ^{[ 2 ]}

La sedimentación de una magnitud que afecta a la navegación también puede controlarse mediante estudios batimétricos repetidos .

En las zonas rurales, la primera línea de defensa consiste en mantener la cubierta vegetal y prevenir la erosión del suelo. La segunda línea de defensa es retener el material antes de que llegue a la red fluvial (lo que se conoce como control de sedimentos ). En las zonas urbanas, las medidas consisten en mantener el terreno descubierto el menor tiempo posible durante la construcción y utilizar rejillas de sedimentación para evitar que los sedimentos se liberen en los cuerpos de agua.

Durante el dragado, el derrame puede minimizarse, pero no eliminarse por completo, según el diseño y la operación de la draga. Si el material se deposita en tierra, se pueden construir estanques de sedimentación eficientes. Si se vierte en aguas relativamente profundas, se producirá un derrame significativo durante el vertido, pero no posteriormente, y el impacto será mínimo si solo hay fondos de sedimentos finos en las cercanías.

Uno de los conflictos de intereses más difíciles de resolver en lo que respecta a la mitigación de la sedimentación es, quizás, la regeneración de playas . Cuando se depositan sedimentos en las playas o cerca de ellas para reponer una playa erosionada, las partículas finas presentes en el material seguirán siendo arrastradas mientras se remueva la arena. Dado que todas las playas regeneradas se erosionan, de lo contrario no necesitarían regeneración, contribuirán a la sedimentación costera casi durante el tiempo que tarde en erosionarse lo que se añadió, aunque con una intensidad que disminuye con el tiempo. Dado que la filtración es perjudicial para los arrecifes de coral, esta práctica genera un conflicto directo entre el interés público de salvar las playas y la preservación de los arrecifes de coral costeros. Para minimizar este conflicto, la regeneración de playas no debería realizarse con arena que contenga limo o arcilla. En la práctica, la arena suele extraerse de zonas mar adentro, y dado que la proporción de partículas finas en los sedimentos generalmente aumenta hacia mar abierto, la arena depositada inevitablemente contendrá un porcentaje significativo de partículas finas que contribuyen a la sedimentación.

Es conveniente minimizar la sedimentación en los canales de riego mediante un diseño hidrológico adecuado, con el objetivo de evitar la creación de zonas con baja capacidad de transporte de sedimentos, ya que esto favorece la sedimentación. Una vez que se ha producido la sedimentación, tanto en canales de riego como de navegación, el dragado suele ser la única solución.