La escorrentía agrícola rica en nutrientes es un flagelo bien conocido de los ecosistemas marinos costeros. Pero otra fuente importante de contaminación por nutrientes, las aguas residuales humanas, ha recibido relativamente poca atención en la literatura. Ahora, los investigadores han construido un modelo geoespacial de alta resolución para mapear y cuantificar los patógenos y el nitrógeno de las aguas residuales humanas que ingresan a unas 135.000 cuencas hidrográficas que desembocan en los ecosistemas costeros de todo el mundo.

malas flores

Cuando un entorno marino se enriquece demasiado en nitrógeno u otros nutrientes:un estado conocido como eutrofización—Pueden surgir varios problemas. Por ejemplo, las algas pueden consumir nutrientes y luego multiplicarse rápidamente (“florecer”), sofocando efectivamente otras formas de vida y creando zonas costeras muertas. Y estos problemas pueden llevar rápidamente a otros, dijo. Cascada Tuholske, geógrafo de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York. “Lo que más nos preocupa son los puntos de inflexión, a través de los cuales la eutrofización puede resultar en un colapso completo del ecosistema”.

Los fertilizantes ricos en nutrientes y los desechos del ganado son las principales fuentes de nitrógeno, pero también lo son las aguas residuales humanas. Y a medida que las dietas en todo el mundo cambian para incluir más proteínas animales ricas en nitrógeno, nuestros productos de desecho están destinados a excretar cada vez más de ese nutriente, dijo Tuholske, quien completó la nueva investigación mientras trabajaba en la Universidad de California, Santa Bárbara. «Excretamos la mayor parte del nitrógeno que ingerimos».

Las aguas residuales humanas pueden ingresar a los ecosistemas costeros de varias maneras. En las comunidades que tienen alcantarillado o sistemas sépticos, las aguas residuales procesadas se drenan en cuencas hidrográficas que eventualmente desembocan en el océano. En regiones donde deserción abierta ocurre, las aguas residuales humanas sin tratar ingresan directamente a las cuencas hidrográficas.

Pero a menudo es difícil controlar este tipo de contaminación, dijo. Stephanie Wear, un ecólogo marino de The Nature Conservancy en Carolina del Norte que no participó en la investigación. “El problema con las aguas residuales es que generalmente son invisibles. Gran parte de la contaminación pasa desapercibida. «

demasiado nitrógeno

Tuholske y sus colegas compilaron una variedad de conjuntos de datos, incluidas estimaciones de población, consumo de proteínas y prácticas de saneamiento, para recopilar un mapa global de alta resolución cuánto nitrógeno derivado de las aguas residuales humanas ingresó a las aguas costeras en 2015. Se concentraron en aproximadamente 135.000 cuencas fluviales que desembocaron en el océano o estaban adyacentes a él. El equipo estimó que, en general, las aguas residuales humanas aportaron más de 6 millones de toneladas métricas de nitrógeno a las aguas costeras. Eso es alrededor del 45% de nitrógeno entregado por la agricultura.

“Es esta capa completamente nueva la que hemos estado perdiendo desde que analizamos las amenazas a los océanos”, dijo The Nature Conservancy’s Wear.

Los investigadores también encontraron que solo 25 cuencas hidrográficas producían acumulativamente aproximadamente la mitad del nitrógeno derivado de las aguas residuales humanas que ingresaban al océano. Aunque estas cuencas hidrográficas, ubicadas de manera desproporcionada en China, India y Corea, albergan a una fracción significativa de la población mundial, fue una sorpresa descubrir que colectivamente contribuían con tanto nitrógeno, dijo Tuholske. «Veinticinco cuencas hidrográficas están creando aproximadamente la mitad del problema».

El equipo descubrió además que el 58% de los arrecifes de coral del mundo y el 88% de sus lechos de pastos marinos, ecosistemas marinos particularmente vulnerables conocidos por su biodiversidad y la capacidad de secuestrar carbono, respectivamente, estuvieron expuestas a la escorrentía de nitrógeno de las aguas residuales humanas. Hubo contribuciones masivas de las aguas residuales conectadas a los tanques sépticos y la defecación al aire libre, encontraron los investigadores. Aún así, aumentar el acceso a los sistemas de alcantarillado no sería necesariamente una panacea, propone el equipo. Eso se debe a que la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales no eliminan el nitrógeno de sus efluentes y, de hecho, a menudo terminan concentrándolo, dijo Tuholske. «No existe una solución única que pueda resolver todos estos problemas en todas partes».

Sensibilización

Pero esta visión global de un problema importante es poderosa, creen Tuholske y sus colegas. Una vista de gran angular pone este tipo de problemas en el mapa, lo que aumenta la conciencia, dijo Tuholske. «Las comunidades pueden empezar a buscar dónde existen problemas similares».

Y las comunidades son el foco del trabajo de seguimiento que actualmente lidera Madeline Berger, uno de los colegas de Tuholske. Berger está analizando más de cerca el nitrógeno que emana de Mesoamérica, específicamente de Belice, Guatemala, Honduras y partes de México. Uno de los objetivos de Berger era examinar las contribuciones de nitrógeno derivado de las aguas residuales humanas de los turistas y las poblaciones locales por separado. Pero eso resultó ser un desafío, dijo Berger, analista geoespacial del Centro Nacional de Análisis y Síntesis Ecológicos en Santa Bárbara, California. “Los turistas siempre están en movimiento”. El análisis preliminar sugiere, sin embargo, que los turistas contribuyen solo con una pequeña fracción del nitrógeno que eventualmente ingresa a los ecosistemas costeros. Persisten algunas excepciones, pero en su mayoría son pequeñas cuencas hidrográficas que se encuentran justo en la costa, dijo Berger: «lugares turísticos como Cancún».

Este enfoque refinado es un ejemplo perfecto de cómo los resultados a escala global pueden y deben examinarse con más detalle, dijo Tuholske. «Nuestro estudio sirve como un excelente punto de partida para análisis de alta resolución».

Estos resultados fueron publicado en noviembre el Más uno.

—Katherine Kornei (@KatherineKornei), escritor científico

Cita: Kornei, K. (2021), Un mapa global de aguas residuales humanas en ecosistemas costeros, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO210636. Publicado el 3 de diciembre de 2021.

Texto © 2021. Los autores. CC BY-NC-ND 3.0
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