Contaminación de fuente difusa

La contaminación de fuentes no puntuales (NPS) se refiere a la contaminación difusa (o contaminación) del agua o el aire que no se origina en una sola fuente discreta. Este tipo de contaminación suele ser el efecto acumulativo de pequeñas cantidades de contaminantes recolectados en un área grande. Está en contraste con la contaminación de fuente puntual que resulta de una sola fuente. La contaminación de fuentes difusas generalmente resulta de la escorrentía terrestre, la precipitación, la deposición atmosférica, el drenaje, la filtración o la modificación hidrológica (lluvia y deshielo) donde es difícil rastrear la contaminación hasta una sola fuente.La contaminación del agua de fuentes no puntuales afecta a un cuerpo de agua de fuentes tales como la escorrentía contaminada de las áreas agrícolas que desembocan en un río o los desechos transportados por el viento que soplan hacia el mar. La contaminación del aire de fuentes difusas afecta la calidad del aire, desde fuentes como las chimeneas o los tubos de escape de los automóviles. Aunque estos contaminantes se han originado a partir de una fuente puntual, la capacidad de transporte de largo alcance y las múltiples fuentes del contaminante lo convierten en una fuente de contaminación no puntual; si las descargas ocurrieran en un cuerpo de agua o en la atmósfera en un solo lugar, la contaminación sería de un solo punto.

La contaminación del agua de fuentes difusas puede derivar de muchas fuentes diferentes sin soluciones o cambios específicos para rectificar el problema, lo que dificulta su regulación. La contaminación del agua de fuentes difusas es difícil de controlar porque proviene de las actividades cotidianas de muchas personas diferentes, como la fertilización del césped, la aplicación de pesticidas, la construcción de carreteras o la construcción de edificios. El control de la contaminación de fuentes difusas requiere mejorar la gestión de las áreas urbanas y suburbanas, las operaciones agrícolas, las operaciones forestales y los puertos deportivos.

Los tipos de contaminación del agua de fuentes difusas incluyen sedimentos, nutrientes, contaminantes tóxicos y productos químicos y patógenos. Las principales fuentes de contaminación del agua de fuentes difusas incluyen: áreas urbanas y suburbanas, operaciones agrícolas, aportes atmosféricos, escorrentía de carreteras, operaciones forestales y mineras, puertos deportivos y actividades de navegación. En áreas urbanas, el agua pluvial contaminada arrastrada por estacionamientos, carreteras y autopistas, denominada escorrentía urbana, generalmente se incluye en la categoría de fuentes no puntuales (puede convertirse en una fuente puntual si se canaliza a sistemas de drenaje pluvial y se descarga a través de tuberías a las aguas superficiales locales). En la agricultura, la filtración de compuestos de nitrógeno de las tierras agrícolas fertilizadas es una fuente de contaminación del agua no puntual.La escorrentía de nutrientes en las aguas pluviales del "flujo laminar" sobre un campo agrícola o un bosque también son ejemplos de contaminación de fuentes difusas.

Tipos principales (para la contaminación del agua)

Sedimento

Fuentes puntualesEfluentes de aguas residuales (municipales e industriales)Escorrentías y lixiviados de los sistemas de eliminación de desechosEscorrentía e infiltración de corrales de engorde de animalesEscorrentía de minas, campos petroleros, sitios industriales sin alcantarilladoDesbordamientos de alcantarillado combinado pluvial y sanitarioEscorrentía de sitios de construcción de menos de 20 000 m (220 000 ft²)Aguas residuales no tratadasFuentes no puntualesEscorrentía de la agricultura debido a fertilizantes y pesticidas/irrigaciónEscorrentía de pastos y pastizalesEscorrentía urbana de áreas sin alcantarilladoLixiviados de fosas sépticasEscorrentía de sitios de construcción >20 000 m (220 000 ft²)Escorrentía de minas abandonadasDeposición atmosférica sobre una superficie de aguaOtras actividades terrestres generadoras de contaminantes

Los sedimentos (tierra suelta) incluyen limo (partículas finas) y sólidos en suspensión (partículas más grandes). Los sedimentos pueden ingresar a las aguas superficiales por la erosión de los bancos de los arroyos y por la escorrentía superficial debido a una cubierta vegetal inadecuada en terrenos urbanos y rurales. Los sedimentos crean turbiedad (turbidez) en los cuerpos de agua, lo que reduce la cantidad de luz que llega a las profundidades más bajas, 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. Los altos niveles de turbidez también inhiben los sistemas de purificación de agua potable.

El sedimento también se puede descargar de múltiples fuentes diferentes. Las fuentes incluyen sitios de construcción (aunque estas son fuentes puntuales, que pueden manejarse con controles de erosión y sedimentos), campos agrícolas, riberas de arroyos y áreas altamente perturbadas.

Nutrientes

Los nutrientes se refieren principalmente a la materia inorgánica de la escorrentía, los vertederos, las operaciones ganaderas y las tierras de cultivo. Los dos nutrientes principales de interés son el fósforo y el nitrógeno.

El fósforo es un nutriente que se presenta en muchas formas que son biodisponibles. Es notoriamente sobreabundante en los lodos de aguas residuales humanas. Es un ingrediente principal en muchos fertilizantes utilizados para la agricultura, así como en propiedades residenciales y comerciales, y puede convertirse en un nutriente limitante en los 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 porque muchas formas de fósforo tienden a adsorberse en las partículas del suelo. Las cantidades excesivas de fósforo en los sistemas acuáticos (particularmente en lagos, embalses y estanques de agua dulce) conducen a la proliferación de algas microscópicas llamadas fitoplancton. El aumento del aporte de materia orgánica debido al crecimiento excesivo del fitoplancton se denomina eutrofización. Un síntoma común de la eutrofización es la proliferación de algas que pueden producir espumas superficiales antiestéticas, dan sombra a tipos beneficiosos de plantas, producen compuestos que causan sabor y olor y envenenan el agua debido a las toxinas producidas por las algas. Estas toxinas son un problema particular en los sistemas utilizados para el agua potable porque algunas toxinas pueden causar enfermedades humanas y la eliminación de las toxinas es difícil y costosa. La descomposición bacteriana de las floraciones de algas consume oxígeno disuelto en el agua, generando hipoxia con consecuencias perjudiciales para los peces e invertebrados acuáticos.

El nitrógeno es el otro ingrediente clave en los fertilizantes y, por lo general, se convierte en un contaminante en los sistemas de agua salada o estuarios salobres donde el nitrógeno es un nutriente limitante. Al igual que el fósforo en las aguas dulces, las cantidades excesivas de nitrógeno biodisponible en los sistemas marinos conducen a la eutrofización y la proliferación de algas. La hipoxia es un resultado cada vez más común de la eutrofización en los sistemas marinos y puede afectar 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 Mississippi ingresa al Golfo de México. Durante los veranos recientes, la extensión aérea de esta "zona muerta" es comparable al área de Nueva Jersey y tiene importantes consecuencias perjudiciales para la pesca en la región.

El nitrógeno es transportado con mayor frecuencia por el agua como nitrato (NO ₃). El nitrógeno generalmente se agrega a una cuenca como N orgánico o amoníaco (NH ₃), por lo que el nitrógeno permanece adherido al suelo hasta que la oxidación lo convierte en nitrato. Dado que el nitrato generalmente ya está incorporado en el suelo, es más probable que el agua que viaja a través del suelo (es decir, el flujo intermedio y el drenaje de las baldosas) lo transporte, en lugar de la escorrentía superficial.

Contaminantes tóxicos y productos químicos.

Los compuestos que incluyen metales pesados ​​como plomo, mercurio, zinc y cadmio, compuestos orgánicos como bifenilos policlorados (PCB) e hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), retardantes de fuego y otras sustancias son resistentes a la descomposición. Estos contaminantes pueden provenir de una variedad de fuentes, incluidos los lodos de aguas residuales humanas, las operaciones mineras, las emisiones de los vehículos, la combustión de combustibles fósiles, la escorrentía urbana, las operaciones industriales y los vertederos.

Los productos químicos tóxicos incluyen principalmente compuestos orgánicos y compuestos inorgánicos. Estos compuestos incluyen pesticidas como DDT, ácidos y sales que tienen efectos severos en el ecosistema y los cuerpos de agua. Estos compuestos pueden amenazar la salud tanto de los seres humanos como de las especies acuáticas al mismo tiempo que son resistentes a la descomposición ambiental, lo que les permite persistir en el medio ambiente. Estos químicos tóxicos podrían provenir de tierras de cultivo, viveros, huertos, sitios de construcción, jardines, céspedes y vertederos.

Los ácidos y las sales son principalmente contaminantes inorgánicos de tierras irrigadas, operaciones mineras, escorrentías urbanas, sitios industriales y vertederos.

Patógenos

Los patógenos son bacterias y virus que se pueden encontrar en el agua y causan enfermedades en los humanos. Por lo general, los patógenos causan enfermedades cuando están presentes en los suministros públicos de agua potable. Los patógenos que se encuentran en la escorrentía contaminada pueden incluir:

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

Las bacterias coliformes y la materia fecal también pueden detectarse en la escorrentía. Estas bacterias son un indicador de uso común de la contaminación del agua, pero no una causa real de enfermedad.

Los patógenos pueden contaminar la escorrentía debido a operaciones ganaderas mal administradas, sistemas sépticos defectuosos, manejo inadecuado de desechos de mascotas, aplicación excesiva de lodos de aguas residuales humanas, alcantarillas pluviales contaminadas y desbordamientos de alcantarillas sanitarias.

Fuentes principales (para la contaminación del agua)

Áreas urbanas y suburbanas

Las áreas urbanas y suburbanas son una de las principales fuentes de contaminación de fuentes difusas debido a la cantidad de escorrentía que se produce debido a la gran cantidad de superficies pavimentadas. Las superficies pavimentadas, como el asfalto y el hormigón, son impermeables al agua que penetra en ellas. Cualquier agua que esté en contacto con estas superficies se escurrirá y será absorbida por el entorno circundante. Estas superficies facilitan que las aguas pluviales lleven contaminantes al suelo circundante.

Los sitios de construcción tienden a tener suelos alterados que se erosionan fácilmente por precipitaciones como lluvia, nieve y granizo. Además, los escombros desechados en el sitio pueden ser arrastrados por las aguas de escorrentía e ingresar al medio ambiente acuático.

Las aguas pluviales contaminadas que se lavan de los estacionamientos, las carreteras y las autopistas y los céspedes (que a menudo contienen fertilizantes y pesticidas) se denominan escorrentías urbanas. Esta escorrentía a menudo se clasifica como un tipo de contaminación por NPS. Algunas personas también pueden considerarlo una fuente puntual porque muchas veces se canaliza hacia los sistemas municipales de drenaje pluvial y se descarga a través de tuberías a las aguas superficiales cercanas. Sin embargo, no toda la escorrentía urbana fluye a través de los sistemas de drenaje pluvial antes de ingresar a los cuerpos de agua. Algunos pueden fluir directamente a cuerpos de agua, especialmente en áreas suburbanas y en desarrollo. Además, a diferencia de otros tipos de fuentes puntuales, como descargas industriales, plantas de tratamiento de aguas residuales y otras operaciones, la contaminación en la escorrentía urbana no puede atribuirse a una actividad o incluso a un grupo de actividades. Por lo tanto, al no ser causado por una actividad fácilmente identificable y regulada,

Por lo general, en las áreas suburbanas, los productos químicos se utilizan para el cuidado del césped. Estos productos químicos pueden terminar en la escorrentía y entrar en el entorno circundante a través de los desagües pluviales de la ciudad. Dado que el agua de los desagües pluviales no se trata antes de fluir a los cuerpos de agua circundantes, los productos químicos ingresan al agua directamente.

Otras fuentes importantes de escorrentía incluyen la modificación del hábitat y la silvicultura (silvicultura).

Operaciones agrícolas

Los nutrientes (nitrógeno y fósforo) generalmente se aplican a las tierras agrícolas como fertilizante comercial, estiércol animal o rociado de aguas residuales municipales o industriales (efluentes) o lodos. Los nutrientes también pueden entrar en la escorrentía de los residuos de cultivos, el agua de riego, la vida silvestre y la deposición atmosférica. Los sedimentos (tierra suelta) arrastrados por los campos son una forma de contaminación agrícola. Las granjas con grandes operaciones ganaderas y avícolas, como las granjas industriales, a menudo son descargadores de fuentes puntuales. Estas instalaciones se denominan "operaciones concentradas de alimentación de animales" o "corrales de alimentación" en los EE. UU. y están sujetas a una regulación gubernamental cada vez mayor.

Las operaciones agrícolas representan un gran porcentaje de toda la contaminación de fuentes difusas en los Estados Unidos. Cuando se aran grandes extensiones de tierra para cultivar, se expone y se afloja el suelo que alguna vez estuvo 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 transportados a cuerpos de agua cercanos.

Entradas atmosféricas

La deposición atmosférica es una fuente de componentes inorgánicos y orgánicos porque estos componentes se transportan desde las fuentes de contaminación del aire hasta los receptores en el suelo.Por lo general, 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 distributiva, el transporte de largo alcance y las múltiples fuentes de contaminación, puede considerarse como una fuente no puntual en el área de depósito. Los aportes atmosféricos que afectan la calidad de la escorrentía pueden provenir de la deposición seca entre tormentas y la deposición húmeda durante las tormentas. Los efectos del tráfico vehicular en la deposición húmeda y seca que ocurre en o cerca de carreteras, caminos y áreas de estacionamiento crean incertidumbres en las magnitudes de varias fuentes atmosféricas en la escorrentía. Las redes existentes que usan protocolos suficientes para cuantificar estas concentraciones y cargas no miden muchos de los constituyentes de interés y estas redes son demasiado escasas para proporcionar buenas estimaciones de deposición a escala local.

Escorrentía de la carretera

La escorrentía de las carreteras representa un porcentaje pequeño pero generalizado de toda la contaminación de fuentes difusas. Harned (1988) estimó que las cargas de escorrentía estaban compuestas por precipitaciones atmosféricas (9 %), deposición de vehículos (25 %) y materiales de mantenimiento de carreteras (67 %).

Operaciones forestales y mineras

Las operaciones forestales y mineras pueden tener aportes significativos a la contaminación de fuentes difusas.

Silvicultura

Las operaciones forestales reducen la cantidad de árboles en un área determinada, lo que también reduce los niveles de oxígeno en esa área. Esta acción, sumada a que la maquinaria pesada (cosechadoras, etc.) rueda sobre el suelo aumenta el riesgo de erosión.

Minería

Las operaciones mineras activas se consideran fuentes puntuales; sin embargo, la escorrentía de las operaciones mineras abandonadas contribuye a la contaminación de fuentes no puntuales. En las operaciones de minería a cielo abierto, se quita la cima de la montaña para exponer el mineral deseado. Si esta área no se recupera adecuadamente una vez que finaliza la extracción, puede ocurrir la erosión del suelo. Además, puede haber reacciones químicas con el aire y la roca recién expuesta para crear una escorrentía ácida. El agua que se filtra de las minas subterráneas abandonadas también puede ser muy ácida. Esto puede filtrarse en el cuerpo de agua más cercano y cambiar el pH en el medio ambiente acuático.

Marinas y actividades náuticas

Los productos químicos utilizados para el mantenimiento de embarcaciones, como pintura, solventes y aceites, llegan al agua a través de la escorrentía. Además, derramar combustibles o fugas de combustibles directamente al agua desde los barcos contribuye a la contaminación de fuentes difusas. Los niveles de nutrientes y bacterias aumentan debido a recipientes de desechos sanitarios mal mantenidos en el bote y en las estaciones de bombeo.

Control (para la contaminación del agua)

Áreas urbanas y suburbanas

Para controlar la contaminación de fuentes difusas, se pueden emprender muchos enfoques diferentes tanto en áreas urbanas como suburbanas. Las franjas de protección proporcionan una barrera de césped entre el material de pavimentación impermeable, como estacionamientos y caminos, y la masa de agua más cercana. Esto permite que el suelo absorba cualquier contaminación antes de que ingrese al sistema acuático local. Los estanques de retención se pueden construir en áreas de drenaje para crear un amortiguador acuático entre la contaminación por escorrentía y el medio ambiente acuático. La escorrentía y el agua de lluvia drenan hacia el estanque de retención, lo que permite que los contaminantes se asienten y queden atrapados en el estanque. El uso de pavimento poroso permite que la lluvia y las aguas pluviales drenen hacia el suelo debajo del pavimento, lo que reduce la cantidad de escorrentía que drena directamente al cuerpo de agua.

Los sitios de construcción generalmente implementan medidas simples para reducir la contaminación y la escorrentía. En primer lugar, se erigen cercas de sedimentos o sedimentos alrededor de los sitios de construcción para reducir la cantidad de sedimentos y materiales grandes que drenan en el cuerpo de agua cercano. En segundo lugar, colocar césped o paja a lo largo de los bordes de los sitios de construcción también funciona para reducir la contaminación de fuentes difusas.

En áreas atendidas por sistemas sépticos de una sola casa, las regulaciones del gobierno local pueden obligar al mantenimiento del sistema séptico para garantizar el cumplimiento de los estándares de calidad del agua. En Washington (estado), se desarrolló un enfoque novedoso a través de la creación de un "distrito de protección de mariscos" cuando un banco de mariscos comercial o recreativo se degrada debido a la contaminación continua de fuentes difusas. El distrito de protección de mariscos es un área geográfica designada por un condado para proteger la calidad del agua y los recursos de marismas, y proporciona un mecanismo para generar fondos locales para los servicios de calidad del agua a fin de controlar las fuentes dispersas de contaminación. Al menos dos distritos de protección de mariscos en el sur de Puget Sound han instituido requisitos de operación y mantenimiento del sistema séptico con tarifas del programa vinculadas directamente a los impuestos a la propiedad.

Operaciones agrícolas

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 plantación de cultivos perennes o la instalación de zonas de amortiguamiento ribereñas. La labranza de conservación es un concepto utilizado para reducir la escorrentía al plantar un nuevo cultivo. El agricultor deja algunos restos de cultivo de la siembra anterior en el suelo para ayudar a prevenir la escorrentía durante el proceso de siembra.

Los nutrientes se aplican típicamente a las tierras de cultivo como fertilizante comercial; estiércol animal; o rociado de aguas residuales (efluentes) o lodos municipales o industriales. Los nutrientes también pueden entrar en la escorrentía de los residuos de cultivos, el agua de riego, la vida silvestre y la deposición atmosférica. Los agricultores pueden desarrollar e implementar planes de manejo de nutrientes para reducir la aplicación excesiva de nutrientes.

Para minimizar los impactos de los pesticidas, los agricultores pueden usar técnicas de Manejo Integrado de Plagas (MIP) (que pueden incluir el control biológico de plagas) para mantener el control de las plagas, reducir la dependencia de los pesticidas químicos y proteger la calidad del agua.

Operaciones forestales

Con una ubicación bien planificada de ambos senderos madereros, también llamados senderos de arrastre, se puede reducir la cantidad de sedimentos generados. Mediante la planificación de la ubicación de los senderos lo más lejos posible de la actividad maderera, así como el contorno de los senderos con la tierra, se puede reducir la cantidad de sedimentos sueltos en la escorrentía. Además, al volver a plantar árboles en la tierra después de la tala, se proporciona una estructura para que el suelo recupere la estabilidad y reemplaza el entorno talado.

Puertos deportivos

La instalación de válvulas de cierre en las bombas de combustible en un puerto deportivo puede ayudar a reducir la cantidad de derrames en el agua. Además, las estaciones de bombeo que son de fácil acceso para los navegantes en un puerto deportivo pueden proporcionar un lugar limpio en el que desechar los desechos sanitarios sin arrojarlos directamente al agua. Finalmente, algo tan simple como tener contenedores de basura alrededor de un puerto deportivo puede evitar que objetos más grandes entren al agua.

Ejemplos de países

Estados Unidos

La contaminación de fuentes difusas es la principal causa de contaminación del agua en los Estados Unidos hoy en día, siendo las fuentes primarias la escorrentía contaminada de la agricultura y la hidromodificación.

Regulación de la contaminación de fuentes difusas en los Estados Unidos

La definición de una fuente no puntual se aborda en la Ley de Agua Limpia de los EE. UU. tal como la interpreta la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA). La ley no contempla la regulación federal directa de las fuentes no puntuales, pero los gobiernos estatales y locales pueden hacerlo de conformidad con las leyes estatales. Por ejemplo, muchos estados han tomado medidas para implementar sus propios programas de gestión para lugares como sus costas, todos los cuales deben ser aprobados por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica y la EPA. Los objetivos de estos programas y otros similares son crear bases que fomenten la reducción de la contaminación en todo el estado mediante el crecimiento y la mejora de los sistemas que ya existen.Los programas dentro de estos gobiernos estatales y locales buscan las mejores prácticas de gestión (BMP) para lograr sus objetivos de encontrar el método menos costoso para reducir la mayor cantidad de contaminación. Las BMP se pueden implementar tanto para la escorrentía agrícola como urbana, y también pueden ser métodos estructurales o no estructurales. Las agencias federales, incluidas la EPA y el Servicio de Conservación de Recursos Naturales, aprobaron y proporcionaron una lista de BMP de uso común para las muchas categorías diferentes de contaminación de fuentes difusas.

Disposiciones de la Ley de Agua Limpia de EE. UU. para los estados

El Congreso autorizó el programa de subvenciones de la sección 319 de CWA en 1987. Las subvenciones se proporcionan a los estados, territorios y tribus para fomentar la implementación y un mayor desarrollo de la política. La ley requiere que todos los estados operen programas de gestión de NPS. La EPA requiere actualizaciones periódicas del programa para administrar de manera efectiva la naturaleza siempre cambiante de sus aguas y para garantizar el uso efectivo de los fondos y recursos de la subvención 319.

Las Enmiendas de Reautorización de la Ley de Zonas Costeras (CZARA) de 1990 crearon un programa bajo la Ley de Gestión de Zonas Costeras que exige el desarrollo de medidas de gestión de la contaminación de fuentes difusas en los estados con aguas costeras. CZARA requiere que los estados con costas implementen medidas de gestión para remediar la contaminación del agua y que se aseguren de que el producto de estas medidas sea la implementación en lugar de la adopción.