Salinización de agua dulce

La salinización del agua dulce es el proceso de escorrentía salada que contamina los ecosistemas de agua dulce, lo que puede dañar las especies acuáticas en ciertas cantidades y contaminar el agua potable. A menudo se mide por la mayor cantidad de minerales disueltos de lo que se considera normal para el área que se observa. La salinización natural se denomina salinización primaria; esto incluye lluvia, meteorización de rocas, intrusión de agua de mar y depósitos de aerosoles. La salinización inducida por el hombre se denomina salinización secundaria, con el uso de sales de carreteras para descongelar como la forma más común de escorrentía. Aproximadamente el 37% del drenaje en los Estados Unidos ha sido efectuado por salinización en el siglo pasado.La EPA ha definido dos umbrales para niveles saludables de salinidad en ecosistemas de agua dulce: 230 mg/L Cl para niveles de salinidad promedio y 860 mg/L Cl para aportes agudos.

Salinización primaria

La salinidad juega un papel importante en los intentos de un organismo de agua dulce por mantener un equilibrio osmótico entre la concentración de iones y sus fluidos internos. La salinización aumenta la presión osmótica, lo que afecta negativamente la posibilidad de aptitud y supervivencia de un organismo. Los niveles más altos de salinidad presentes en los ambientes de agua dulce pueden conducir a una disminución de la riqueza de especies en las observaciones generales, aunque la toxicidad varía entre las especies de agua dulce y la identidad de los iones que causan la salinización. Excluyendo la muerte de un organismo, el exceso de salinidad también puede conducir a una disminución en el estado físico tanto individual como de la población a través del retraso en el crecimiento durante la adolescencia, disminución de la capacidad de alimentación, estrés oxidativo y desfiguración corporal en general.

Las cantidades excesivas de agua salada en áreas de agua dulce también juegan un papel importante en escalas de población más grandes; pueden alterar las interacciones tróficas dentro de los ecosistemas y transformar los ciclos bioquímicos preexistentes en 'nuevos' al cambiar el flujo de la dirección compuesta. El altercado de ecosistemas puede facilitar la intrusión de especies invasoras que son capaces de manejar condiciones de agua salobre a salina

Efectos en la salud humana

La mayor parte del agua que los humanos usan y consumen todos los días proviene de fuentes de agua dulce. Las altas concentraciones de sal en las fuentes de agua potable pueden tener muchos efectos nocivos para la salud humana. Un estudio en dos aldeas costeras en Bangladesh mostró que cuando se consume agua dulce contaminada con altas concentraciones de salinidad, puede provocar problemas de salud como pérdida de cabello, enfermedades de la piel, problemas gástricos, diarrea y presión arterial alta. También se ha encontrado que los niveles altos de salinidad en el agua potable están altamente asociados con enfermedades cardiovasculares (ECV).El agua dulce que es alcalina y salada también puede movilizar y liberar una variedad de químicos que viajan juntos a través de las cuencas hidrográficas, contaminan las fuentes de agua humana y pueden causar una variedad de efectos negativos para la salud de los humanos si se consumen. Estas sustancias químicas tóxicas, que a menudo consisten en metales y compuestos que contienen nitrógeno, son expulsadas del suelo del lecho de los ríos por los iones de sal, o la salinidad dentro del agua corroe las tuberías que pasan, liberando las sustancias químicas en la fuente de agua. Un ejemplo de esto ocurrió en Flint, Michigan. Debido a las altas concentraciones de sal en la fuente de agua del río Flint de los escurrimientos de sal de las carreteras cercanas, el agua que pasaba por las tuberías de los residentes contribuyó a la corrosión y la liberación de plomo en el agua potable.

Salinización secundaria

La interacción humana acelera las tasas de salinización primaria. El desarrollo de la tierra, como la construcción y la minería, hace que los compuestos que se encuentran en el lecho rocoso se liberen de sus ubicaciones estrechas y salgan a la superficie, que luego se exponen a tasas aceleradas de meteorización, lo que eventualmente conduce a la lixiviación de iones en las fuentes de agua cercanas. Las prácticas agrícolas también generan irrigación altamente salina que puede ingresar al agua dulce a través de la introducción de varios pesticidas o escorrentías relacionadas con la agricultura, y el agua subterránea naturalmente salina puede llevarse a la superficie a través del desmonte.

El cloruro en forma de cloro se reconoce como el tipo más común de sales antropogénicas expuestas al medio ambiente. En las prácticas agrícolas, el cloro se mezcla con otros compuestos para producir un solvente antibacteriano que se usa para tratar el agua. Esta agua tratada se mueve de los campos a las cuencas hidrográficas donde puede permanecer presente durante largos períodos de tiempo. La agregación de cloro es especialmente prevalente donde ocurre un riego inadecuado. Los niveles elevados de cloruro pueden conducir a la acidificación, el movimiento de compuestos metaloides a través del intercambio de iones con el lecho del río, la alteración de los programas de mezcla del lago y la modificación de las relaciones bióticas del agua dulce.

Efectos sobre los organismos de agua dulce

Debido a la permeabilidad del cuerpo, la salinidad del ambiente acuático del organismo puede tener una gran influencia en la estabilidad celular. Los organismos que residen en ecosistemas de agua dulce necesitan mantener un equilibrio osmótico entre sus fluidos corporales y las concentraciones de iones dentro de sus células. Los cambios en la presión osmótica requieren grandes cantidades de energía y pueden resultar en daño celular y muerte celular dentro de los organismos. Los cambios en los niveles de salinidad afectan a los organismos dentro de los ecosistemas de agua dulce tanto directa como indirectamente. Los niveles tóxicos de iones de sal pueden resultar directamente en cambios fisiológicos en las especies que pueden causar efectos nocivos no solo para el individuo, sino también para la población de la especie.Los diversos efectos sobre estos organismos pueden afectar indirectamente al ecosistema de agua dulce en general al modificar la estructura y función de la comunidad acuática. A medida que aumenta la salinidad dentro de un ecosistema de agua dulce, a menudo esto da como resultado una disminución de la diversidad y riqueza de la biota. La tasa de extinción de los organismos de agua dulce se encuentra entre las más altas del mundo y, a medida que los niveles de salinidad en estos ecosistemas acuáticos continúan aumentando, más especies y sus entornos se verán amenazados.

La salinización del agua dulce puede afectar negativamente la riqueza de especies, la diversidad y la composición de la comunidad en múltiples niveles tróficos. Las interacciones competitivas entre el zooplancton pueden cambiar a medida que aumenta la salinidad, lo que lleva a especies como Simocephalus vetulus a superar a la normalmente dominante Daphnia galeata bajo tratamientos de alta salinidad. La riqueza y diversidad de especies disminuye a medida que aumenta la salinidad para la mayoría de las especies de macroinvertebrados. Las efímeras, las moscas de piedra y las tricópteras, que se consideran buenos indicadores de la salud de los arroyos, exhibieron disminuciones particularmente pronunciadas debido al aumento de la salinidad.Algunas especies de peces se ven afectadas negativamente por la salinización. En la parte baja del río Pecos, 13 de las 44 especies de peces nativos han desaparecido en áreas de alta salinización. Sin embargo, algunos peces solo muestran disminuciones cuando la salinidad alcanza niveles extremos.

Un estudio realizado en Baltimore reveló que, en bajas concentraciones, los niveles elevados de cloruro dificultan el proceso de desnitrificación dentro de los lagos, que es crucial para eliminar el nitrato, el subproducto del amoníaco de los peces y otros organismos acuáticos. Los niveles de cloruro en el noreste de los EE. UU. aumentan estacionalmente a alrededor de 5 gramos por litro debido al uso de sal en las calles durante el invierno. Esta vacilación hace que las comunidades de agua dulce más cercanas a las áreas urbanas tengan una biodiversidad y una complejidad trófica reducidas.

Biomodificación de la toxicidad de la sal

Debido a numerosos factores estresantes concurrentes presentes en las comunidades de agua dulce, los mayores niveles de salinización pueden tener efectos imprevistos causados ​​por interacciones con otros compuestos. Se cita el síndrome de salinización del agua dulce (FSS) como una amenaza familiar para el agua dulce ubicada en América del Norte y Europa.Las interacciones entre la sal y el pH, los nutrientes, los metales y los cationes básicos no se conocen adecuadamente, aunque pueden exacerbar los problemas existentes y afectar negativamente la calidad del agua, las concentraciones de dióxido de carbono y la biodiversidad. La concentración de iones de la toxicidad de la sal puede cambiar el nivel de reactividad con el que responderá una especie. Para poder reconocer correctamente la amenaza que representa la salinidad, es necesario tener en cuenta las proporciones adecuadas de cada ion presente. La sensibilidad también varía entre las especies. Los estudios centrados en las interacciones abióticas con los organismos de agua dulce encontraron que la salinidad tenía un efecto aditivo en los compuestos perjudiciales que se observaban la mayor parte del tiempo, pero no siempre, lo que dificulta el proceso de predicción para los científicos.

La salinización y la alcalinización se han vinculado a través del estudio de las regiones áridas de América del Norte y han afectado negativamente al 37 % y al 90 % de las áreas de drenaje de agua dulce, respectivamente. Su interacción se nota mejor por los niveles de aumento del pH en arroyos y ríos medidos en 232 sitios del USGS en 2018. Entre estos sitios, el 66 % ha mostrado un aumento significativo del pH, siendo el área más comúnmente afectada las ciudades densamente pobladas del este y medio oeste Junto con los delincuentes de salinización habituales de la escorrentía agrícola y el hielo de las carreteras, la cal y el hormigón se degradan rápidamente para contribuir con iones básicos y sales en las corrientes de agua. Los signos notables de FSS incluyen el deterioro de la infraestructura, la disminución de la biodiversidad y la mayor movilización de contaminantes dentro de un sistema acuático. Junto con los organismos fotosintéticos,

Prevención y remediación

La remediación puede ocurrir a través de la creación de una base de datos nacional estandarizada donde los gobiernos locales y las empresas puedan informar la cantidad y la concentración química de las sales para carreteras que se liberan con fines de deshielo. Esto ayudaría a regular y monitorear los iones que se liberan al medio ambiente para que las fuentes de agua dulce cercanas puedan ser monitoreadas para detectar la exposición con más cuidado. También debe haber una referencia estandarizada desarrollada por científicos acreditados que muestre cuáles son los niveles promedio esperados de iones de sal para un ecosistema normal de agua dulce. Un estudio canadiense sugirió el uso de plantas halófitas para ayudar a remediar la exposición a la sal en los suelos y evitar su infiltración en las aguas subterráneas.Las halófitas son plantas que tienen una alta tolerancia a la sal, y el propósito del estudio fue ver si se podían plantar alrededor de áreas con un alto uso de sal en las carreteras para evitar la infiltración en las fuentes de agua. Los resultados mostraron que cuando se analizó el suelo circundante, el 11 % de los iones de Cl y el 87 % de los iones de Na quedaron retenidos dentro de las capas superiores del suelo cuando había halófitas presentes.Esto muestra potencial en la prevención de la escorrentía de sal en las carreteras al acceder a fuentes de agua dulce. Si las halófitas se plantaran potencialmente alrededor de fuentes de agua dulce, tal vez sea menos probable que los iones de sal se escurran hacia las fuentes de agua dulce y la salinidad se pueda limitar o prevenir. Con respecto a otras prácticas humanas nocivas como la minería, los conservacionistas y los voluntarios están plantando especies de árboles y plantas nativos de los Apalaches en sitios utilizados anteriormente para actividades mineras. Se espera que la replantación de estas plantas nativas remedie la tierra que fue destruida por las prácticas mineras en la cima de la montaña y aumente la biodiversidad en los Apalaches. El abeto rojo fue una especie nativa que se reintrodujo debido a su importante capacidad para filtrar y capturar agua de una capa orgánica profunda dentro del suelo circundante.El 90 % de los abetos rojos plantados sobrevivió, lo que promete los esfuerzos de remediación mediante el uso de especies nativas.