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Ríos de EU se están volviendo más salados

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Los Estados Unidos han logrado un progreso enorme en la reducción de la contaminación del agua desde que se aprobó la Ley de Agua Limpia hace casi 50 años. Los ríos ya no se incendian cuando las capas de petróleo en sus superficies se incendian. Y muchos puertos que una vez fueron contaminados con aguas residuales ahora atraen a nadadores y navegantes.

Pero a medida que se acerca el Día de la Tierra, es importante darse cuenta de que están surgiendo desafíos nuevos y más complejos. En un estudio publicado a principios de este año, descubrimos que un cóctel de productos químicos de muchas actividades humanas está haciendo que los ríos de EE. UU. Sean más salados y más alcalinos en todo el país. Sorprendentemente, la sal del camino en invierno no es la única fuente: la construcción, la agricultura y muchas otras actividades también juegan un papel en todas las regiones.

Estos cambios plantean serias amenazas para el suministro de agua potable, la infraestructura urbana y los ecosistemas naturales. Actualmente, la contaminación de la sal no está regulada a nivel federal, y los controles estatales y locales son inconsistentes.

Nuestra investigación muestra que cuando las sales de diferentes fuentes se mezclan, pueden tener impactos más amplios de lo que lo harían individualmente. También muestra la importancia de apoyar el monitoreo de la calidad del agua en todo el país, para que podamos detectar y abordar otros problemas de contaminación que aún no se han reconocido.

Aguas alteradas

Nuestro grupo ha estado estudiando la salinización de agua dulce por más de 15 años. En 2005, publicamos un documento que demostraba que los niveles de cloruro de sodio (sal común de mesa) aumentaban rápidamente en las aguas dulces del noreste de los Estados Unidos.

Los ríos de EE. UU. Se están volviendo más salados, y no solo se trata de caminos en invierno
Solo alrededor del 3 por ciento del suministro de agua de la Tierra es agua dulce, y solo una fracción de esa cantidad está disponible como agua líquida. Crédito: USGS

Hasta ese momento, los científicos pensaban que la salinización era un problema grave principalmente en las regiones áridas, donde el agua se evapora rápidamente y deja atrás sales. Pero descubrimos que estaba afectando los principales suministros de agua potable, excediendo los niveles tóxicos para algunos organismos acuáticos y persistiendo en el medio ambiente durante todo el año, incluso en regiones húmedas.

La causa principal que encontramos fue la propagación de superficies pavimentadas, como carreteras y estacionamientos. Las comunidades en regiones frías usan sales descongelantes para despejar la nieve de las carreteras durante el invierno, y mientras más caminos construyan, más tratamiento se necesita. Descubrimos que un aumento del 1 por ciento en las superficies pavimentadas podría aumentar las concentraciones de sal en los cuerpos de agua cercanos a niveles más de 10 veces superiores a las condiciones de bosques prístinos.

En 2013, publicamos otro estudio que muestra que los ríos se volvieron más alcalinos en las regiones del este de los Estados Unidos. En ese momento , la lluvia ácida , es decir, demasiado ácido en el agua de lluvia, causada por la contaminación del aire, había sido un problema ambiental bien conocido durante varias décadas. Sin embargo, la alcalinización no se reconoció de la misma manera, y sus efectos aún no se comprenden bien ahora.

La alcalinización es lo opuesto a la acidificación: ocurre cuando el valor del pH del agua aumenta en lugar de caerse. A medida que el agua se vuelve más alcalina, ciertos químicos disueltos en ella pueden volverse tóxicos. Por ejemplo, el amonio es un nutriente en los ecosistemas de agua dulce, pero se convierte en gas tóxico amoniacal en concentraciones significativas en aguas con un pH alto. Las condiciones alcalinas también mejoran la liberación de fósforo de los sedimentos, lo que puede desencadenar brotes molestos de algas y bacterias.

Descubrimos que un proceso que llamamos ” meteorización acelerada por el hombre ” estaba descomponiendo rocas y liberando minerales en los ríos que los hacían más alcalinos. El proceso de desgaste de rocas y minerales que se exportan a los ríos suele ser lento, pero demostramos que el desarrollo de la tierra y décadas de exposición a la lluvia ácida lo estaban acelerando. También sugerimos que el uso generalizado de materiales geológicos en fertilizantes y concreto fue un factor.

Los ríos de EE. UU. Se están volviendo más salados, y no solo se trata de caminos en invierno
Algunos valores de pH de sustancias comunes. Crédito: USEPA

Identificando el síndrome de salinización de agua dulce

Nuestro estudio sobre la meteorización acelerada por humanos demostró que, junto con el cloruro de sodio, otras sales disueltas aumentaban en el agua dulce en grandes regiones del este de los Estados Unidos. Esto nos hizo preguntarnos si podría haber un vínculo con nuestro trabajo previo sobre la salinización en estas regiones.

Comenzamos a reconocer que, en teoría, la contaminación de la sal y la meteorización acelerada por el hombre podrían estar enviando cantidades crecientes de sales que eran alcalinas a los ríos en todo el país, y que esto podría aumentar sus niveles de pH. Sabíamos que el agua del océano, que es naturalmente salada, tiene un pH más alto que el agua dulce porque ha acumulado altos niveles de sales alcalinas. Después de mucho análisis, propusimos que procesos interconectados similares podrían influir en la salinidad y el pH en agua dulce.

Muchas fuentes liberan sales alcalinas en el medio ambiente, incluida la erosión de las superficies impermeables, el uso de fertilizantes y cal en la agricultura, el drenaje de la mina, la escorrentía de riego y el uso de sal de carreteras en invierno. Inicialmente, partes de estas sales alcalinas se unen al suelo. Pero cuando entran en contacto con el sodio, por ejemplo, el exceso de sal del camino, se producen reacciones químicas que liberan las sales alcalinas, que luego se lavan en los ecosistemas de agua dulce.

Llamamos a este proceso el síndrome de salinización de agua dulce porque producía múltiples efectos sobre las sales, la alcalinidad y el pH, que son propiedades químicas fundamentales del agua.

Los ríos de EE. UU. Se están volviendo más salados, y no solo se trata de caminos en invierno
Ubicaciones de aumento, disminución y / o ausencia de tendencias en la conductancia específica y el pH en el agua corriente en todo el territorio continental de los Estados Unidos. La alta conductividad eléctrica indica salinidad porque las soluciones saladas están llenas de partículas cargadas que conducen la electricidad. Crédito: Kaushal et al., 2018, CC BY-ND

Diferentes causas por región

Descubrir este proceso fue un proyecto de equipo que requería conocimiento de limnología (el estudio de aguas continentales), geoquímica y geografía. Las causas varían de una ubicación a otra, pero los resultados pueden ser similares.

Por ejemplo, los ríos se vuelven más salinos y alcalinos en partes de Carolina del Norte, Florida, Virginia y otros estados que utilizan poca o ninguna sal de camino. Esto es probablemente debido a la erosión acelerada por el hombre en lugares cubiertos por piedra caliza (que se disuelve cuando entra en contacto con agua de lluvia ácida) y en áreas urbanizadas con mucha infraestructura de concreto, así como contaminación salina urbana por aguas residuales, ablandadores de agua o fertilizantes.

Nuestra investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Y se basó en enormes cantidades de datos de monitoreo de los ecosistemas en los Estados Unidos recopilados principalmente por el Servicio Geológico de los EE . UU . Analizamos las tendencias a largo plazo en la química de los ríos a lo largo de cinco décadas y comparamos estas tendencias a lo largo de diferentes sistemas fluviales y regiones.

También analizamos las tendencias en los principales estuarios, como el río Hudson y la bahía de Chesapeake, para investigar si las entradas cada vez más alcalinas de los ríos podrían influir en la química de las aguas costeras. Nuestros resultados muestran que los cambios en las sales pueden alterar las concentraciones de contaminantes, como el exceso de fósforo y los nutrientes que están ligados a los sedimentos en estos sitios.

Manejando la contaminación de la sal

El síndrome de salinización de agua dulce está afectando el suministro de agua potable en muchas partes de los Estados Unidos. En algunos casos, está alterando el sabor del agua o amenazando la salud de las personas con hipertensión.

Existe una preocupación creciente de que las sales en agua dulce puedan corroer las tuberías de agua y liberar metales tóxicos como el plomo en el agua potable. También pueden desencadenar reacciones que movilizan otros contaminantes y contaminantes de los suelos a los ríos.

Como otros científicos han demostrado , las mezclas de sales pueden ser más tóxicas para la vida acuática que una sola sal por sí sola. La Agencia de Protección Ambiental actualmente no regula las sales como contaminantes primarios en el agua potable, y la regulación estatal y local de las liberaciones de sal en áreas extensas de actividades como el tratamiento de carreteras son dispersas e inconsistentes.

Creemos que existe una gran necesidad de regulaciones federales y planes regionales para reducir la contaminación por sal en el agua dulce . Una estrategia sería reducir el uso de sales de carreteras calibrando la aplicación y ajustando las tasas de aplicación en función de la temperatura. Además, no todas las sales se crean iguales: puede ser más eficiente usar ciertas sales como desincrustantes a temperaturas más bajas. Finalmente, las soluciones de deshielo orgánico usan menos sal que las versiones convencionales.

Nuevas formas de contaminación del agua están emergiendo constantemente, y es importante identificar cómo las diferentes actividades humanas aceleran los procesos geológicos en la naturaleza. El agua dulce representa solo alrededor del 3 por ciento del suministro total de agua de la Tierra (el resto está en los océanos), y siempre habrá una necesidad de una mejor comprensión y gestión de este precioso recurso.

MA

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