Embed Size (px)
Citation preview
CALIDAD DEL AGUA POTABLE
PROBLEMAS Y SOLUCIONES
N.F. GRAY
4.2 Nitratos.
4.2.1 Origen en el agua
El fertilizante de nitrato es el producto químico más importante y el más utilizado en la
agricultura. Su utilización en las granjas por toda Europa ha crecido rápidamente en particular en
los últimos 20 años, alcanzando el actual fenomenal nivel (Fig. 4.1). En el Reino Unido el uso de
nitratos se incrementó de justamente 6.000 toneladas/año a finales de los años 30 a 190.000
toneladas/año a mediados de los años 40. Este aumento fue debido a la necesidad de producir
más alimento durante la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, las razones para el incremento
en su utilización hasta un asombroso 1.580.000 toneladas en 1985 están menos claras, a no ser la
razón de un mayor ritmo de aplicación que actualmente se hace de este fertilizante. Se ha
estimado que el ritmo de aplicación se ha duplicado en los últimos 15 años, de modo que en
1992 los agricultores solamente en el Reino Unido gastaron 600 millones de libras en
fertilizantes de nitrato.
El nitrógeno es un nutriente esencial para las plantas que normalmente se absorbe del suelo
como nitrato o como amoniaco. Se utiliza para formar las proteínas vegetales, que por turnos se
utilizan como la mayor fuente dietética de aminoácidos para humanos y animales. El nitrógeno
absorbido del suelo se debe remplazar para mantener la fertilidad del suelo y por eso es
productividad a largo plazo. Los agricultores reponen el nitrógeno tanto esparciendo estiércol o
aplicando fertilizantes artificiales. La mayoría del nitrógeno en el suelo está en forma orgánica
que está estrechamente ligado tanto a la materia vegetal o a la materia orgánica y al humus.
Como las plantas solamente pueden utilizar nitrógeno inorgánico (mineral) esta reserva natural
de nitrógeno orgánico no está disponible para el crecimiento de las plantas, a no ser que se
descomponga por la acción microbiana de su forma orgánica a nitrato. Este lento proceso
continuamente libera nitrógeno mineral en bajas concentraciones, pero no siempre cuando y en la
cantidad requerida por las cosechas.
Hay dos orígenes principales de la contaminación por nitratos en los recursos de agua. (1) El
nitrato se libera cuando la materia orgánica se descompone por las bacterias del suelo. Sin
embargo, si los cultivos no están en crecimiento entonces el nitrato producido por la acción
microbiana no es utilizado por las plantas y así es arrastrado del suelo por el agua de lluvia hasta
el acuífero contaminando el agua subterránea. (2) Los agricultores añaden directamente el
nitrógeno inorgánico a los campos en forma de fertilizantes artificiales. Donde la aplicación
excede las necesidades de la planta o la habilidad de la planta para utilizar el nitrato, entonces el
exceso o bien se quedará ligado al suelo o, lo más seguro, será arrastrado del suelo por la lluvia
tanto a las agua superficiales como a las subterráneas.
En condiciones ideales el 50-70% del nitrógeno aplicado al terreno como fertilizante es captado
por las plantas, 2-20% se pierde por volatilización, 15-25% se liga a la materia orgánica o a las
partículas de arcilla en el suelo, dejando entre un 2 y un 10% para ser lixiviado directamente a
las aguas superficiales o subterráneas. El porcentaje de nitrato que lixivia del suelo depende de
varios factores, incluyendo la estructura del suelo, la actividad de la planta, temperatura,
precipitaciones, el ritmo de aplicación del fertilizante, el contenido en agua del suelo y muchos
más, de modo que es difícil generalizar o predecir exactamente la cantidad de nitrato que se
perderá de un área de tierra de cultivo. ¿Es correcto concluir que el principal origen de la
contaminación por nitratos son los fertilizantes artificiales? Trabajos publicados sobre la
contaminación de los recursos de agua por nitratos claramente concluyen que el lixiviado de los
fertilizantes agrícolas es el principal origen. El informe del Departamento de Medio Ambiente
(1988b), The Nitrate Issue, apoya esta visión, sugiriendo que un recorte de justamente un 20% en
los 190 kg de nitrógeno que ahora se aplican normalmente por hectárea de trigo invernal
reduciría el lixiviado de nitrato hasta en un 42%. Aunque parece que ha habido algunos éxitos en
controlar el nitrato con la drástica reducción de los ritmos de aplicación de los fertilizantes
nitrogenados, investigaciones llevadas a cabo en el Rothamsted Experimental Station indican que
la interacción entre la aplicación del fertilizante y el lixiviado de nitrato es mucho más compleja
(ADDISCOTT, 1988; MAcDONALD et aL, 1989). Todos los suelos contienen grandes
cantidades de nitrógeno ligado orgánicamente.
Los suelos cultivables contienen entre 3.000 y 8.000kg N/h a, mientras que las tierras de pasto
pueden contener hasta 15.000 kg N/ha, de los cuales 90-95% está ligado a la materia orgánica,
principalmente humus. Dependiendo de factores como el tipo de suelo, condiciones atmosféricas
y previsiones de crecimiento de la cosecha, hasta un 3% de este nitrógeno ligado orgánicamente
se puede mineralizar a amoníaco por las bacterias del suelo. Éste es un proceso lento, pero la
subsiguiente nitrificación del amoníaco a nitrato sucede muy rápidamente (Fig. 4.2). El nitrato
está entonces disponible para numerosos procesos del suelo: por ejemplo, para ser captado por
los cultivos, fijarse biológicamente en el suelo como biomasa microbiana, desnitrificación por
microorganismos a nitrógeno gas que se pierde en la atmósfera, o lixiviarse del suelo a los
recursos de agua. Es difícil predecir si el nitrato será utilizado en el suelo o si se perderá por
lixiviación, pero la roturación ciertamente aumenta la lixiviación. Cuando las tierras de pasto
están intensamente fertilizadas con estiércol, debido a la alta densidad de ganado o al excesivo
esparcimiento de estiércol animal o de lodos de aguas residuales, entonces habrá un exceso de
nitrógeno que será rápidamente lixiviado como nitrato. En cierto tipo de suelos, como los suelos
arenosos, la velocidad de lixiviado puede alcanzar los niveles observados en las tierras de
cultivo. Donde las tierras de pasto se roturan hay una gran liberación de nitrógeno al suelo el cual
puede lixiviarse a los recursos de agua. La cantidad real depende de la edad de la hierba, pero
280 kg de nitrógeno por hectárea roturada sería un valor medio.
Incluso cuando los cultivos no tienen fertilizantes añadidos, alrededor de 20 kg de nitrógeno
por hectárea lixivia a las aguas subterráneas. Los estudios han mostrado que la mayor parte del
nitrógeno aplicado como fertilizante es utilizado por la planta, mientras que el exceso de nitrato,
el cual es lo más posible que sea el origen de los lixiviados, viene de la vasta reserva, una media
de 5.000 kg/ha, que el propio suelo tiene de nitrógeno ligado orgánicamente, por la acción de los
microorganismos que viven en el suelo. El problema es que los microorganismos son más
activos cuando las condiciones son ideales para ellos, no cuando los cultivos necesitan el
nitrógeno. Por ejemplo, es en otoño cuando el suelo está tibio y su contenido en humedad está
incrementándose de modo que los microorganismos están estimulados a producir más nitrato.
Éste es también el período cuando las precipitaciones comienzan a exceder a la evaporación de
modo que el agua fluye hacia las aguas subterráneas, llevándose consigo cualquier nitrato
soluble. En Gran Bretaña se están destinando más tierras al cultivo de cereales de invierno que a
otros cultivos y así el nitrógeno aplicado como fertilizante será propenso a ser arrastrado del
suelo por las fuertes lluvias. En la primavera crece la cebada, sin embargo, el suelo se deja raso
durante el invierno permitiendo que del suelo se lixivie más nitrato que cuando crece el trigo
invernal. En Europa el nitrato lixiviará del suelo hacia los recursos de aguas principalmente a
finales del otoño, invierno y comienzo de la primavera. El agua, que no sea utilizada por las
plantas ni se pierda por evaporación, se infiltrará a través del suelo y finalmente alcanzará los
acuíferos, o alternativamente las aguas superficiales. Formas del nitrógeno inorgánico diferentes
al nitrato encontradas en los fertilizantes son el amoniaco y la urea, las cuales son rápidamente
transformadas por los microorganismos del suelo en nitrato, tanto las aguas superficiales como
las subterráneas que se utilizan para el abastecimiento pueden contaminarse. El problema es por
tanto las prácticas agrícolas en general más que el sobre uso de fertilizantes específicamente.
Los fertilizantes inorgánicos también contienen pequeñas cantidades de fósforo y de potasio.
Estos nutrientes generalmente no causan problemas ya que están efectivamente ligados y sujetos
por las partículas del suelo, y a diferencia del nitrato no se lixivian fácilmente del suelo por la
lluvia. Sin embargo, aunque el fósforo y el potasio no afectan directamente a la calidad del agua
potable, el fósforo, junto con el nitrógeno, pueden causar la eutrofización en las aguas
superficiales con todos los problemas que lleva asociados de excesivo crecimiento de plantas
(Sección 4.9).
4.2.2 Efectos en los consumidores
El nitrato es un componente común de los alimentos, siendo los vegetales normalmente
nuestra principal fuente diaria. La toma de nitratos varia de acuerdo con los hábitos alimenticios,
siendo la toma en los vegetarianos mucho mayor que en los no vegetarianos. Algunos vegetales
tienen una concentración baja de nitratos; por ejemplo, guisantes, champiñones y patatas
contienen menos de 200 mg/kg, mientras que otros como remolachas, apios, lechugas y
espinacas son muy ricos en nitratos, por encima de 2.500 mg/kg. Los vegetales cultivados fuera
de temporada, o forzados, generalmente contienen una concentración de nitratos mayor que la
normal. Por eso debido a que nuestras dietas son tan variables, la cantidad estimada de nitrato
ingerido en los alimentos varía sobre un amplio rango, de 30 a 300 mg NO/día.
La Tabla 4.2 muestra que el agua puede contribuir significativamente a la ingestión de
nitratos; por ejemplo, cuando el agua contiene el limite MAC de 50 mg/l contribuye a alrededor
de la mitad de la ingestión diaria de nitratos de un consumidor medio.
Los bebés alimentados de pecho tienen una baja ingestión de nitratos mientras que aquellos
alimentados con alimentos preparados para bebés reciben nitratos del agua utilizada en sus
preparaciones. Las formulaciones de leche en polvo utilizadas para alimentar bebés contienen
algo de nitrato, el equivalente a 5 mg/l. La principal fuente de nitratos para los bebés alimentados
con biberones es el agua; por ejemplo, si el agua potable contiene 25 mg/l de nitratos, entonces el
alimento del bebé contendrá alrededor de 30 mg/l de nitratos.
Hay muy poco nitrito, al contrario que nitrato, en el agua de consumo, aunque algunos
alimentos, especialmente las carnes cocinadas, pueden contener niveles altos. El nitrato por sí
solo aparece como inocuo a las concentraciones encontradas en las aguas y en la mayoría de los
alimentos. En el cuerpo es rápidamente asimilado en el intestino delgado y captado por la sangre.
Una vez absorbido los nitratos se excretan en la orina sin grandes cambios, pero algo se reducirá
por las bacterias a nitritos. Parte del nitrato ingerido, alrededor del 25%, se recircula por la
secreción de la saliva. Es en la saliva donde la mayor parte del nitrato se reduce a nitrito por las
bacterias. Una conversión similar a nitrito sucede en el estómago. Todas las consideraciones
sanitarias relativas a los nitratos están relacionadas con su conversión en nitritos, que es una
molécula reactiva asociada a numerosos problemas, la conversión más común a compuestos N-
nitrosos, la formación de metahemoglobina y cáncer.
En el tracto gastrointestinal, los nitritos reaccionan con ciertos compuestos de los alimentos
en condiciones de acidez para producir compuestos N-nitrosos con aminas y amidas. Muchos de
estos compuestos se conocen como carcinógenos. Aunque no hay evidencias epidemiológicas
para unir nitratos directamente con cáncer en humanos, se han detectado concentraciones
elevadas de compuestos de nitrito y N-nitroso en gente que segrega cantidades inadecuadas de
jugos gástricos, un grupo que se sabe que tiene un riesgo particular de cáncer gástrico. Esto está
discutido con más detalle por FORMAN et al. (1985).
La principal preocupación asociada con la alta concentración de nitratos en el agua potable es
el desarrollo de metahemoglobinemia en bebés. Para causar un aumento de los niveles
metahemoglobina en sangre, el nitrato se debe reducir primero a nitrito, como nitrato solo no
causa la enfermedad. El nitrito se combina con la hemoglobina en las células rojas de la sangre
para formar la metahemoglobina, que es incapaz de transportar el oxigeno y así se reduce la
captación de oxígeno en los pulmones. Los niveles normales de metahemoglobina en sangre
son entre un 0,5 y un 2%. Una investigación ha mostrado que la utilización de agua conteniendo
niveles de nitrato hasta el doble de las concentraciones MAC, 50-100 mg/l, para los alimentos
preparados de bebés origina un incremento del nivel de metahemoglobina en la sangre, pero
todavía dentro del rango fisiológico normal. Como la metahemoglobina no transporta oxigeno,
niveles excesivos conllevan a una anoxia en los tejidos (privación de oxigeno). Es solamente
cuando la concentración de metahemoglobina en la sangre excede el 10%, cuando la piel toma
un color azul en los bebés, la enfermedad conocida como hematoglobinemia o síndrome azul en
los bebés. Los síntomas progresivos originados por una falta de oxígeno son estupor, coma y
muerte final. La muerte se sucede cuando se ha convertido el 45-65% de la hemoglobina. Sin
embargo, la enfermedad se puede tratar rápidamente utilizando una inyección intravenosa de
azul de metileno, lo cual origina una rápida recuperación.
Los bebés menores de tres meses tienen diferentes pigmentos respiratorios que se combinan
más fácilmente con los nitritos que la hemoglobina, haciéndolos especialmente susceptibles al
síndrome. Su ingestión de nitratos a estas edades es también alta en relación a su peso
comparado con niños mayores. Chicos hasta de 12 meses de edad pueden tener incompletamente
desarrollado el sistema de reducción de la metahemoglobina, siendo deficientes por naturaleza en
dos enzimas específicos que vuelven a convertir la metahemoglobina en hemoglobina, y por eso
también están en peligro. Aunque la metahemoglobinemia no es un problema normal en adultos,
se piensa que las mujeres embarazadas están en peligro, aunque las razones no están claras
(WORLD HEALTH ORGANIZATION, 1984).
Parece poco probable que la metahemoglobinemia infantil esté causada por suministros de
aguas bacteriológicamente puras conteniendo concentraciones de nitratos hasta de 100 mg/l. Con
el 98% de la población en Europa utilizando conducciones de agua tratada para eliminar la
contaminación bacteriológica, la metahemoglobinemia infantil ha llegado a ser casi inexistente.
No se ha informado de la enfermedad en niños que beben agua de conducciones, excepto cuando
ha sido contaminada con bacterias. El 2% restante de la población se suministra de pozos o aguas
de manantial de calidad variable y la metahemoglobinemia infantil aguda se ha asociado en su
mayor parte con bebés alimentados con biberones utilizando agua de pozos con alto nivel de
nitratos. A esto se le refiere comúnmente como metahemoglobinemia de agua de pozo. La
mayoría de los casos se han asociado con aguas de pozo con concentraciones de nitratos
superiores a los 100 mg/l. Donde se encontraron concentraciones menores de nitratos, el nivel
del estado bacteriano de las aguas era pobre y/o los bebés sufrieron de gastroenteritis. La
metahemoglobinemia infantil aguda puede ser una rara complicación de la gastroenteritis con
independencia de la toma de nitratos. Se piensa que esto es debido al aumento de la conversión
de nitratos en nitritos por el incremento de las bacterias asociadas con la enteritis. Como todos
los casos de enfermedades, la metahemoglobinemia de agua de pozo ha llegado a ser
extremadamente rara durante los últimos 20 años en el Reino Unido. Desde 1945 se han
contabilizado 35 casos, el último caso asociado a un pozo particular se registró en 1972. La
reducción de la incidencia está unida al desarrollo de abastecimientos públicos en las zonas
rurales (ECETOC, 1988).
4.2.3 Estándares de nitratos
La unidades utilizadas para expresar las concentraciones de nitratos han originado mucha
confusión. Se expresan tanto en miligramos de nitratos por litro (mg NO3/l) o como miligramos
de nitrógeno presente como nitrato por litro (mg NO3-N/ 1). Hay una considerable diferencia
entre los dos. Por ejemplo, 50 mg NO3/l es equivalente a 11,3 mg N03-N/l. En este libro se
utiliza la concentración de nitratos, mgNO3/l, anoser que se especifique cuando se da el valor
corregido entre paréntesis. Hay que tener cuidado cuando se estudian informes o datos, y
asegurarse de qué unidades se están utilizando. Para corregir mg NO3/ a mg N03-N/l multiplicar
por 0,226; a la inversa, para corregir mg N03-N/l a mg N03/l multiplicar por
4,429.
En la Directiva de la CE sobre Agua Potable, el nitrato está catalogado junto con las
sustancias no tóxicas (Tabla 1.10). La concentración de estas sustancias no tóxicas puede
exceder lo establecido en la Directiva a la discreción de los Estados Miembros, siempre y cuando
no haya peligro para la salud pública. Esto se conoce como derogación. La Directiva especifica
actualmente un MAC para los nitratos de 50 mg/l, lo que está en línea con la concentración
recomendada especificada por la OMS en 1970. La Directiva también define un valor guía
objetivo de 25 mg/l. Hasta 1984 las normas de la OMS clasificaban la concentración de nitratos
entre 50 y 100 mg/l como condicionalmente aceptables, mientras que concentraciones.
superiores a 100 mg/l no eran recomendadas. En 1984 debido al informe de la incidencia de la
metahemoglobinemia infantil, la OMS redujo el estándar recomendado a 10 mg N03-N/l (45 mg
N03/l), prescindiendo de los valores condicionales anteriores. Esto fue revisado en 1993
4.2.4 Nitratos en aguas subterráneas
Los nitratos lixivian a las capas freáticas durante todo el año, aunque el ritmo de lixiviado
depende de factores como la geología, tipo de suelo, perfil de precipitaciones, ritmo de
utilización de nitrógeno por los cultivos, ritmo de la conversión microbiana de los nitratos y
modo de aplicación de los fertilizantes. Los mayores lixiviados ocurren en otoño e invierno. Los
nitratos son muy solubles y se disuelven por al agua de lluvia y se infiltran más profundamente
en el suelo donde penetran en las aguas subterráneas por infiltración directa o, si encuentran una
capa impermeable como la arcilla, por migración lateral por el suelo hasta encontrar un camino
hasta el agua subterránea. En algunas áreas sobre el 80% de los abastecimientos públicos pueden
provenir de orígenes subterráneos, mientras que comunidades pequeñas y suministros
particulares son casi exclusivamente de agua subterránea a través de perforaciones, pozos poco
profundos o manantiales. Esto significa que un considerable número de personas están
recibiendo agua subterránea que contiene concentraciones crecientes de nitratos. Donde no hay
la intervención de una capa impermeable para prevenir la infiltración de los nitratos en el
acuífero, entonces en zonas con intensa roturación de las tierras las concentraciones altas de
nitratos son inevitables. Debido a la migración variable periódica es difícil predecir el ritmo del
movimiento de los nitratos por el acuífero o la concentración resultante en el abastecimiento de
agua. Dependiendo del grosor de la roca superior, y de si está o no agrietada, esta migración de
nitratos puede durar hasta 40 años. Así, el agua de lluvia tiene que percolar a través de una roca
sin roturas llevando los nitratos con ella hasta alcanzar el acuífero. La extensión de la
acumulación de nitratos en el agua subterránea depende del clima y de la geología, pero durante
los últimos 50 años la concentración de nitratos en ríos y aguas de profundas perforaciones se ha
incrementado constantemente. El incremento actualmente observado en algunas aguas
subterráneas, especialmente algunos acuíferos de creta donde la infiltración puede ser menor de
1,0 m/año, puede reflejar la intensificación de la agricultura durante y después de la Segunda
Guerra Mundial cuando 8 x 106 acres de pasto se roturaron y se convirtieron en producción de
cultivos. Los efectos de la utilización máxima de fertilizantes inorgánicos puede que no se vea en
este acuífero durante otros 20 años.
Los años 70 y 80 han tenido períodos de utilización masiva de nitratos, equivalentes a un
incremento en Gran Bretaña solamente de ocho veces en la utilización de fertilizantes. Esto está
reflejado en muchos acuíferos que muestran un incremento constante en la concentración de
nitratos. Sin embargo, cuándo y a qué concentración de nitratos se estabilizarán los suministros
de agua subterránea es desconocido. Predicciones desde las zonas más severamente afectadas del
Reino Unido sugieren que la máxima concentración en el agua de consumo alcanzará los 150
mg/l, asumiendo una continuación de la actual actividad agrícola. En 1986 el UK Nitrate Co-
ordination Group admitió que la mayoría de las fuentes de aguas subterráneas estaban mostrando
en su totalidad un incremento en la concentración de nitratos. Concluyeron que habría un
continuo y lento incremento en la concentración de nitratos en las aguas subterráneas de la
mayoría de los acuíferos libres. Esto, de hecho ha sido así, aunque el ritmo de incremento ha sido
en general mucho más rápido de lo esperado. El hecho es que debido al tiempo de retraso entre la
aplicación del fertilizante y su aparición en nuestra agua potable, en muchas áreas la
concentración de nitratos en nuestros acuíferos continuará incrementándose incluso silos nitratos
se prohiben en su conjunto o la tierra se deja sin producir. Sin embargo, donde los tiempos de
migración son mucho más lentos, las medidas correctoras tienen un efecto más rápido en
estabilizar e incluso reducir la concentración de nitratos. Como guía general, el tiempo de retraso
entre la reducción del lixiviado de nitratos desde el suelo y una reducción apreciable en la
concentración de nitratos en el agua subterránea variará desde unos pocos años en acuíferos de
caliza hasta 10-20 años en acuíferos de arenisca y hasta 40 años en acuíferos de creta.
4.2.5 Nitratos en aguas superficiales
Aquellas personas que obtienen su agua potable de aguas superficiales tiene también un riesgo
con los nitratos. Los nitratos entran en los ríos y lagos como escorrentías o como mantos
intermedios, esto es, agua que se mueve lateralmente a través de la capa del suelo hasta el cauce
de agua.
Algunos ríos también se alimentan de aguas subterráneas vía manantiales tanto por encima
como por debajo de la superficie de la corriente. Los nitratos principalmente se incorporan como
escorrentías desde las tierras agrícolas, estando la mayor concentración de nitratos claramente
asociada con las áreas de una intensa actividad agrícola. De acuerdo con la ROYAL SOCIETY
(1984) las concentraciones de nitratos en los ríos de Gran Bretaña se han incrementado
dramáticamente durante los últimos 20 años; alrededor de 400% solamente en este período. Los
ríos tienen un perfil estacional de concentración de nitratos, siendo los niveles más altos en otoño
e invierno cuando el drenado de las tierras es mayor. Muchos ríos en el Reino Unido tienen
máximos en invierno que superan los 100 mg/l. Esta variación estacional se ve claramente en el
río Stour, por ejemplo, alcanzando máximos por encima de los 50 mg/l MAC (Fig. 4.3). El
nitrógeno se añade desde otros orígenes aparte de la agricultura, como vertidos de aguas
residuales industriales y urbanas, que a veces pueden ser significativos. Las fuentes de agua
privadas están particularmente en peligro; por su propia naturaleza tienden a estar en áreas
rurales y son susceptibles de las escorrentías superficiales y de la rápida migración de la
contaminación, no sólo de la aplicación de fertilizantes y estiércol, cultivo y otras prácticas
agrícolas, sino también por los silos, depósitos de almacenamiento de lodos y pozos sépticos. Las
aguas superficiales tienen un peligro particular de otras fuentes de nitratos aparte del roturado de
las tierras de pasto y los fertilizantes nitrogenados. En algunas áreas el drenado de la tierra ha
significado un aumento del lixiviado de nitratos, mientras que los efluentes de las plantas de
tratamiento de los vertidos, silos de licor y depósitos de lodos son todos orígenes importantes.
Los agricultores holandeses están en la actualidad produciendo 94 millones de toneladas de
purines cada año, aunque sus tierras pueden absorber únicamente alrededor de 50 millones de
toneladas de forma segura. Esto ha originado una seria contaminación de las aguas potables en
algunas provincias. Actualmente en Holanda y Francia es común la mezcla de agua para reducir
los niveles de nitratos; en el Reino Unido esta práctica todavía permanece de forma
experimental, aunque está siendo cada vez más extendida. A largo plazo, la reducción de la
densidad de ganado parece ser la única respuesta en Holanda. Los efluentes tratados de las aguas
de vertido también contienen nitratos y éstos pueden contribuir en una proporción significativa a
los nitratos en los ríos utilizados con propósitos de abastecimiento. Esto es especialmente así en
ríos como el Támesis y el Trent donde el agua se reutiliza varias veces (Sección 2.6). En estos
casos la desnitrificación de los efluentes antes de dejar la planta de tratamiento ha llegado a ser
necesaria, no sólo para reducir la concentración de nitratos en el agua que será captada para
abastecimientos, sino también para evitar la eutrofización.
El incremento del lixiviado de nitratos está claramente asociado con la intensificación de la
agricultura. El problema en términos de control es que los nitratos de la agricultura vienen de un
origen difuso, esto es, de una gran área indefinida de tierra próxima a los ríos. En contraste, el
nitrógeno de vertidos urbanos e industriales normalmente entra al río desde un origen puntual,
esto es, un único punto a lo largo del río, normalmente la salida de una tubería claramente
definida que puede ser fácilmente controlada y tratada.
4.2.6 Niveles de nitratos a nivel regional
En áreas sin una agricultura intensiva normalmente las concentraciones de nitratos son bajas,
entre 0 y 10 mg/l. Por contra, en áreas de agricultura intensa como el South Yorkshire (donde se
ha introducido la mezcla de aguas), EastAnglia y mucho de laAnglian, y las áreas de Severn y
Trent Water Company, las concentraciones de nitratos son altas, frecuentemente violando el
límite MAC de la CE. En 1987 el Departamento de Medio Ambiente identificó 74 suministros de
agua sirviendo a 1,6 millones de habitantes que incumplieron las valores MAC de la CE para los
nitratos. Sin embargo, el Drinking Water Inspectorate, en su informe anual de 1992, estimó que
5,1 millones de personas están actualmente afectadas en Inglaterra y Gales. Estas personas viven
principalmente en EastAnglia,Lincolnshire,Nottinghamshire,Northamptonshire, Cambridgeshire,
Warwickshire, Wocerstershire, Bedfordshire, Buckinghamshire, Staffordshire y Shropshire. Las
compañías de suministro de aguas actualmente con más presión sobre los niveles de nitratos en
sus suministros de agua son Anglia, Severn and Trent, Thames, Lee Val ley, East Worcestershire
y South Staffordshire Water Companies. En 1987, el 7% de los suministros de agua subterránea
en el área Severn and Trent excedieron los límites MAC, y se espera que este valor continúe
creciendo durante la próxima década. En 1991 solamente el 4% de las captaciones de agua
subterránea en East Anglia excedieron el limite aunque las propias compañías de aguas esperan
que este valor alcance el 15% para 1995.
Las áreas más afectadas están indicadas en la Tabla 4.4. En Irlanda ha habido un incremento
similar, aunque no tan dramático, de los nitratos en las aguas superficiales, siendo valores
máximos entre octubre y febrero. Los veneros de agua subterránea en Irlanda también tienen una
tendencia similar de incremento de los niveles de nitratos, aunque han estado implicadas otras
procedencias además de los nitratos lixiviados de los suelos agrícolas. La razón por la cual los
nitratos no son un problema tan serio en Irlanda se debe a tres factores: (1) unas altas
precipitaciones, por encima de 350 mm/año, que diluyen los nitratos; (2) relativamente bajo uso
de fertilizantes inorgánicos comparado con otros países de la CE; y (3) la mayoría de los buenos
suelos agrícolas de las zonas bajas se utilizan para pasto.
En noviembre de 1992 la Corte de Justicia Europea encontró al Gobierno Británico culpable
de violar en 1986 los límites de nitratos de la CE. Los estándares de la CE se añadieron en 1980
y entraron en vigor en 1985 (Sección 1.3). Veintiocho zonas de abastecimiento en EastAnglia se
incluyeron en la acción, originalmente instigada por Los Amigos de la Tierra. Sin embargo, para
finales de 1992,13 de esas zonas cumplieron con los límites, estando las restantes zonas de
abastecimiento en procedimiento para cumplir la conformidad para 1995.
Los niveles altos de nitratos en las aguas de consumo no es un fenómeno del Reino Unido.
Donde sea que haya una agricultura intensiva entonces habrá un aumento de la concentración de
nitratos en las aguas de abastecimiento. Todos los países europeos informan de problemas,
especialmente en abastecimientos de aguas subterráneas en áreas de actividad agrícola intensiva.
En Bélgica, 456.000 personas beben agua con una Concentración en nitratos superior al límite
MAC, mientras que en Dinamarca, Alemania y Francia 6,5, 4,0 y 2,2% de sus respectivas
poblaciones están recibiendo en su agua potable nitratos por encima de los 50 mg/l. En todos los
países europeos, así como en la Europa del Este y algunas partes de USA, el problema se está
poniendo cada vez peor (CONRAD, 1990 ).
4.2.7 Tratamiento del agua con alto nivel de nitratos
Hay dos modos de reducir la concentración de nitratos en los abastecimientos de agua potable.
Estos son, mejorar las prácticas agrícolas (prevención) o subsecuentemente reducir su
concentración en los suministros de agua (remedio). El modo seleccionado está dictado
simplemente por motivos económicos y curiosamente una suficiente prevención puede ser más
cara que la eliminación de los nitratos en la planta de tratamiento de agua. Las maneras de
eliminar los nitratos de los suministro de agua incluyen:
1. Sustitución. En teoría la opción más sencilla es remplazar los suministros de alto
contenido en nitratos por suministros de bajo contenido en nitratos. Sin embargo, esto
puede ser muy caro ya que se necesitan nuevas conducciones y un suministro alternativo
adecuado. Así que, en la práctica esta opción está normalmente restringida a pequeños y
aislados recursos de aguas subterráneas contaminadas.
2. Mezclado. Ésta es la reducción controlada de nitratos a una concentración aceptable por
la dilución del agua rica en nitratos con agua baja en nitratos. Esto está actualmente muy
extendido por Europa. El mezclado es cada vez más caro si la concentración de nitratos
continúa creciendo. También, no sólo se necesita un suministro alternativo adecuado,
sino que también dispositivos para mezclar el agua en la proporción adecuada. Aunque
las concentraciones de nitratos en las aguas subterráneas no fluctúan grandemente de un
mes a otro, los niveles de nitratos en las aguas superficiales pueden sufrir grandes
variaciones estacionales, originándose particularmente altas concentraciones después de
una fuerte precipitación tras períodos de sequía severa. La mayoría de las operaciones de
mezclado conllevan la dilución del agua subterránea contaminada con agua de río, de
modo que esas variaciones estacionales pueden causar serios problemas a las compañías
de suministro de aguas.
3. Almacenamiento. Se puede conseguir alguna eliminación de nitratos almacenando el
vertido durante largos períodos de tiempo en grandes depósitos. El nitrato se reduce a
nitrógeno gas por las bacterias en las condiciones de bajo nivel de oxígeno que existen en
los sedimentos de tos depósitos, un proceso conocido como desnitrificación.
4. Tratamiento. Los nitratos se pueden eliminar por intercambio iónico o desnitrificación
microbiana. Ambos son caros y de operación en continuo. La purificación del agua en
esta avanzada etapa es técnicamente compleja y difícil para operar en continuo con un
alto nivel de eficiencia. También el fallo de la planta de reducción de nitratos podría
originar posteriores contaminaciones. El sistema de intercambio iónico utiliza una resma
la cual sustituye los nitratos por iones cloruro. Aunque el sistema es eficiente produce un
efluente concentrado de salmuera que exige un vertido controlado. La eliminación de
nitratos acarrea otros cambios en la composición del agua potable, y las implicaciones a
largo plazo en la salud de los consumidores de agua potable tratada con intercambio
iónico son desconocidas. Éste es el proceso en el que la mayoría de las compañías de
aguas están invirtiendo. Se están desarrollando métodos para reducir la concentración de
nitratos por tratamiento en el acuífero, y éstos, incluyendo la utilización de pozos de
limpieza para interceptar en los acuíferos las aguas subterráneas contaminadas que
alcanzan los pozos de suministro se estudian en la Sección 2.4
5. Sustitución selectiva. En vez de tratar la totalidad del suministro de agua, muchas
compañías de suministro de aguas utilizan un sistema de identificación en la comunidad de
aquellos que están más en peligro por un alto nivel de nitratos, y suministran un
abastecimiento alternativo como agua embotellada o unidades de tratamiento domésticas.
Éste es con mucho el modo más barato para la industria del agua.
Se han utilizado plantas de embotellado en algunas áreas afectadas de Gran Bretaña y de
Europa para suministrar agua baja en nitratos para bebés y mujeres embarazadas (Sección 8.1).
El mejor caso documentado en los últimos años fue en un pueblo alrededor de Ripon en el
Yorkshire Dales donde en 1988 el abastecimiento local de agua subterránea llegó a estar
severamente contaminado por nitratos. Se suministró el agua embotellada a bebés menores de
seis meses de edad. El nivel de nitratos se redujo finalmente por mezclado. Situaciones similares
son cada vez más comunes en toda Europa, pero han recibido poca atención en los medios de
comunicación. Desde luego, la primera respuesta del público al escuchar que el agua potable está
contaminada es herviría. Sin embargo, como con la mayoría de los contaminantes inorgánicos
encontrados en el agua, el herviría no elimina los nitratos o la vuelve inocua, sino que
simplemente incrementa su concentración en el agua debido a la evaporación. En el hogar los
nitratos solamente se pueden eliminar efectivamente del agua potable por intercambio iónico
(Sección 8.2). Esto está considerado en detalle por GERMAN (1989).
4.2.8 Control de los orígenes agrícolas de nitratos
¿Qué pueden hacer los agricultores para reducir la contaminación por nitratos? El
Departamento de Medio Ambiente ha sugerido una serie de opciones: (1) recortar la utilización
de fertilizantes; (2) modificar los sistemas de cultivo; y (3) control de luz. Es la última de las
medidas la que puede tener el mayor efecto significativo en el lixiviado de nitratos. Entre estas
medidas están la aplicación de los fertilizantes nitrogenados estrictamente de acuerdo con
consejos profesionales: no aplicarlos en otoño; dejar el suelo cubierto durante el invierno, quizá
cultivando un «cultivo de captura» que absorbe los nitratos; sembrando los cultivos de invierno
tan pronto como sea posible; y teniendo especial cuidado con el estiércol. Específicamente, las
buenas prácticas agrícolas incluyen:
1. Se deben evitar los períodos de barbecho. El suelo se debe mantener cubierto el máximo
posible, especialmente durante el invierno, con la siembra temprana de los cereales de
invierno, intercambiando cultivos o utilizando una cubierta de paja.
2. Evitar el incremento de la siembra de legumbres a no ser que la subsecuente cosecha pueda
utilizar el nitrógeno liberado por la mineralización de los residuos ricos en nitrógeno.
3. Los terrenos de pasto no se deben roturar.
4. Las labores agrícolas se deben minimizar y evitarías en otoño. Se debe utilizar la perforación
directa siempre que sea posible.
5. Las pendientes se deben cultivar, siempre que sea posible, transversalmente para minimizar
las escorrentías.
6. El estiércol no se debe de esparcir en otoño o invierno. Se debe esparcir uniformemente y la
cantidad no debe exceder las necesidades de la cosecha.
7. Las cantidades de fertilizante nitrogenado y estiércol se deben aplicar en las veces y en las
cantidades requeridas por la planta para asegurar la máxima toma. Se debe también considerar
la cantidad disponible de nitrógeno en el suelo. Hay disponibles modelos compute rizados
para ayudar a los agricultores a calcular exactamente la cantidad de fertilizante requerido para
un cultivo en particular en un suelo especifico; alternativamente, se deben utilizar a los aseso
res para recibir consejo sobre los ritmos de utilización de los fertilizantes. Los fabricantes de
modelos computerizados y los asesores aseguran que pueden ahorrar a los agricultores
considerables cantidades de dinero con la utilización optimizada de los fertilizantes. Esto es
un ejemplo de que lo que es bueno para la economía es también bueno para el medio
ambiente.
El quitar tierras de cultivos que necesitan labrarse y colocar tierras de pasto de baja
productividad ciertamente reduciría el lixiviado de nitratos. La política de reserva, donde la tierra
roturada se deja sin producir y se devuelve el terreno de pasto, o incluso se reforesta, reducirá el
lixiviado de nitratos. Desde luego, una vez que la tierra se vuelva en producción con roturación,
el lixiviado comenzará de nuevo. En aquellas áreas donde los acuíferos están en mayor peligro,
ésta puede ser la única opción. Se han sugerido zonas de protección de acuíferos por toda
Europa. En Irlanda se ha logrado con la mejora de las prácticas agrícolas, un mayor éxito en
reducir la contaminación por nitratos en las aguas subterráneas de las zonas protegidas de
acuíferos, principalmente a través de una menor utilización de fertilizantes nitrogenados,
especialmente en otoño, y sembrando antes el trigo invernal. La Wessex Water Company ha
experimentado con restringir la cantidad de fertilizantes utilizados por los agricultores de su isla.
Las 96.000 personas de la ciudad de Bath obtienen el 80% de su agua de manantiales que
alimentan varios depósitos de servicio. En 1984 una revisión de la calidad del agua de consumo
indicaba que la concentración de nitratos excedería el límite MAC de la CE en unos pocos años.
Los nitratos habían comenzado a lixiviar desde las tierras agrícolas. Se encontró que en varias
áreas había una rápida infiltración de las aguas superficiales a manantiales poco profundos, y
éstas se identificaron como áreas de alto riesgo de contaminación. Al siguiente año, cuando llegó
una oportunidad de modificar las prácticas agrícolas en partes de la cuenca de captación, la
Wessex Water pidió a los agricultores que cambiasen de cultivos de labranza a la producción de
hierba, y sugirió que donde crecían cereales deberían haber variedades de siembra en otoño. No
se permitió un desarrollo de la tierra y se controló estrictamente la cantidad y el ritmo de la
aplicación de los fertilizantes. Los manantiales poco profundos mostraron una inmediata
reducción en los niveles de nitratos, con la tendencia a la baja continuando todavía, aunque los
manantiales más profundos tienen que mostrar todavía una reducción en la concentración de
nitratos. El costo de esta operación, en términos de adquisición de tierras y compensaciones a los
agricultores por pérdidas en los ingresos debido a las restricciones, ha sido una fracción del costo
de la modernización del tratamiento del agua o la sustitución del recurso (KNIGHT y
TUCKWELL, 1988). Esto se provó satisfactoriamente, con una reducción significativa en los
registros de las concentraciones de nitratos tanto de aguas superficiales como subterráneas.
La WaterAct de 1989 incluye nuevas medidas de control. Permite la creación no sólo de áreas
sensibles a los nitratos para reducir la cantidad de nitratos lixiviados desde las tierras agrícolas,
sino que también permite la creación de zonas de protección del agua. Estas zonas son diferentes
de las actuales 800.000 ha en el Reino Unido designadas como zonas sensibles medioambiental
mente. Estas dos nuevas designaciones difieren en tres aspectos fundamentales. (1) Las zonas de
protección del agua están restringidas a la prohibición y restricción de actividades, mientras que
las áreas sensibles a los nitratos facilitan la realización de acciones positivas requeridas a los
agricultores, por ejemplo, ayudas para la construcción de silos, en adición a las prohibiciones y
restricciones. (2) Se pueden pagar compensaciones económicas con respecto a las obligaciones
originadas por la designación de la zona sensible a los nitratos. (3) En Inglaterra, es el Ministerio
de Agricultura, Pesca y Alimentación quien designa las áreas sensibles a los nitratos con el
consentimiento del Ministerio de Hacienda, mientras las zonas de protección del agua son
designadas por la Secretaría del Estado para el MedioAmbiente. Los procedimientos de
designación son complicados y están totalmente explicados por MACRORY (1989). Hay tres
tipos de designación para las áreas sensibles a los nitratos: áreas voluntarias, áreas obligatorias
sin compensación, y áreas obligatorias con compensación. Hasta ahora se han designado 10 áreas
como áreas sensibles a los nitratos y se ha recomendado que se debería realizar por la ADAS una
intensa campaña consultiva en otras nueve áreas (seudo áreas voluntarias) (Tabla 4.5). Aquéllos
en las áreas designadas recibirían compensaciones donde aceptan voluntariamente cumplir las
restricciones. Los agricultores que participan en este esquema básico pueden recibir pagos
adicionales por convertir algo o toda su tierra de labranza en tierra de pasto. Los pagos varian de
acuerdo con la opción elegida, la proporción de granja afectada y el área sensible a los nitratos en
particular. Las granjas intensivas porcinas y avícolas pueden obtener pagos dirigidos a costear el
almacenamiento y vertido de sus desechos. Las zonas recomendadas no son susceptibles de
subvenciones, pero se les animará a que sigan los procedimientos diseñados para reducir el
riesgo de lixiviado de nitratos con un pequeño o nulo costo para ellos. La introducción de unas
más eficientes prácticas de cultivo resultarían de hecho en un aumento de los beneficios.
Tradicionalmente los lodos de las aguas residuales se han aplicado en las tierras de labranza
en otoño. Está claro que esto coincide con el período del mayor riesgo potencial para el lixiviado
de nitratos. En las áreas sensibles a los nitratos ya no está permitido esparcir lodos o aguas
residuales entre el 31 de agosto y el 1 de noviembre en las tierras de pasto o entre el 30 de junio
y el 1 de noviembre en las tierras de cultivos de labranza. La máxima aplicación de lodos o aguas
residuales en tierras agrícolas está restringida a 175 N/ha/año. Los niveles de fertilizantes
nitrogenados inorgánicos se deben reducir por debajo del óptimo económico (por ej., 25 kg
N/ha/año por debajo del óptimo para el trigo invernal, cebada y forraje, y 50 kg/ha/año por
debajo que el de las semillas de aceite de colza). Estos niveles tienen que ajustarse para tener en
cuenta cualquier aporte adicional de nitrógeno por la aplicación de estiércol, incluyendo los
lodos de las aguas residuales.
Hay existentes y están propuestas muchas Directivas de la CE para proteger los recursos de
aguas subterráneas; por ejemplo, la Directiva sobre la Protección de las Aguas Subterráneas
contra la Contaminación por Sustancias Peligrosas (80/68/CEE). Ésta se introdujo para proteger
los abastecimientos de aguas subterráneas que normalmente no reciben tratamiento, lo que
podría reducir significativamente la contaminación por los compuestos tóxicos indicados en la
lista. El concepto de área sensible a los nitratos y los controles vistos desde la Water Act se han
llevado a cabo por toda Europa con la adopción de la Directiva Relativa a la Protección de las
Aguas en contra de la Contaminación Originada por Nitratos de Procedencia Agrícola
(91/676/CEE) (CE, 1991).
En muchas instancias una reducción en los fertilizantes nitrogenados tiene un pobre efecto en
reducir las concentraciones de nitratos en los recursos de aguas por una serie de razones: (1) la
reserva de nitrógeno orgánico en el suelo es tan grande que en muchas ocasiones esto llevaría
años para disminuirlo significativamente; (2) los cultivos de labranza, incluso con la reducción
en la utilización de fertilizantes y productividad, puede todavía producir altos niveles de nitratos;
y finalmente (3) en algunas áreas los nitratos de pasados lixiviados tienen todavía que alcanzar la
capa freática. En muchas áreas puede que esto no suceda durante muchos años. La agricultura
orgánica puede también originar lixiviados de nitratos, especialmente por la sobreutilización del
estiércol sobre la tierra o la utilización de legumbres en la rotación de cultivos.
En los condados del este de Gran Bretaña el drenado anual es bajo, menos de 250 mm,
mientras que la agricultura predominante es de roturación. El agua que drena de la tierra es por
tanto rica en nitratos. Con la reducción del ritmo de aplicación de fertilizantes puede que
solamente se consiga un efecto marginal, la única opción efectiva puede ser el colocar en el
Reino Unido varios miles de kilómetros cuadrados de tierra cultivable de primera fuera de
producción. La conversión a tierras de pasto con un modesto número de cabezas de ganado, o
incluso mejor reforestar, será la única manera de reducir drásticamente el lixiviado de nitratos.
Aunque se verán cambios relativamente rápidos en las concentraciones de nitratos en las aguas
superficiales, los cambios tardarán mucho más en las aguas subterráneas.
Una combinación de mejores prácticas agrícolas y algún tratamiento de las aguas es
claramente la mejor solución para controlar los nitratos en las aguas potables. Sin embargo, hay
unos problemas prácticos muy reales en controlar la utilización de los fertilizantes o las buenas
prácticas agrícolas, de forma que la mayor parte de la responsabilidad tendrá que nacer
inevitablemente de las compañías de suministro de aguas y pasar el costo al consumidor. El costo
será alto. Antes de la privatización el Gobierno del Reino Unido había planeado gastar 1,4
billones de libras para cumplir con la Directiva del Agua Potable, con unos estimados 90
millones de libras destinados a reducir la concentración de nitratos, y por lo menos con 9
millones de libras solamente para el área peor parada del East Anglia.
