Capítulo 2. Contaminación provocada por los sedimentos. Resumen 1

Aunque la agricultura contribuyen muchas forma a deteriorar la calidad del agua, la sedimentación y erosión antropogénica es un problema mundial que suele estar especialmente asociado a la agricultura.Si bien no hay cifras mundiales, es probable que la agricultura, en sentido amplio, sea la causante de gran parte del aporte mundial de sedimentos en los ríos, lagos y finalmente en los océanos mundialesLa contaminación provocada por los sedimentos tiene dos dimensiones principales:Dimensión física: Perdida de la capa arable del suelo y la degradación dela tierra que dan lugar a niveles excesivos de turbidez en las aguas receptoras y a repercusiones ecológicas y físicas en ligares alejados, los lechos derios y lagos, en donde se produjo la deposiciónDimensión química: La parte de los sedimentos constituida por limo y arcilla que son transportados por los sedimentos al sistema acuático.Los sedimentos en cuantos contaminantes físicos

Las estimaciones globales sobre la erosión y el transporte de sedimentos en los grandes ríos del mundo presentan enormes discrepancias, debido a la dificultad de obtener valores fiables de concentración y descarga de sedimentos en muchos países.Con respecto al almacenamiento de sedimentos asociados a la construcción de presas Milliman y Syvitski(1992) estiman que la carga mundial desedimentos en los océanos en los años centrales del S XX fue de Asia Meridional (en particular los ríos Yangtze y Amarillo de China) casi el 50% del total mundial procede de la erosión asociada a los altos relieves en las islas de Oceanía .Si bien la erosión en las islas montañosas y en las zonas altas de los ríos continentales es resultado delas influencias topográficas Milliman y Syvitski consideran que las influencias humanas en Oceanía Y Asia Meridional producen cargas de sedimentos desproporcionadamente elevadas en esas regionesLos contaminantes físicos producen en las aguas receptoras los siguientes efectos principales:

-Altos niveles de turbidez: Limitan la penetración de la luz solar e impide el crecimiento de las algas y de las plantas acuáticas enraizadas.Enlos ríos impide o dificulta el desove de los peces.En ambos casos se destaca la perturbación del ecosistema acuático debido a la destrucción del hábitat, en esto influye la fuerte turbidez.En algunos casos la turbidez puede ser beneficiosa en los lagos muy eutróficos; no obstante, muchos países reconocen que esta situación es perjudicial por razones estéticas y económicas y están buscando los medios de reducir la turbidez y los niveles de nutrientes.

-Altos niveles de sedimentación: En los ríos dan lugar a la perturbación física delas características hidráulicas del cauce.Ello puede tener graves efectos en la navegación, por la reducción de la profundidad y favorecer las inundaciones por la reducción de la capacidad de flujo de agua en la cuenca de drenaje.Los sedimentos proceden en gran parte de la rápida erosión de las subcuencas como consecuencia de prácticas agrícolas poco acertadas

Sedimentos y destrucción de los arrecifes de coral

Se ha comprobado que los sedimentos son una causa importante de deterioro y destrucción de los arrecifes de coral en todo el mundo.Los expertos (M.risk comunicación personal 1995) estiman que los porcentajes de estos arrecifes afectados por la coimatacion son los siguientes

América Central 100%Polinesia 10%Asia Casi 100%Todo el mundo 60-70% de los arrecifes franjenates

Los estudios sobre los arrecifes de coral en Australia revelan que el carbono orgánico de las partículas terrestres puede ser transportado mar adentro a arrecifes situados a distancias de hasta 110 kilos sedimentos son producidos en gran parte por las actividades agrícolas y como consecuencia de la erosión de las tierras deforestadas.La producción de sedimentos como resultado de las actividades intensivas de explotación forestal de la isla de Madagascar hadestruido los arrecifes franjeantes.

Los sedimentos en cuanto a contaminantes químicos

La contaminación química esta vinculada al tamaño de partículas de los sedimentos y al volumen del carbono orgánico en partículas asociado a los sedimentos.En el caso del fósforo y los metales el tamaño de las partículas es de importancia decisiva debido a la gran superficie externa de las partículas muy pequeñas.El del fósforo y los metales suelen tener fuerte atracción a los lugares de intercambio de iones, que están asociados con las partículas de arcilla y con los recubrimientos de hierro y manganeso que se dan normalmente en estas partículas pequeñas.La afinidad deun producto químico orgánico hacia las partículas se describe enfuncion de su coeficiente de partición octanol-agua (Kow). Los productos químicos con bajo Kow son fácilmente solubles, mientras que los que tienen valores altos de Kow se clasifican como “hidrofobicos”.Los compuestos clorados como el DDT y otros plaguicidas, son muy hidrofobicos y, por consiguiente, no se analizan fácilmente en las muestras de agua debido a la muy baja solubilidad del producto químico

Diagrama esquemático de los principales procesos que relacionan la lluvia y la escorrentía

Otra variable importante es la concentración de sedimentos.Aun aquellos productos químicos que son altamente hidrofobicos se encontraran en niveles residuales en formasoluble.Cuando la carga en suspensión es muy pequeña la cantidad de aguaes tan grande en relación con el volumen de sedimentos que el grueso de la carga del producto químico puede estar en la parte soluble.A diferencia del fósforo y los metales, el trasporte y destino de los productos químicos orgánicos asociados con los sedimentos se complican por la degradación microbiana que tiene lugar durante el transporte de los sedimentos en los ríos y en los sedimentos depositados.

Conclusión: el papel del sedimento encuanto contaminante químico esta en función de la carga química que es transportada por los sedimentos.

Los productos químicos orgánicos asociados con los sedimentos ingresan en la cadena alimentaría de diversas maneras.Los sedimentos son ingeridos directamente por los peces mas normalmente,los sedimentos finos constituyen el suministro alimentario de los organismos bénticos que , a su vez, sirven dealimento para organismos superiores.En un ultimo termino , los compuestos tóxicos se acumulan biológicamente en el pescado y otros depredadores superiores.Asi pues, los plaguicidas transportados desde la tierra como parte del proceso de escorrentía y erosión reconcentran en los depredadores superiores incluido el hombreProcesos básicos: Precipitación y escorrentía

La principal característica de la contaminación de fuentes no localizadas es que los mecanismos primarios de transferencias de la tierra al agua son impulsados por los procesos hidrológicos que dan lugar a la escorrentia de nutrientes, sedimentos plaguicidas. Ello es importante, no solo porque ayuda a comprender la naturaleza de la contaminación agrícola sino también porque la elaboración de modelos de los procesos hidrológicos es el mecanismo principal a través del cual los agrónomos estiman y prevén la escorrentía agrícola y los efectos acuáticos.Si bien la practica de la hidrológica puede ser muy teórica, los conceptos principales son fáciles de entender

- Lluvia : el principal factor decisivo es la tasa de la lluvia.Determina el volumen de agua disponible en la superficie terrestre y esta estrechamente relacionado con las mediciones de la energía que se utiliza en muchas formulaciones matemáticas para calcular el desprendimiento de suelo porlasgotas de lluvia.Ese desprendimiento hace que haya partículas disponibles para la escorrentia de sedimentos

- Conductividad Hidráulica : laconductividad hidráulica es una característica física del suelo y mide la capacidad del mismo de dejar pasar el agua , en condiciones de saturación , a través de los espacios naturales existentes en el mismo.La conductividad hidráulica depende de la textura de suelo su composición mineral y orgánica .La conductividad hidráulica tiene en cuenta hasta que punto la porosidad esta formada por espacios comunicados entre si que permiten el paso del agua

- Infiltración: Es decir la velocidad con que el agua superficial penetre en el suelo(cm/h).Infiltración no eslo mismo que conductividad hidráulica, esta controlada

fundamentalmpor fuerzas capilares del suelo que, a su vez, responde a las condiciones dominantes de humedad y textura del suelo, grado de compactación de la superficie .Lsinfiltracion varia entre distintos episodios de lluvia en función de factores como la humedad previa del suelo, la vegetación existente etc.En general, la velocidad infiltración comienza con un valor elevado durante una precipitación , y disminuye a un valor bajo cuando el suelo se ha saturado.

- Interflujo : El interflujo aflora por lo general junto a la parte masbajade las pendientes y el fondo delos valles .El interflujo se ha asociado también a un fenómeno con posibles efectos destructivos algunas veces forman naturalmente en el suelo “tuberías” superficiales, que se van ensanchando por la acción del interflujo hasta que llega un momento en que se derrumban provocando cárcavas en la superficie agrícola.

- Aguas Subterráneas : Las aguas subterráneas se alimentan del agua que atraviesa los horizontes edafológicos y penetra en el material subyacente y/o roca madre que se encuentra por debajo del suelo.Las aguas subterráneas suelen fluir hacia el cauce de un río, donde afloran y alimentan su caudal durante los periodos en que las lluvias son escasas o nulas.Este componente del caudal do los cursos de agua sellama caudal base.

- Nieve derretida : El fenómeno de la fusión de la nieve complica considerablemente la predicción de la contaminación agrícola basada en la utilización de modelos hidrológicos convencionales.La combinación de las lluvias de primavera y la nieve derretida en los suelos congelados puede producir graves problemas de erosion.La nieve derretida suele contribuir notablemente ala contaminación debido a fuentes agrícolas no localizadas, ya que deposita en la corrientes próximas desechos animales , fangos y otros residuos distribuidos sobre el suelo agrícola congelado durante le periodo invernal.

Coeficiente de aporte de sedimentos

El coeficiente de aporte de sedimentos (SDR) se utiliza normalmente en los estudios sobre erosión y transporte para indicar hasta que puntos el suelo erosionado se almacena dentro dela cuenca.El SDR se define así:

SDR= Producción de sedimentos cuantificada / Erosión bruta dela cuenca

Donde la producción se determina apartir de la sedimentaron de los embalses o de un centro de supervisión de los sedimentos y la erosión bruta se determina utilizando técnicas de estimación como la ecuación universal de perdida de sueloEl SDR es siempre menor a 1.0, lo que indica que el suelo que se erosiona no selehacer grandes desplazamientos antes de quedar depositado.

Coeficiente de enriquecimiento de los sedimentos

El concepto de coeficiente de enriquecimiento elosedimentos(SER) es muy iportante para entender los efectos y costo económico delas perdidas de productos químicos de los campos.

Elcoeficiente de enriquecimiento de sedimentos se define así:

SER= concentración del producto químico X en el sedimento transportado/ Concentración del producto químico X en el suelo

La importancia del coeficiente de enriquecimiento estribaen helecho de que los sedimentos de grano fino transportados durante la erosión superficial son proporcionalkmeten, mas abundantes que los de grano grueso...Por ello, el sedimento transportado tiene una textura mas fina que el material original .Dada la atracción de los nutrientes del suelo hacia los sedimentos finos, esta pérdidas proporcionalmente mayor de materiales finos significa que se produce un empobrecimiento neto del suelo.

Medición y previsor de las perdidas de sedimentos

-modelos de previsión-Aporte de sedimentos-Problemas de escalaModelos de previsión

Los agrónomos de todo el mundo han dedicado gran cantidad de tiempo y recursos ala búsqueda de métodos fiables para prever la erosión y la escorrentia química asociada a los sedimentos en diferentes condiciones de tipo decultivo, practicas agrícolas etc.Por ello , son muchos los modelos que se han elaborado para la predicción dela escorrentía de sedimentos ,nutrientes y plaguicidas de fuentes agrícolas no localizadas.Muchos de es modelos permiten jugar con distintas alternativas reordenación de la tierra, tipo de cultivo y tasas de aplicación de fertilizantes plaguicidasComo todos lo modelos requieren de datos hidrométricos y muchos utilizan un subcomponente de sedimentos, conviene integrar todos ellos en un único cuadro en el que se indican también sus principales características.En general hay tres tipos de modelos basados en las necesidades de datos de entrada:

1-Modelo de carga unitaria: Tratan de facilitar respuestas aproximadas sobre la magnitud probable de la escorrentia química y de sedimentos , nutrientes y plaguicidas por unidad de superficie.procedentes de numerosos estudios , a fin de determinar las semejanzas en cuanto al tipo de cultivo ,suelos y características fisiograficas.El modelo de la carga unitaria concede especial atención alos efectos de la agricultura en los cursos hídricos aguas abajo y sinb tener en cuenta las practicas alternativas deordenacion agrícola.

2-Relaciones empíricas sencillas: la ecuación universal de perdidas délos(USLE) de Wischmeier (1976)que goza de gran reconocimiento y reutiliza con profusión ,ha conseguido grandes logros en lo que se refiere a la información a nivel de parcelas y se ha incorporado a muchos delos modelos complejos .La USLE esta concebida como instrumento de ordenación sobre el terreno y facilita información agregada sobre tormentas concretas o sobre periodos estaciónales y anuales.en Wischemeler se observa que el error medio de predicción delas perdidas desuelo anuales es del 12%; en el caso de las tormentas individuales deben preverse mayores márgenes deerror .La USLE permite determinar lpotendcial de erosión y su inclusión es el denominador del coeficiente de aporte de sedimentos.

La USLE tiene la siguiente expresión matemática

A=R.K.LS.C.P

A: pérdida de suelo calculada en Ha durante una tormenta concreta o un periodo R: Factor energía de las lluviasK:Factor erosionabilidad del sueloLS:Factor longitud-pendiente del sueloC:Factor ordenación de los cultivos(cubierta vegetal)P:Factor practica de lucha contra la erosiónAporte de sedimentos

El aporte de sedimentos , expresado normalmente en toneladas por unidad de superficie de la cuenca por año, es el volumen de sedimentos cuantificados en un determinado punto de la cuenca dividido por la superficie de esta.Es siempre inferior a la erosión total debido a la acumulación de sedimentos durante el transporte , y es muy variable como consecuencia de las dificultades de cuantificación, la variabilidad temporal de los procesos hidrológicos ylos cambios en las practicas de ordenación de las tierras de la cuenca de un año a otro.Las estimaciones sobre el aporte de sedimentos economicas.En muchos países en desarrollo la base de datos disponible para estimar la vida útil de los embalses es muy limitada.Segun White (1988), los ejemplos del aporte previsto de sedimentos en Asia suelen ser entre dos y dieciséis veces mas bajos que las tasas realmente medidas, lo que significa que la vida útil efectiva de un embalse se reduce enormemente.Este problema se plantea en el África septentrional .Ello se debe al uso de técnicas de previsión poco fiables y a la utilización de datos a corto plazo que normalmente no tienen en cuenta episodios ocasionales pero graves de erosión.

Lucha contra la erosión de suelos.

No hay soluciones aisladas para combatir la erosión de suelos.Las medidas de este tipo dependen en gran parte de la situación económica del agricultor la mayor o menor importancia concedida por las autoridades ambientales a la erosión de sedimentos y el nivel de desarrollo del pais.A continuación se indican medidas clasificadas y recomendadas por el Organismo para la protección del medio Ambiente de los Estados Unidos(US-EPA).Estas técnicas tienen efectos beneficiosos enla conservación del nitrógeno y el fósforo del suelo.

CONSERVACION DE LA CUBIERTA: Establecer y mantener una cubierta perenne para proteger el suelos y los recursos hídricos en las tierras detraídas de la producción agrícola.

ORDENACION ECOLOGICA DE LOS CULTIVOS: Secuencia de cultivos destinada a aportar residuos orgánicos adecuados para el mantenimiento de la aptitud de la tierra para la labranza.Esta practica reduce la erosión aumentando lamateria orgánica .Puede también obstaculizar los ciclos de reproducción de malas hierbas e insectos y la propagación de enfermedades reduciendo de esa manera la necesidad de plaguicidas

LABRANZA CONSEVARVACIONISTA: Este sistema de plantación conocido también con el nombre de labranza reducida mantiene al menos el 30 % de la superficie del suelo cubierta con residuos después de la plantación .La erosión se reduce gracias a la cubierta del suelo.Disminuye también la escorrentia y aumenta la infiltración hacia las aguas subterráneas

CULTIVOS EN CURVAS DE NIVEL

CULTIVOS PARA CUBIERTA Y ABONO VERDE: Cultivos de gramíneas, leguminosas o cereales pequeños sembrados a escasa distancia con la finalidad principal de conseguir una protección estacional y mejorar los suelos .Normalmente durante un año.

PLANTACION DE ZONAS MÁS EXPUESTAS

APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS DE LAS COSECHAS

RETRASO EN LA PREPARACION DE LA SEMENTERA

DESVIACIONES

CURSOS DE AGUA CUBIERTOS DE HIERBA

POZAS DE SEDIMENTACION

CULTIVOS DE FRANJAS

CONSTRUCCION DE TERRAZAS

Capítulo.2.Contaminación provocada por los sedimentos. Resumen 2La sedimentación y erosión antropogénica es un problema mundial que esta asociado a la agricultura. Es probable que sea el causante de gran parte del aporte mundial de sedimentos a los ríos, lagos estuarios y los océanos mundiales.La sedimentación representa un costo neto para la agricultura que significa una perdida de tierra productiva, lo que obliga al productor a efectuar desembolsos si desea mantener la productividad del suelo.La lucha contra la contaminación agrícola comienza con medidas para combatir la erosión y la escorrentía de sedimentos. Se analizan los principales mecanismos que seguían los procesos de erosión.El aporte de sedimentos tiene importantes consecuencias económicas. En países en subdesarrollo la base de datos disponibles para estimar la vida útil de los embalses es muy limitada. Por ejemplo, durante los años setenta muchos creadores de modelos que participaron en el programa de ordenación de fuentes no localizadas de los Grandes Lagos de América del Norte suponían que las relaciones de causa a efecto deducidas en estudios de zonas pequeñas se podían extrapolar a áreas más extensas de la cuenca de los Grandes Lagos.A pequeña escala de recomendaciones que se aplican a nivel de las explotaciones y que reflejan medidas que deberán ser adoptadas por cada agricultor una vez examinados los costos económicos de las alternativas en su disposición. A gran escala (cuenca fluvial) se encuentran las cuestiones que reflejan las necesidades en, materia política e inversión de los Estados, problemas como la determinación de la contribución neta de la

agricultura a la contaminación fluvial, en comparación en otros tipos de causas de contaminación.El problema de la extrapolación no se ha resuelto todavía definitivamente en relación con los niveles de incertidumbre. Aunque se sabe que la lucha contra la erosión agrícola es esencial para mitigar la perdida de nutrientes (en particular de fósforo) en los cursos de aguas receptores, no esta claro hasta que distancia tiene efectos inmediatos la escorrentía de fósforo procedente de la agricultura. También cabria pensar que las grandes tormentas podrían evacuar la mayor partes de los sedimentos erosionados del sistema fluvial, en otras palabras, se podría suponer una relación 1:1 entre la producción de sedimentos aguas arriba y el transporte de sedimentos aguas abajo.La erosión en las zonas tropicales presenta problemas singulares. Las prácticas agrícolas marginales, como la corta y quema de suelos tropicales muy expuestos a la erosión y la labranza en tierras tropicales con pendiente muy pronunciada dan lugar a situaciones muy inestables que favorecen una rápida erosión durante la estación de lluvias.En muchos países tropicales la erosión de las zonas deforestadas esta produciendo efectos devastadores en las zonas costeras. Las practicas erróneas de explotación de la tierra, como el sobre pastoreo, en particular en tierras altas, siempre provocan graves problemas de erosión, que son de difícil solución debido a la escala de los daños y el costo de reconstrucción de las laderas.