Salinización de agua dulce - Freshwater salinization

La sal se compone de cloruro de sodio. A través de la salinización primaria y secundaria, se inmiscuye en el agua dulce y daña la salud de los seres humanos y otros organismos.

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 habitual en el área que se está observando.

La salinización que ocurre naturalmente se conoce como salinización primaria; esto incluye lluvia, erosión de rocas, intrusión de agua de mar y depósitos de aerosoles. La salinización inducida por humanos se denomina salinización secundaria, y el uso de sales de descongelación de carreteras es la forma más común de escorrentía. Aproximadamente el 37% del drenaje en los Estados Unidos se ha realizado 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 promedio de salinidad y 860 mg / L Cl - para insumos agudos.

Salinización primaria

La salinidad juega un papel importante en los intentos de un organismo de agua dulce de mantener un equilibrio osmótico entre la concentración de iones y sus fluidos internos. La salinización aumenta la presión osmótica, lo que afecta negativamente las posibilidades de supervivencia y aptitud 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 están causando la salinización. Excluyendo la muerte de un organismo, el exceso de salinidad también puede conducir a una disminución de la aptitud tanto del individuo 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 general.

Las cantidades excesivas de agua salina en las 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 otros "nuevos" al cambiar el flujo de la dirección del compuesto. El altercado de los ecosistemas puede facilitar la intrusión de especies invasoras que pueden manejar condiciones de agua salobre a salina.

Efectos sobre 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 provocar 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 resultar en problemas de salud como pérdida de cabello, enfermedades de la piel, problemas gástricos, diarrea e hipertensión arterial. También se ha encontrado que los niveles altos de salinidad en el agua potable están altamente asociados con las enfermedades cardiovasculares (ECV). Las aguas dulces que son alcalinas y saladas también pueden movilizar y liberar una variedad de sustancias químicas que viajan juntas a través de las cuencas hidrográficas , contaminan las fuentes de agua humana y pueden causar una variedad de efectos negativos para la salud humana si se consumen. Estos productos químicos tóxicos, que a menudo consisten en metales y compuestos que contienen nitrógeno, son expulsados ​​de los suelos del lecho de los arroyos por los iones de sal, o la salinidad del agua corroe las tuberías al pasar, liberando los productos químicos a 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 pasa por las tuberías de los residentes contribuyó a la corrosión y la liberación de plomo en el agua potable.

Salinización secundaria

Los climas más fríos utilizan mezclas de sal para evitar que se forme hielo a lo largo de las carreteras, lo que aumenta la escorrentía salina hacia los lugares cercanos de agua dulce.

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 de roca 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 fuentes de agua cercanas. Las prácticas agrícolas también generan riego altamente salino que puede ingresar al agua dulce a través de la introducción de varios pesticidas o escorrentías relacionadas con la cría, y el agua subterránea naturalmente salina se puede traer 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 disolvente antibacteriano que se utiliza 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 frecuente cuando se produce un riego inadecuado. Los niveles elevados de cloruro pueden provocar acidificación, movimiento de compuestos metaloides a través del intercambio iónico con el lecho del arroyo, alteración de los programas de mezcla de los lagos y modificaciones de las relaciones bióticas del agua dulce .

Efectos sobre los organismos de agua dulce

Debido a la permeabilidad corporal , la salinidad del medio 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 organismos de agua dulce se encuentra entre las más altas del mundo y, a medida que los niveles de salinidad en estos ecosistemas acuáticos continúen 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 Daphnia galeata normalmente dominante bajo tratamientos de alta salinidad. La riqueza y diversidad de especies también disminuye a medida que aumenta la salinidad para la mayoría de las especies de macroinvertebrados. Las efímeras , las moscas de las piedras y las caddis , 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 descensos cuando la salinidad alcanza niveles extremos.

Un estudio realizado en Baltimore reveló que a bajas concentraciones, el aumento de los niveles de cloruro dificulta 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 EE. UU. Aumentan estacionalmente a alrededor de 5 gramos por litro debido al uso de sal en la calle en el invierno. Esta vacilación hace que las comunidades de agua dulce más cercanas a las áreas urbanas tengan una biodiversidad reducida y una complejidad trófica reducida.

Una descripción del síndrome de salinización de agua dulce (FSS). Muchos factores diferentes contribuyen al FSS, lo que dificulta su cuantificación por parte de los científicos. Los productos antropogénicos y biológicos se mezclan para crear efectos únicos en los sistemas de agua dulce.

Biomodificación de la toxicidad de la sal

Debido a numerosos factores estresantes concurrentes presentes en las comunidades de agua dulce, el aumento de los niveles de salinización puede tener efectos imprevistos causados ​​por interacciones con otros compuestos. Se cita el síndrome de salinización de 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 adecuadamente la amenaza que representa la salinidad, es necesario tener en cuenta las proporciones adecuadas de cada ión presente. La sensibilidad también varía entre especies. Los estudios que se centran en las interacciones abióticas con organismos de agua dulce encontraron que la salinidad tenía un efecto aditivo en los compuestos perjudiciales que se observaban durante 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 relacionado mediante el 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 pH en aumento en arroyos y ríos medidos en 232 sitios del USGS en 2018. Entre estos sitios, el 66% ha mostrado una escalada significativa del pH, siendo el área más comúnmente afectada las ciudades densamente pobladas en el este y medio oeste. Junto con los habituales infractores de la salinización de la escorrentía agrícola y el hielo de las carreteras, la cal y el hormigón se desgastan rápidamente para contribuir con iones base y sales a 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, los niveles básicos de pH pueden entrar en un circuito de retroalimentación positiva a través de la deficiencia de carbonos disueltos en el agua en relación con la cantidad de dióxido de carbono disuelto, lo que agrava aún más el FSS.

Prevención y remediación

La remediación puede ocurrir mediante la creación de una base de datos estandarizada nacional donde los gobiernos locales y las empresas pueden informar la cantidad y concentración química de las sales de 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 monitorearse con más cuidado para detectar la exposición. También es necesario que haya una referencia estandarizada desarrollada por científicos de renombre que muestre cuáles son los niveles promedio esperados de iones de sal para un ecosistema de agua dulce normal. Un estudio canadiense sugirió el uso de plantas halófitas para ayudar a remediar la exposición a la sal dentro de los suelos y prevenir su infiltración en el agua subterránea. 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 altos usos de sal para evitar la infiltración en las fuentes de agua. Los resultados mostraron que cuando se analizó el suelo circundante, el 11% de los iones Cl y el 87% de los iones Na se retuvieron dentro de las capas superiores del suelo cuando había halófitos presentes. Esto muestra potencial en la prevención de la escorrentía de sal en las carreteras para 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. En lo que respecta a otras prácticas humanas dañinas como la minería, los conservacionistas y voluntarios están plantando especies de árboles y plantas nativas de los Apalaches en sitios utilizados anteriormente para actividades mineras. Se espera que el replantar 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 sobrevivieron, lo que parece prometedor para los esfuerzos de remediación mediante el uso de especies nativas.

Bibliografía

  1. ↑ a b c Kaushal, Sujay S .; Likens, Gene E .; Pace, Michael L .; Utz, Ryan M .; Haq, Shahan; Gorman, Julia; Grese, Melissa (8 de enero de 2018). "Síndrome de salinización de agua dulce a escala continental" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 115 (4): E574 – E583. Código bibliográfico : 2018PNAS..115E.574K . doi : 10.1073 / pnas.1711234115 . ISSN  0027-8424 . PMC  5789913 . PMID  29311318 .
  2. ^ a b "Salinización: una descripción general | Temas de ScienceDirect" . www.sciencedirect.com . Consultado el 13 de octubre de 2020 .
  3. ^ a b c d e f g h Cañedo-Argüelles, Miguel; Kefford, Ben; Schäfer, Ralf (21 de enero de 2019). "Sal en agua dulce: causas, efectos y perspectivas - introducción al tema" . Transacciones filosóficas de la Royal Society B: Ciencias biológicas . 374 (1764). doi : 10.1098 / rstb.2018.0002 . ISSN  0962-8436 . PMC  6283966 . PMID  30509904 .
  4. ^ Evans, DM; Villamagna, AM; Verde, MB; Campbell, JL (16 de agosto de 2018). "Orígenes de la salinización de la corriente en una cuenca hidrográfica de las tierras altas de Nueva Inglaterra" . Monitoreo y Evaluación Ambiental . 190 (9): 523. doi : 10.1007 / s10661-018-6802-4 . ISSN  1573-2959 . PMID  30116969 . S2CID  52022441 .
  5. ^ "Moore, J., RM Fanelli y AJ Sekellick (2020) Los datos de alta frecuencia revelan que las sales de deshielo impulsan la conductancia y el cloruro específicos elevados junto con las superaciones frecuentes y generalizadas de los criterios de vida acuática de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Para el cloruro en corrientes urbanas" . doi : 10.1021 / acs.est.9b04316.s001 . Cite journal requiere |journal=( ayuda )
  6. ^ Kefford, Ben J .; Marchant, Richard; Schäfer, Ralf B .; Metzeling, León; Dunlop, Jason E .; Choy, Satish C .; Goonan, Peter (enero de 2011). "La definición de riqueza de especies utilizada por las distribuciones de sensibilidad de especies se aproxima a los efectos observados de la salinidad en los macroinvertebrados de las corrientes" . Contaminación ambiental (Barking, Essex: 1987) . 159 (1): 302–310. doi : 10.1016 / j.envpol.2010.08.025 . ISSN  1873-6424 . PMID  20932614 .
  7. ^ Hassell, Kathryn L .; Kefford, Ben J .; Nugegoda, Dayanthi (octubre de 2006). "Tolerancias de salinidad crónica y subletal de tres insectos de agua dulce: Cloeon sp. Y Centroptilum sp. (Ephemeroptera: Baetidae) y Chironomus sp. (Diptera: Chironomidae)" . La Revista de Biología Experimental . 209 (Pt 20): 4024–4032. doi : 10.1242 / jeb.02457 . ISSN  0022-0949 . PMID  17023596 .
  8. ↑ Soucek, David John (1 de agosto de 2007). "El sulfato de sodio afecta la alimentación, la acción dinámica específica y la tasa de crecimiento en el bivalvo de agua dulce Corbicula fluminea" . Toxicología acuática (Amsterdam, Países Bajos) . 83 (4): 315–322. doi : 10.1016 / j.aquatox.2007.05.006 . ISSN  0166-445X . PMID  17590452 .
  9. ↑ Cañedo-Argüelles, Miguel; Sala, Miquel; Peixoto, Gabriela; Prat, Narcís; Faria, Melissa; Soares, Amadeu MVM; Barata, Carlos; Kefford, Ben (1 de enero de 2016). "¿Puede la salinidad desencadenar efectos en cascada en los arroyos? Un enfoque de mesocosmos" . La ciencia del medio ambiente total . 540 : 3-10. Código bibliográfico : 2016ScTEn.540 .... 3C . doi : 10.1016 / j.scitotenv.2015.03.039 . ISSN  1879-1026 . PMID  25818391 .
  10. ^ Chinathamby, Kavitha; Reina, Richard D .; Bailey, Paul CE; Lees, Belinda K. (2 de junio de 2006). "Efectos de la salinidad en la supervivencia, crecimiento y desarrollo de renacuajos de la rana arborícola marrón, Litoria ewingii" . Revista australiana de zoología . 54 (2): 97-105. doi : 10.1071 / ZO06006 . ISSN  1446-5698 .
  11. ^ Hintz, William D .; Mattes, Brian M .; Schuler, Matthew S .; Jones, Devin K .; Stoler, Aaron B .; Lind, Lovisa; Relyea, Rick A. (abril de 2017). "La salinización desencadena una cascada trófica en comunidades experimentales de agua dulce con diferentes longitudes de la cadena alimentaria" . Aplicaciones ecológicas . 27 (3): 833–844. doi : 10.1002 / eap.1487 . ISSN  1051-0761 . PMID  27992971 .
  12. ^ Herbert, Ellen R .; Boon, Paul; Burgin, Amy J .; Neubauer, Scott C .; Franklin, Rima B .; Ardón, Marcelo; Hopfensperger, Kristine N .; Lamers, Leon PM; Gell, Peter (2015). "Una perspectiva global sobre la salinización de los humedales: consecuencias ecológicas de una creciente amenaza para los humedales de agua dulce" . Ecosfera . 6 (10): art206. doi : 10.1890 / ES14-00534.1 . ISSN  2150-8925 .
  13. ^ "Agua dulce (lagos y ríos) y el ciclo del agua" . www.usgs.gov . Consultado el 8 de octubre de 2020 .
  14. ^ a b Chakraborty, Rishika; Khan, Khalid M .; Dibaba, Daniel T .; Khan, Md Alfazal; Ahmed Ali; Islam, Mohammad Zahirul (octubre de 2019). "Implicaciones para la salud de la salinidad del agua potable en las zonas costeras de Bangladesh" . Revista Internacional de Investigación Ambiental y Salud Pública . 16 (19): 3746. doi : 10.3390 / ijerph16193746 . ISSN  1661-7827 . PMC  6801928 . PMID  31590283 .
  15. ^ Akib Jabed, Maryland; Paul, Alak; Nath, Tapan Kumar (1 de marzo de 2020). "Percepción de la gente de los impactos de la salinidad del agua en la salud humana: un estudio de caso en la región costera del sureste de Bangladesh" . Exposición y salud . 12 (1): 41–50. doi : 10.1007 / s12403-018-0283-0 . ISSN  2451-9685 . S2CID  135105802 .
  16. ^ a b "Las vías fluviales más saladas están creando peligrosos 'cócteles químicos ' " . EurekAlert! . Consultado el 8 de octubre de 2020 .
  17. ^ a b Nación, La; Prospect, estadounidense; Noticias, High Country; Molienda; St, Pacífico; ard; http://twitter.com/TaraLohan , otros Es la editora de dos libros sobre la crisis mundial del agua (2019-01-23). "Más sal en nuestra agua está creando nuevos 'cócteles químicos' aterradores • The Revelator" . El Revelador . Consultado el 8 de octubre de 2020 .
  18. ^ Kaushal, SS (1 de enero de 2009), "Cloruro" , en Likens, Gene E. (ed.), Encyclopedia of Inland Waters , Oxford: Academic Press, págs. 23-29, ISBN 978-0-12-370626-3, consultado el 13 de octubre de 2020
  19. ^ a b c d Nielsen, DL; Brock, MA; Rees, GN; Baldwin, DS (2003). "Efectos del aumento de la salinidad en los ecosistemas de agua dulce en Australia" . Revista australiana de botánica . 51 (6): 655–665. doi : 10.1071 / bt02115 . ISSN  1444-9862 .
  20. ^ Loureiro, Cláudia; Pereira, Joana L .; Pedrosa, M. Arminda; Gonçalves, Fernando; Castro, Bruno B. (5 de agosto de 2013). "Resultado competitivo de microcosmos experimentales Daphnia-Simocephalus: salinidad versus efectos de prioridad" . PLOS ONE . 8 (8): e70572. Código Bibliográfico : 2013PLoSO ... 870572L . doi : 10.1371 / journal.pone.0070572 . ISSN  1932-6203 . PMC  3734296 . PMID  23940594 .
  21. ↑ a b Timpano, Anthony J .; Schoenholtz, Stephen H .; Soucek, David J .; Cremallera, Carl E. (2018). "Respuesta de la comunidad de macroinvertebrados bentónicos a la salinización en los arroyos de cabecera en Appalachia USA durante varios años". Indicadores ecológicos . 91 : 645–656. doi : 10.1016 / j.ecolind.2018.04.031 . ISSN  1470-160X .
  22. ^ Hoagstrom, Christopher (2009). "Causas e impactos de la salinización en el río bajo pesos". Investigación de Grandes Aviones . 19 : 27–44.
  23. ^ Hintz, William D .; Relyea, Rick A. (31 de julio de 2017). "Un paisaje salado de miedo: respuestas de los peces y el zooplancton a la salinización de agua dulce y el estrés depredador". Oecologia . 185 (1): 147-156. Bibcode : 2017Oecol.185..147H . doi : 10.1007 / s00442-017-3925-1 . ISSN  0029-8549 . PMID  28762176 . S2CID  23252719 .
  24. ^ Kaushal, SS; Groffman, PM; Likens, GE; Cinturón, KT; Pila, WP; Kelly, VR; Banda, LE; Fisher, GT (12 de septiembre de 2005). "De la portada: aumento de la salinización del agua dulce en el noreste de Estados Unidos" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 102 (38): 13517-13520. doi : 10.1073 / pnas.0506414102 . ISSN  0027-8424 . PMC  1224654 . PMID  16157871 .
  25. ↑ Cañedo-Argüelles, Miguel; Kefford, Ben; Schäfer, Ralf (21 de enero de 2019). "Sal en agua dulce: causas, efectos y perspectivas - introducción al tema" . Transacciones filosóficas de la Royal Society B: Ciencias biológicas . 374 (1764). doi : 10.1098 / rstb.2018.0002 . ISSN  0962-8436 . PMC  6283966 . PMID  30509904 .
  26. ↑ a b c Schuler, Matthew S .; Cañedo-Argüelles, Miguel; Hintz, William D .; Dyack, Brenda; Birk, Sebastian; Relyea, Rick A. (21 de enero de 2019). "Se necesitan regulaciones para proteger los ecosistemas de agua dulce de la salinización" . Transacciones filosóficas de la Royal Society B: Ciencias biológicas . 374 (1764): 20180019. doi : 10.1098 / rstb.2018.0019 . PMC  6283961 . PMID  30509918 .
  27. ↑ a b c Mann, Ellen (1 de octubre de 2019). Métodos de remediación y contaminación de suelos con sales de carreteras utilizando halófitas (tesis de tesis).
  28. ^ a b c "Recuperación de los Apalaches: un impulso para traer de vuelta los bosques nativos al país del carbón" . Yale E360 . Consultado el 23 de octubre de 2020 .