EUTROFIZACIÓN CAUSADA POR PISCIFACTORIAS CONTINENTALES: UN CASO DE ESTUDIO EN EL RÍO TAJUÑA (GUADALAJARA, ESPAÑA)

Camargo, J. A., Gonzalo, C. y Alonso, A.

(julio.camargo@uah.es; cristina.gonzalo@uah.es; alvaro.alonso@uah.es)Departamento de Ecología, Universidad de Alcalá, Alcalá de Henares (Madrid), España

Resumen: En este estudio se examina la eutrofización causada por el vertido de una piscifactoría de truchas situada en la cabecera del río Ta-juña (provincia de Guadalajara, España central). Los muestreos de campo se realizaron durante el invierno y el verano del año 2006, y durantela primavera del año 2007. En las estaciones de muestreo situadas a unos 100 y 1.000 metros río abajo de la piscifactoría, las concentracio-nes de los nutrientes inorgánicos (amoniaco, nitrito, nitrato y fosfato) aumentaron significativamente con respecto a los valores medidos en laestación control situada aguas arriba de la piscifactoría. Además, la comunidad de los macrófitos acuáticos aumentó su abundancia aguas abajode la piscifactoría, debido principalmente al incremento en el porcentaje de cobertura de macroalgas y musgos. Es concluido que los vertidosde las piscifactorías continentales pueden causar una eutrofización significativa en los ríos receptores si su depuración no es adecuada y sufi-ciente. Consideramos que estas piscifactorías deberían sustituir su tradicional método de producción por tecnologías más modernas que per-mitan un uso más eficiente y sostenible de los recursos hídricos, así como una mejor depuración de sus aguas residuales.

Palabras clave: vertido, piscifactoría continental, eutrofización, río Tajuña

1. INTRODUCCIÓN

Los vertidos de las piscifactorías continentales pueden contener tres tipos de contaminantes (Alabaster, 1982; Jones, 1990; Boaventura y col.,1997): (1) bacterias patógenas, virus y parásitos; (2) productos farmacéuticos y desinfectantes; (3) residuos de comida, heces y otros com-puestos derivados del metabolismo (amoniaco, principalmente). Este último tipo es con diferencia el más importante, sobre todo cuando parala alimentación de los peces se usan piensos compuestos secos (Alabaster, 1982; Jones, 1990; Boaventura y col., 1997).

Como resultado de la contaminación producida por las piscifactorías continentales, una serie de alteraciones fisicoquímicas y biológicas pue-den producirse río abajo de sus vertidos. Por ejemplo, un aumento de la concentración de los nutrientes nitrogenados y fosfatados, así comode los sólidos en suspensión, una disminución de la concentración del oxígeno disuelto, y una sedimentación de los sólidos en suspensiónsobre el lecho fluvial (Alabaster, 1982; Jones, 1990; Camargo, 1992, 1994; Boaventura y col., 1997; Nordvarg y Johansson, 2002; Bartoli y col.,2007; Simões y col., 2008; Ruiz-Zarzuela y col., 2009). Además, este enriquecimiento en nutrientes puede inducir un aumento de la abundan-cia de los productores primarios (Carr y Goulder, 1990; Villanueva y col., 2000; Daniel y col., 2005).

En España existen actualmente más de 200 piscifactorías continentales que, con una producción anual media de unas 21.000 toneladas depeces, representan una contribución importante a la industria española de la acuicultura (Fundación OESA, 2009). Muchas de estas piscifac-torías se encuentran situadas en los tramos altos de los ríos debido a la buena calidad físico-química de sus aguas. A pesar del impacto am-biental que pueden causar sus vertidos sobre las características ecológicas de los ríos receptores, muy pocas investigaciones al respecto se hanllevado a cabo. En este sentido, el objetivo fundamental de nuestro estudio ha sido examinar el proceso de eutrofización y el potencial impactoecológico causado por el vertido de una piscifactoría representativa del centro de España.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1. Área de estudio

Los estudios de campo se llevaron a cabo en el tramo alto del río Tajuña (provincia de Guadalajara, España central). El sustrato del cauce deeste río está formado básicamente por rocas y piedras calcáreas, lo que induce que las aguas presenten una dureza alta con elevado conte-nido iónico. La anchura del cauce en este tramo alto del río Tajuña puede variar entre dos y tres metros.

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A unos trece kilómetros del nacimiento del río Tajuña, se encuentra una piscifactoría de truchas arco iris (Oncorhynchus mykiss). Como alimentopara los peces se usa principalmente piensos compuestos secos. El tratamiento de las aguas residuales consiste básicamente en un estanquede sedimentación donde se van acumulando los residuos orgánicos derivados de los estanques de producción o engorde (Figura 1). Este tra-tamiento de las aguas residuales se realiza sin aireación artificial y sin añadir ningún compuesto químico.

Para este trabajo se han tenido en cuenta tres estaciones de muestreo: la primera (E-1), situada aguas arriba de la piscifactoría, fue usada comouna estación control o de referencia; las estaciones segunda (E-2) y tercera (E-3) se situaron aguas abajo del vertido de la piscifactoría, a unos100 y 1.000 metros, respectivamente. No se seleccionaron otras estaciones más alejadas río abajo del vertido de la piscifactoría debido a laproximidad del pueblo de Anguita y su efluente de aguas residuales.

2.2. Muestreo y análisis de los nutrientes en las aguas del río Tajuña

Diferentes campañas de muestreo se llevaron a cabo durante el invierno y el verano del año 2006, y durante la primavera del año 2007. Se to-maron muestras de agua en cada estación de muestreo usando recipientes de plástico (polietileno), refrigeradas a baja temperatura (1-4º C),y transportadas al laboratorio dentro de las primeras 24 horas.

Ya en el laboratorio, cada muestra de agua era filtrada a través de un filtro de acetato de celulosa de 0,45 µm, y subsecuentemente cada fil-trado era usado para determinar la concentración de los nutrientes inorgánicos (N-NH4, N-NO2, N-NO3 y P-PO4) por medio de técnicas espec-trofotométricas estandarizadas (American Public Health Association, 1992; Wetzel y Likens, 2000).

2.3. Muestreo y análisis de la comunidad de macrófitos acuáticos

La comunidad de macrófitos acuáticos se muestreó también durante el invierno y el verano del año 2006, y durante la primavera del año 2007.Un área de unos 100 m2 fue seleccionada en cada estación de muestreo, y el porcentaje de cobertura fue estimado para los diferentes ma-crófitos acuáticos.

Brevemente, en cada campaña de muestreo, tres transectos fueron realizados para cada estación de muestreo, examinando la cobertura exis-tente en tres cuadrados de muestreo (45 x 45 cm) por transecto (Hauer y Lamberti, 1996). Para la identificación de los macrófitos se usaronlos trabajos de Cirujano y Medina (2002) y de Casas y col. (2006).

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Figura 1. Diagrama general de una piscifactoría continental española donde se muestran los estanques deproducción o engorde y el estanque de sedimentación.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Las concentraciones medias (expresadas en microgramos/litro) de los nutrientes inorgánicos en las aguas del río Tajuña de cada estación demuestreo, para el conjunto de todas las campañas de muestreo, son presentadas en la Tabla 1.

La concentración de amonio total (N-NH4) incrementó significativamente río abajo del vertido de la piscifactoría, hasta un orden de magnitudcon respecto a los valores medidos en la estación control o de referencia (Tabla 1). Las mayores concentraciones de N-NH4 se midieron en laestación E-2, con una clara tendencia a disminuir a medida que la distancia a la piscifactoría aumentó (Tabla 1). Esta disminución en la con-centración de nitrógeno amoniacal fue seguramente debida a su asimilación por los productores primarios, pero también a su oxidación (nitri-ficación) y conversión a nitritos y nitratos.

La concentración de nitritos (N-NO2) incrementó significativamente río abajo del vertido de la piscifactoría, hasta cuatro veces con respecto alos valores medidos en la estación control (Tabla 1). Las mayores concentraciones de N-NO2 se midieron en la estación E-3 (Tabla 1). Este au-mento en la concentración de los nitritos con la distancia a la piscifactoría fue debida fundamentalmente a la oxidación del nitrógeno amo-niacal.

La concentración de nitratos (N-NO3) incrementó significativamente río abajo del vertido de la piscifactoría, aunque proporcionalmente notanto como la concentración de los otros dos compuestos (N-NH4 y N-NO2) (Tabla 1). Las mayores concentraciones de N-NO2 se midieron enla estación E-3 (Tabla 1). Este aumento en la concentración de los nitratos con la distancia a la piscifactoría fue debida fundamentalmente ala oxidación del nitrógeno amoniacal.

La concentración de fosfatos inorgánicos (P-PO4) incrementó significativamente río abajo del vertido de la piscifactoría, más de siete veces conrespecto a los valores medidos en la estación control o de referencia (Tabla 1). Las mayores concentraciones de P-PO4 se midieron en la esta-ción E-2, con una clara tendencia a disminuir a medida que la distancia a la piscifactoría aumentó (Tabla 1). Esta disminución en la concen-tración de los fosfatos inorgánicos fue seguramente debida a su asimilación por los productores primarios, aunque también cierta precipitaciónde compuestos poco solubles pudiera ocurrir al reaccionar con cationes como Ca2+ y Mg2+.

Este incremento significativo en la concentración de los nutrientes inorgánicos (amonio total, nitritos, nitratos y fosfatos) aguas abajo del ver-tido de la piscifactoría era esperable ya que el tratamiento de sus aguas residuales consiste en un simple estanque de sedimentación, sin aire-ación artificial y sin la adición de ningún compuesto químico. Por lo demás, aumentos significativos en la concentración de los nutrientesnitrogenados y fosfatados parecen ser normales río abajo de las piscifactorías continentales que no realizan un tratamiento adecuado y sufi-ciente de sus aguas residuales (Camargo, 1992; Boaventura y col., 1997; Nordvarg y Johansson, 2002; Bartoli y col., 2007; Simões y col., 2008;Ruiz-Zarzuela y col., 2009).

Los porcentajes medios de cobertura de los macrófitos acuáticos (hidrófitos) en cada estación de muestreo, para el conjunto de todas las cam-pañas de muestreo, son presentados en la Tabla 2. Se diferencian en tres grandes grupos: (1) macroalgas (género Cladophora); (2) musgos (gé-nero Leptodictyum); (3) fanerógamas (géneros Apium, Lemna, Ranunculus, Verónica, etc.).

Este aumento significativo en la abundancia de los macrófitos acuáticos (macroalgas y musgos) era esperable como consecuencia del enri-quecimiento en nutrientes causado por el vertido de la piscifactoría. De hecho, un incremento significativo de la macroalga Cladophora es con-

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Tabla 1. Concentraciones medias (n=10) de los nutrientes inorgánicos (N-NH4, N-NO2, N-NO3 y P-PO4) medidas en las aguas del río Tajuña de cadaestación de muestreo (E-1, E-2 y E-3). Los asteriscos indican diferencias significativas (P<0,05; prueba de la t de Student) entre las estaciones

contaminadas (E-2 y E-3) y la estación control (E-1).

Tabla 2. Porcentajes medios (n=9) de cobertura de los macrófitos acuáticos en cada estación de muestreo (E-1, E-2 y E-3). Los asteriscos indicandiferencias significativas (P<0,05; prueba de la t de Student) entre las estaciones contaminadas (E-2 y E-3) y la estación control (E-1).

siderado un buen indicador biológico de procesos de eutrofización (Suárez y col., 2005; Moreno y col., 2006). No obstante, el incremento sig-nificativo en la abundancia de los musgos acuáticos (género Leptodictyum) encontrado por nosotros en este estudio resulta algo sorprendentepor cuanto una mayor abundancia de musgos suele ser indicadora de aguas poco contaminadas (Suárez y col., 2005; Moreno y col., 2006).Por otra parte, un aumento de la abundancia de los productores primarios ya ha sido observado en otros ríos receptores de vertidos de pisci-factorías (Carr y Goulder, 1990; Villanueva y col., 2000; Daniel y col., 2005).

Los vertidos de las piscifactorías continentales, además de ser responsables directos de procesos de eutrofización en los ríos receptores, pue-den originar procesos de toxicidad (agudos o crónicos) sobre los animales acuáticos debido a sus elevados niveles de compuestos de nitrógenoinorgánico (Camargo y Alonso, 2006). Así, diferentes criterios de calidad (o niveles máximos permisibles) han sido propuestos para proteger alas especies de animales acuáticos más sensibles a la toxicidad de los compuestos de nitrógeno inorgánico. En el caso del amoniaco no ioni-zado (cuya concentración depende del pH y la temperatura del agua, y es un porcentaje relativamente pequeño de la concentración de amo-nio total; ver Camargo y Alonso, 2006), los niveles máximos recomendados varían dentro de los rangos 0,05-0,35 mg N-NH3/l para exposicionesde corta duración y 0,01-0,02 mg N-NH3/l para exposiciones de larga duración (US Environmental Protection Agency, 1986, 1999; Constabley col., 2003; Alonso, 2005). En el caso de los nitritos, los niveles máximos recomendados varían dentro del rango 0,08-0,35 mg N-NO2/l paraexposiciones de corta duración (Alonso, 2005). En el caso de los nitratos, los niveles máximos recomendados pueden variar dentro del rango2,9-3,6 mg N-NO3/l para exposiciones crónicas (Canadian Council of Ministers of the Environment, 2003). Más recientemente, Camargo y col.(2005) han propuesto un nivel máximo más restrictivo de 2,0 mg N-NO3/l para exposiciones de larga duración.

4. CONCLUSIONES Y PROPUESTAS DE FUTURO

Parece evidente que, en nuestro caso de estudio, el tratamiento de las aguas residuales de la piscifactoría resultó ser insuficiente para preve-nir el proceso de eutrofización desarrollado en el río Tajuña aguas debajo del vertido. Es más, debido a que el tratamiento de las aguas resi-duales de las piscifactorías continentales españolas consiste básicamente en un estanque de sedimentación para que se depositen los residuosorgánicos (Figura 1), la presencia de elevadas cantidades de compuestos nitrogenados y fosfatados inorgánicos en los vertidos de estas pisci-factorías parece ser inevitable. Por consiguiente, podemos concluir que los vertidos de las piscifactorías continentales pueden causar una eu-trofización significativa en los ríos receptores debido a que su depuración no es adecuada y suficiente. En este sentido, y con la intención dereducir el impacto ambiental causado por los vertidos de las piscifactorías continentales en los ríos receptores, consideramos que estas pisci-factorías deberían sustituir su tradicional método de producción, basado en la toma directa y constante de agua de los ríos (método del flujocontinuo), por tecnologías más modernas que permitan un uso más eficiente y sostenible de los recursos hídricos, así como una mejor depu-ración de sus aguas residuales.

Una alternativa razonable de futuro pueden ser los sistemas de recirculación, los cuales garantizan una buena calidad del agua para el man-tenimiento y crecimiento de los peces, al mismo tiempo que requieren una cantidad de agua nueva mucho menor (Crab y col., 2007; Seginery col., 2008; Roque d’Orbcastel y col., 2009; Mirzoyan y col., 2010). Estos sistemas de recirculación funcionan para mantener los parámetrosde calidad del agua (temperatura, oxígeno disuelto, nitrógeno amoniacal, pH, etc.) dentro de unos valores aceptables y necesarios medioam-bientalmente. Sin embargo, los actuales sistemas de recirculación usados en acuicultura deben ser implementados y mejorados en todo lo po-sible para así reducir al mínimo los niveles de nitritos, nitratos y fosfatos que se generan dentro de ellos. Estos nutrientes inorgánicos son causadirecta de procesos de eutrofización en los ecosistemas acuáticos. Además, concentraciones relativamente bajas de nitritos y nitratos puedencausar procesos de toxicidad en los animales acuáticos, especialmente en los peces salmónidos que muestran una elevada sensibilidad (Ca-margo y Alonso, 2006).

Agradecimientos

Agradecemos a Alma Jiménez su ayuda en los análisis fisicoquímicos. También agradecemos al Dr. Santos Cirujano y a Katia Cezón (Real Jardín Botánico deMadrid, Consejo Superior de Investigaciones Científicas) su asistencia durante la identificación de los macrófitos acuáticos. Fondos para esta investigación fue-ron obtenidos a través de un acuerdo de colaboración entre IberCaja (Obra Social y Cultural) y la Universidad de Alcalá. En la actualidad, el Dr. Álvaro AlonsoFernández tiene un contrato de investigación Juan de la Cierva (Ministerio de Ciencia e Innovación), y Cristina Gonzalo Gómez tiene una beca/contrato pre-doctoral FPU (Ministerio de Educación).

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