La contaminación del agua por nitratos significa el aumento gradual de las cantidades de nitratos observado desde el inicio del desarrollo de la agricultura intensiva después de la Segunda Guerra Mundial . Esta contaminación afecta hoy a todo el planeta. La contaminación del agua por nitratos es una contaminación de gran inercia debido a la lentitud y complejidad del ciclo del nitrógeno en los suelos.
Los nitratos se forman por las actividades bioquímicas de microorganismos o se añaden artificialmente a la litosfera y la biosfera en forma sintetizada químicamente . Los nitratos son muy solubles en agua. El aumento de la concentración de nitratos en las aguas superficiales y las aguas subterráneas se relaciona principalmente con el desarrollo de la agricultura intensiva de la segunda mitad del XX ° siglo. Los residuos urbanos, los vertidos de las plantas de tratamiento de aguas residuales y los efluentes industriales también son responsables de la contaminación por nitratos, pero estos últimos suelen limitarse a las afueras de las ciudades y se refieren principalmente a las aguas superficiales.
La agricultura es en gran parte responsable del aumento de nitratos a través del uso de fertilizantes ( amonitrato , urea , etc.) y el cultivo de leguminosas. Nitratos NO 3 - son un producto de la descomposición del nitrógeno por las bacterias. Los nitratos son estables en el suelo y pueden permanecer allí durante mucho tiempo. La contaminación por nitratos es el resultado de un efecto acumulativo desde el inicio de la fertilización de los cultivos por la entrada masiva de enmiendas orgánicas ( estiércol , purines , residuos de cultivos, etc.) y fertilizantes minerales.
Gracias en particular al uso de lisímetros , diversos estudios realizados, entre otros, por el INRA han permitido estudiar el destino de los aportes de nitrógeno sintético en tierras agrícolas.
Los nitratos que no consumen las plantas son inicialmente lixiviados o absorbidos por la biomasa del suelo. La materia orgánica que constituye la biomasa se mineraliza gradualmente y luego se nitrifica, por lo que los nitratos se liberan en la solución del suelo . El nitrógeno puede entrar en compartimentos orgánicos que son más estables que la biomasa, que pueden liberar nitratos por mineralización mediante bacterias nitrificantes en escalas de tiempo muy variables. La actividad de estas bacterias depende de la temperatura pero puede tener lugar durante todo el año. Estos ciclos son muy largos y un solo suministro de nitrógeno puede resultar en la producción de nitratos durante muchos años. Así, los aportes repetidos de fertilizantes se acumulan, enriquecen los distintos compartimentos de materia orgánica del suelo y aumentan la contaminación. El ciclo del nitrógeno en el suelo es un proceso complejo que involucra muchos factores. Se asume a largo plazo que se alcanza un equilibrio, pero no está claramente establecido hasta qué nivel de concentración de nitratos se enriquecerán las aguas subterráneas antes de alcanzar este equilibrio. En ciertas regiones agrícolas, como las regiones calcáreas de la cuenca de París, la lentitud de la progresión de los nitratos hacia el nivel freático se ve agravada por la naturaleza del subsuelo. La evolución de la contaminación por nitratos es un sistema que presenta una inercia muy grande y es difícil medir los efectos de las políticas de protección del agua a corto plazo.
Los nitratos se difunden gradualmente en las reservas de agua planetarias. Por ejemplo, las concentraciones de nitratos en los helados de Groenlandia se han triplicado desde 1750 .
El agua superficial puede estar contaminada por escorrentías, descargas, por ejemplo, de una planta de tratamiento o indirectamente por aguas subterráneas. La contaminación del agua superficial con nitratos generalmente conduce a una eutrofización significativa de estas aguas por el desarrollo de biomasa. Las mareas verdes en Bretaña directamente relacionadas con las fugas de nitratos son un ejemplo sorprendente.
La cantidad de nitratos en el agua subterránea está directamente relacionada con la cantidad de fertilizante nitrogenado que se aplica a las superficies agrícolas ubicadas por encima del agua subterránea. Los acuíferos con fuerte recarga de agua (afloramiento del acuífero), correlacionados con fuertes cargas de nitrógeno esparcidas sobre el suelo, tienen las concentraciones más altas de nitratos. En general, la concentración de nitratos tiende a disminuir con la profundidad del suelo, trazando con precisión la evolución creciente de los insumos de fertilizantes desde sus inicios hasta la actualidad. A largo plazo, las concentraciones de nitrato siguen siendo altas en los acuíferos poco profundos debido a los continuos aportes de fertilizantes nitrogenados procedentes de la agricultura.
La vulnerabilidad de un nivel freático a los nitratos depende de las propiedades del suelo, en particular de su permeabilidad, así como de las propiedades del acuífero (variación en la altura del nivel freático, tasa de recarga, tasa de percolación , etc. ).
La norma para el agua potable establece la concentración máxima de nitrato en 50 mg / l . En Francia, las cantidades medias de nitratos en las aguas subterráneas eran de alrededor de 53 mg / l en 1998 y la tendencia fue claramente lineal en aumento desde la década de 1950 . El consumo de agua fuertemente contaminada con nitratos puede provocar diversos problemas de salud: metahemoglobinemia , cáncer gástrico , bocio , malformaciones congénitas , hipertensión , etc. .
El agua contaminada con nitratos debe tratarse antes de poder beberla. Los tratamientos químicos y bacterianos para eliminar los nitratos son costosos incluso para los países desarrollados. Estos tratamientos se llevan a cabo, por ejemplo, con resinas de intercambio iónico ( cloruro / nitrato).
Los agricultores han aprendido a controlar las aplicaciones de fertilizantes para reducir las pérdidas. En 1998 , las pérdidas se estimaron en alrededor del 11,5 % de la cantidad total de fertilizante nitrogenado utilizado en Francia. El control de pérdidas no se puede mejorar. Se utilizan varias técnicas para fijar nitrógeno en el suelo, especialmente en invierno para evitar la lixiviación de nitrógeno (ver CIPAN ).
Los humedales tienen una gran capacidad de retención de nitratos en las aguas superficiales eutróficas .
El papel de las bacterias desnitrificantes en la descontaminación de los nitratos es fundamental. Estas bacterias consumen en ambiente anaeróbico el oxígeno contenido en el ion nitrato NO 3 - y liberan nitrógeno en forma gaseosa, dinitrógeno N 2 y óxido nitroso N 2 O. Es posible mejorar la eficiencia de estas bacterias agregando carbono en la forma de alcoholes, por ejemplo.
El desarrollo de variedades de plantas o bacterias simbióticas transgénicas capaces de fijar nitrógeno atmosférico como las leguminosas eliminaría por completo la necesidad de fertilizantes nitrogenados. Sin embargo, aún existe la necesidad de un canal para la eliminación de lodos o purines de depuradora , entre otros.
Debido a la gran inercia de la contaminación por nitratos, incluso con el cese completo de los aportes de nitrógeno, las concentraciones de nitratos probablemente tardarían muchos años en disminuir significativamente.