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Contaminación y Landforms Físicos: Erosión, Sedimentación y Contaminación
Las formas de tierra físicas no están estáticas. Desarrollan a través de procesos naturales como la erosión, sedimentación y meteorología química. Sin embargo, la actividad humana ha introducido una nueva variable poderosa: contaminación. Los contaminantes de las operaciones industriales, la agricultura y los centros urbanos ahora interactúan con procesos geológicos de manera que puedan acelerar el cambio de paisaje, degradar la calidad del suelo y del agua, y crear riesgos ambientales a largo plazo.
Cuando los contaminantes entran en un entorno, raramente permanecen contenidos. Se mueven por el aire, el agua y el suelo, perturbando los ciclos naturales que forman montañas, valles fluviales, deltas, costas y llanuras. Los efectos pueden ser dramáticos, como la erosión rápida de una ladera deforestada, o gradual, como la lenta acumulación de metales pesados en una llanura de inundación.
Erosión y contaminación
La erosión es el proceso natural por el cual el suelo, el roca y el sedimento se desgastan y transportan por el viento, el agua o el hielo. Mientras la erosión es una parte normal de la evolución del paisaje, la contaminación puede acelerarla dramáticamente. El mecanismo primario es la eliminación o degradación de la cubierta vegetal, que normalmente ancla el suelo en su lugar y reduce el impacto de los goteros y viento.
Cómo la contaminación acelera la erosión
Las emisiones industriales, como el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno, pueden caer como lluvia ácida. La lluvia ácida daña los nutrientes esenciales del suelo y daña el follaje de plantas, reduciendo la densidad y la salud de la vegetación. Los sistemas de raíces debilitados proporcionan menos apoyo estructural para el suelo, facilitando que el agua y el viento lleven el suelo.
La contaminación química procedente de la agricultura, incluyendo el nitrógeno de alta concentración y el escorrentamiento de fósforo, también puede promover indirectamente la erosión. Los nutrientes excesivos provocan floraciones de algas en los cuerpos de agua, pero en la tierra pueden alterar la química del suelo, matando microorganismos beneficiosos y reduciendo la estructura del suelo.
Casos de estudio de la erosión inducida por la contaminación
Un ejemplo bien documentado es la erosión de las laderas que rodean las operaciones de minería a cielo abierto. La minería libera metales pesados y drenaje ácido que contaminan el suelo y matan la vegetación. En la región de los Estados Unidos, la extracción de la montaña ha despojado bosques y dejado vastas zonas de roca desnuda y despojo. Estas zonas experimentan tasas de erosión significativamente mayores que las tierras forestales sin perturbadas, lo que conducen a los arroyos y a los bosques.
La urbanización también impulsa la erosión a través de la contaminación de otro tipo. Superficies inmersas, como carreteras y estacionamientos, acumulan contaminantes como el aceite, metales pesados y sal de carretera. Cuando la lluvia cae, estos contaminantes se lavan rápidamente en los drenajes de tormenta y las vías fluviales naturales.El aumento del volumen y velocidad de los escorrentadores de aguas fluviales y los fondos fluviales, causando la erosión bancaria que puede en los canales y alterar las dinámicas.
La erosión costera también se ve agravada por la contaminación. Derrames de petróleo recubren las costas y matan hierbas de pantano salado que atrapan sedimentos y ondas de amortiguación. Después del derrame de petróleo de Deepwater Horizon en el Golfo de México, los investigadores documentaron la erosión acelerada de los bordes de pantano en zonas aceitosas en comparación con los sitios sin peligro, porque el petróleo mató los sistemas de raíz que mantenían el suelo.
Sedimentación y su desintegración
La sedimentación es el proceso por el cual los materiales erosionados se instalan en un medio de transporte, como agua o viento, y se acumulan para formar nuevas formas de tierra. Deltas, aficionados aluviales, llanuras de inundación y llanuras costeras se construyen por sedimentación en el tiempo geológico. La contaminación interrumpe este proceso de dos maneras principales: introduciendo exceso de sedimento y contaminando el sedimento en sí.
Efecto urbano y sedimento carga
El escorrentía urbana hace más que contaminadores; también transporta grandes volúmenes de sedimentos de los sitios de construcción, bancos de carreteras erosionados y suelos expuestos en parques y patios. Este exceso de sedimentos, a menudo llamado "contaminación del sedimento", es el contaminante más común por volumen en muchas vías de agua. Una vez en ríos y arroyos, se establece en zonas de bajo consumo como piscinas, detrás de los canales de inundaciones, y aumento de los canales del sedimento.
La contaminación por sedimentos también perjudica la vida acuática cubriendo gravamientos deslumbrantes, reduciendo la penetración de la luz y asfixiando organismos bentónicos. Agencia de Protección Ambiental (EPA) identifica el sedimento como una causa principal de deterioro en los ríos y lagos de los Estados Unidos.
El impacto en los Deltas y los llanuras de Floodplains
Los Deltas son particularmente sensibles a los cambios de sedimentación impulsados por la contaminación. Los Deltas forman donde los ríos depositan sedimentos al entrar en un cuerpo permanente de agua como un lago o un océano. Este sedimento es rico en nutrientes que sostienen los humedales y la agricultura. Sin embargo, cuando la contaminación de aguas arriba introduce sedimentos finos contaminados con metales pesados o contaminantes orgánicos persistentes, el delta se convierte en un sumidero para toxinas en lugar que no es fuente de fertilidad.
Por ejemplo, el Delta del Río Mississippi recibe sedimentos de una vasta cuenca de drenaje que incluye zonas industriales, regiones agrícolas y centros urbanos. El sedimento que alcanza el delta a menudo transporta residuos de pesticidas, fertilizantes y productos químicos industriales. Estos contaminantes se acumulan en suelos delta y humedales, afectando el crecimiento de plantas y la reproducción de animales silvestres.
Durante las inundaciones, los ríos se desbordan y depositan sedimentos finos en el diluvio. Este proceso natural construye tierras agrícolas fértiles. Sin embargo, cuando se contamina ese sedimento, todo el diluvio se convierte en un lugar contaminado. En los Países Bajos, por ejemplo, décadas de descarga industrial en el río Rin causaron metales pesados para acumularse en suelos de llanura inundable.
Contamination of Landforms
La contaminación ocurre cuando los contaminantes se depositan en una forma de tierra o se introducen en ella, alterando sus propiedades físicas y químicas. Los contaminantes pueden provenir de fuentes puntuales, como una tubería de descarga de fábrica o fuentes no puntuadas, como el desvío agrícola. Con el tiempo, la contaminación puede cambiar la estabilidad, la fertilidad y la función ecológica de una forma de tierra.
Metales pesados y degradación del suelo
Los metales pesados, incluyendo plomo, cadmio, mercurio y arsénico, son uno de los contaminantes más persistentes en los suelos. Vienen de la minería, fundición, desperdicios industriales, y uso histórico de la gasolina y la pintura plomo. Una vez en el suelo, metales pesados se unen a la arcilla y la materia orgánica, pero no se degradan. Pueden permanecer en el suelo durante décadas o siglos, afectando el crecimiento de la planta y entrando en la cadena alimentaria.
La contaminación de metales pesados también cambia las propiedades físicas del suelo. Altas concentraciones de metales pueden inhibir la actividad de bacterias y hongos del suelo que descomponen la materia orgánica y forman agregados del suelo. Sin estos microorganismos, la estructura del suelo se deteriora, reduciendo la porosidad, la infiltración del agua y la penetración de la raíz. El suelo se vuelve más compacto y menos fértil, y puede convertirse en hidrofóbicobicos o repelentes, lo cual aumenta la fugaz.
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS)], la exposición a largo plazo a suelos y agua contaminados por arsénico es un importante problema de salud pública que afecta a millones de personas en todo el mundo. En Bangladesh y Bengala Occidental, la contaminación arsénica natural e industrial de suelos aluviales ha creado una crisis de salud que también deprime la productividad agrícola y los valores de la tierra.
Estabilidad de residuos industriales y de usos terrestres
Los residuos industriales pueden alterar físicamente las formas de tierra cambiando su capacidad de carga o creando formas de tierra peligrosas de forma vertical. Los apilamientos de las operaciones mineras, por ejemplo, son colinas artificiales de roca aplastada mezcladas con productos químicos de proceso. Estas pilas son a menudo inestables y propensas a la erosión, falla de pendiente y colapso catastrófico.
Los vertederos también crean formas artificiales. Los vertederos modernos se han diseñado para aislar los desechos, pero los vertederos antiguos a menudo no están alineados y se les permite lixiviar en el suelo subyacente y las aguas subterráneas. El plomo es un líquido altamente contaminado que puede contener metales pesados, disolventes, patógenos y subproductos de descomposición.
Productos Químicos y Efectos a largo plazo
La agricultura depende del suelo como recurso vivo, pero el uso intensivo de fertilizantes sintéticos, pesticidas y herbicidas puede degradar ese recurso con el tiempo. Exceso de nitrógeno de la escorrentía de fertilizantes causa acidificación del suelo, que libera iones de aluminio que son tóxicos para las raíces de plantas. El suelo ácido también es más propenso a la erosión porque tiene un contenido de materia orgánica más bajo y una agregación más débil.
Los pesticidas y herbicidas pueden persistir en suelo durante años, matando insectos beneficiosos, gusanos de tierra y microbios. Esta contaminación biológica reduce la tasa de descomposición de materia orgánica, que es esencial para mantener la estructura del suelo y el ciclismo de nutrientes. A medida que el suelo pierde su salud biológica, su estructura física se degrada, lo que conduce a la compactación, el crujiente y el aumento de la escorrentía.
La salinización es otra forma de contaminación vinculada al riego y el uso de fertilizantes. Las sal se acumulan en el suelo cuando el agua de riego se evapora, dejando atrás los minerales disueltos. Los niveles altos de sal hacen que las partículas de arcilla se floculan, o se aglomeren, de manera que destruyen la estructura del suelo. El suelo se vuelve duro e impermeable cuando seca, y es inestable cuando se moja.
El ciclo interconectado de contaminación y cambio de forma terrestre
La erosión, la sedimentación y la contaminación no son fenómenos separados; forman un circuito de retroalimentación. La contaminación debilita la vegetación y la estructura del suelo, acelerando la erosión. El sedimento erosionado transporta contaminantes a ríos y zonas desposeídas, donde acumula y contamina llanuras de inundación, deltas y estuarios. Estos sedimentos contaminados aún más degradan la vida vegetal y animal, reduciendo la cobertura vegetal futura y haciendo el paisaje aún más vulnerable a la ero.
Este ciclo tiene implicaciones significativas para el cambio climático. A medida que la erosión elimina el topsil, el carbono almacenado en ese suelo se libera en la atmósfera como dióxido de carbono. Los sedimentos contaminados que se depositan en depósitos reducen la capacidad de almacenamiento de agua y aumentan el riesgo de inundaciones. La pérdida de suelo fértil reduce la productividad agrícola, obligando a los agricultores a utilizar más insumos químicos, lo que empeora el ciclo de contaminación.
En las zonas costeras, el ciclo es particularmente agudo. La contaminación procedente de fuentes terrestres fluye hacia el océano y daña las costas y los arrecifes de coral, que son barreras naturales contra la erosión. A medida que mueren estos ecosistemas, las costas se exponen más a la acción de las olas y a las olas, acelerando la erosión costera. El material erosionado, si está contaminado, se instala en entornos cercanos, más degrada la calidad del hábitat.
Mitigation and Remediation Strategies
Para hacer frente al cambio de las formas de tierra impulsada por la contaminación se requiere una combinación de control de fuentes, remediación y restauración. El control de fuentes significa reducir la cantidad de contaminantes que entran en el medio ambiente en primer lugar, lo que incluye normas más estrictas sobre descargas industriales, una mejor gestión de las aguas de tormenta en las zonas urbanas, y la adopción de prácticas agrícolas sostenibles como la aplicación de fertilizantes de precisión y las tiras de amortiguación para capturar a la agricultura.
La rehabilitación de las formas contaminadas puede tomar muchas formas. Para la contaminación de metales pesados, técnicas como lavado de suelos, fitoremediación e inmovilización con enmiendas como el biocar o cal pueden reducir la biodisponibilidad y restaurar algunas funciones del suelo. En casos de contaminación grave, la excavación y la eliminación del suelo contaminado pueden ser necesarios, aunque esto es costoso y simplemente transfiere el problema en otras partes.
La revitalización de las formas de tierra propensas a la erosión se centra en la reestablecimiento de la vegetación. La revegetación con especies nativas que se adaptan al clima local y las condiciones del suelo ayuda a estabilizar las pendientes y reducir las tasas de erosión. En las zonas costeras, la restauración de las marismas de sal y manglares puede atrapar sedimentos, estabilizar las costas y absorber la energía de las ondas.
La gestión del sedimento en los ríos y los embalses requiere equilibrar la necesidad de control de inundaciones y suministro de agua limpia con el régimen de transporte de sedimentos naturales. La eliminación de las presas se reconoce cada vez más como una forma de restaurar el flujo de sedimentos naturales a los deltas y llanuras de inundación. La eliminación de la presa Elwha en el estado de Washington permitió que se liberaran décadas de sedimento atrapado, reconstruyendo el del des y restaurando hábitat.
Conclusión
La contaminación no es sólo un problema para la calidad del aire y del agua; es un profundo conductor del cambio físico del paisaje. Acelerando la erosión, alterando los patrones de sedimentación, contaminando suelos y sedimentos, los contaminantes hechos humanos alteran la forma y función misma de la superficie de la tierra. Desde las colinas acidificadas de las regiones mineras hasta las llanuras de inundación arsénicas del Asia meridional, las huellas digitales de la contaminación son visibles en el paisaje.