Tesis doctoral de Juan Jose Martínez Bastida
Los modelos de agricultura intensiva, desarrollados con el fin de resolver la creciente demanda de alimentos en un escenario de incremento progresivo de la población mundial, han desencadenado una serie de procesos nocivos para el medio ambiente, cuyos efectos se manifiestan a escala local, regional, nacional y global. Uno de los procesos más comunes de degradación ambiental derivados de las malas prácticas agrícolas es la contaminación difusa por nitrato de los recursos hídricos subterráneos. En la actualidad, esta problemática está despertando una creciente preocupación en gran parte de la población mundial, por cuanto afecta a la calidad de las aguas para el consumo humano, contribuye a la degradación de los ecosistemas acuáticos (las aguas subterráneas constituyen el caudal de base de muchos ríos, favoreciendo el desarrollo de procesos de eutrofización), e implica una difícil recuperación de los acuíferos una vez han sido contaminados. En europa, la norma que regula la reducción y prevención de los procesos de contaminación por nitrato de origen agrario de las masas de agua es la directiva de nitratos (directiva 91/676/cee), si bien la directiva marco del agua y la directiva de aguas subterráneas la complementan y desarrollan. En la directiva de nitratos se define como zona vulnerable aquella superficie donde se dan procesos de escorrentía o filtración que pueden originar contaminación de las aguas por nitrato, fijándose en 50 mg l-1 de nitrato el límite admisible. Si bien es pronto para determinar si las medidas en curso cumplen con el efecto deseado, por el momento, la aplicación de la directiva de nitratos ha dado lugar a unos resultados muy limitados debido, entre otras cosas, a la dificultad para abordar los procesos de contaminación difusa, a la carencia de criterios comunes para abordar las directrices que establece la directiva, a la escasa coordinación entre las distintas administraciones competentes en la gestión de los recursos hídricos y a la frecuente falta de eficiencia en la trasferencia tecnológica en el ámbito agrario. la descripción de los procesos de contaminación por nitrógeno en las aguas subterráneas de la comunidad de Madrid constituye un reto importante, dado el alto grado de complejidad que implica abordar el estudio de una región tan altamente antropizada, con una intensa actividad urbana e industrial, e importantes áreas de su territorio dedicadas a la agricultura de regadío y secano. Así, los objetivos principales de esta tesis doctoral se centran en describir los procesos de contaminación difusa por nitrógeno en los recursos hídricos subterráneos de la comunidad de Madrid y su entorno (acuíferos del cretácico, del terciario y del cuaternario), y evaluar metodologías que permitan una identificación y designación más precisa de zonas vulnerables a la contaminación por nitrato en la comunidad de Madrid, a escala regional. Para ello, se ha evaluado la idoneidad de algunos índices paramétricos ya existentes, como los de vulnerabilidad intrínseca y vulnerabilidad específica de las aguas subterráneas a la contaminación por nitrato (drastic, god y cd), y se ha desarrollado un nuevo índice de vulnerabilidad específica (índice nv), con la intención de mejorar los resultados de los anteriores. La aproximación multidisciplinar basada en los índices de vulnerabilidad se ha complementado con la aplicación de métodos estadísticos multivariantes. Se han utilizado como unidades básicas de análisis la cuenca hidrológica y la totalidad de cada masa de agua, con independencia de las fronteras administrativas entre territorios. Otro de los objetivos de esta tesis doctoral ha sido la validación de la tecnología del lisímetro capilar pasivo de gee para la medida directa y en continuo del drenaje y para la cuantificación de los procesos de lixiviación de nitrógeno en condiciones reales de campo. Se trata de una contribución con la que se pretende abrir paso a la implantación de instrumentación de campo novedosa que nos permitan interpretar con mayor precisión las interacciones entre la zona no saturada y la zona saturada en los proceso de lixiciación, a escala local. Para ello, se ha evaluado la idoneidad del lisímetro capilar pasivo de gee en diferentes suelos aluviales (territorios intrínsicamente muy vulnerables), evaluando diferentes sistemas de instalación del dispositivo. los resultados de los trabajos de investigación revelan la existencia de contaminación difusa por nitrógeno en los acuíferos del terciario y del cuaternario de la comunidad de Madrid. El problema se hace especialmente patente en las zonas medias y bajas del sistema río-acuífero aluvial de la cuenca del jarama (acuífero del cuaternario) y en la subunidad meridional del acuífero cárstico de la alcarria (acuífero del terciario), donde el nitrógeno es mayoritariamente de origen agrícola. Estas áreas se corresponden con aquellas que presentaron una mayor vulnerabilidad intrínseca (índices drastic y god) y específica (índices cd y nv) en los mapas de vulnerabilidad. Ambas zonas serían susceptibles, por tanto, de ser declaradas zonas vulnerables a la contaminación por nitrato en aplicación de la directiva 91/676/cee. Los programas de acción a desarrollar deberían complementarse, en el ámbito aplicado de la comunidad de Madrid, con medidas basadas en la depuración terciaria de las aguas residuales urbanas de la cuenca, ya que las aguas fluviales que se utilizan para el riego presentan altos niveles de contaminación de origen urbano. También se observan amplios núcleos de contaminación en la mitad sur del acuífero detrítico de Madrid-talavera, con nitrógeno de origen urbano y mixto, y pequeños enclaves de contaminación variable en el tiempo en el acuífero detrítico de guadalajara. No obstante, el elevado grado de antropización de la región en estas zonas y la gran heterogeneidad, asimetría y espesor de los mismos, hacen necesario el desarrollo de estudios de detalle para determinar con mayor precisión el origen del nitrógeno en los enclaves contaminados afectados por fuentes mixtas de origen incierto. respecto a la funcionalidad de las herramientas evaluadas para la identificación precisa de las zonas vulnerables, los resultados de este estudio confirman la utilidad de los índices de vulnerabilidad intrínseca (drastic y god) y de vulnerabilidad específica a la contaminación por nitrato (cd y nv) como herramientas eficaces para evaluar la vulnerabilidad de las aguas subterráneas a escala regional en la zona centro de españa. La gran similitud entre los mapas de vulnerabilidad intrínseca de la comunidad de Madrid, elaborados a partir de los índices god y drastic, sugiere como más práctico el uso del índice god, ya que prescinde de alguno de los parámetros del drastic cuya estimación es dificultosa. El mapa de vulnerabilidad específica basado en el índice nv es el que mostró una mayor correlación con la distribución del nitrato en los acuíferos del área de estudio. El uso de métodos estadísticos multivariantes ha ayudado aidentificar las principales fuentes de contaminación difusa en cada caso, y a valorar el peso y las relaciones entre las variables que se utilizan habitualmente para la elaboración de los índices de vulnerabilidad. Por otra parte, el lisímetro capilar pasivo de gee ha ofrecido muy buenos resultados como tecnología de campo para determinar el drenaje y el nitrato lixiviado en áreas agrícolas situadas sobre terrenos aluviales (donde se localizan la mayor parte de las zonas vulnerables declaradas hasta el momento), por lo que su uso puede permitir orientar con mayor precisión los programas de acción a escala local en las zonas vulnerables. hasta ahora no existe ningún criterio común y normalizado para la identificación y designación de las zonas vulnerables por parte de las diferentes adminstraciones de la unión europea. Los resultados de este estudio sugieren que la declaración y seguimiento de las zonas vulnerables deben plantearse desde un punto de vista multidisplinar y dinámico, considerando las variaciones espacio-temporales en la totalidad de las masas de agua, integrando información sobre la calidad química del agua, el medio físico (hidrología, geología, edafología, etc.) Y los usos del territorio a escala de cuenca. La elaboración de mapas de vulnerabilidad, apoyados por la utilización de técnicas de análisis multivariante, ha resultado sumamente útil para abordar con precisión la identificación de las zonas vulnerables a escala regional. La aplicación de programas de acción en las zonas vulnerables requiere, sin embargo, de una aproximación a una escala más local, que debe abordarse mediante estudios más precisos sobre la distribución, la intensidad, la dinámica temporal y las causas concretas de los procesos de lixiviación de nitrógeno desde la zona no saturada hacia las masas de agua subterráneas.
Datos académicos de la tesis doctoral «El nitrógeno en las aguas subterráneas de la comunidad de Madrid: descripcion de los procesos de contaminacion y desarrollo de herramientas para la designacion de zonas vulnerables«
- Título de la tesis: El nitrógeno en las aguas subterráneas de la comunidad de Madrid: descripcion de los procesos de contaminacion y desarrollo de herramientas para la designacion de zonas vulnerables
- Autor: Juan Jose Martínez Bastida
- Universidad: Alcalá
- Fecha de lectura de la tesis: 13/11/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- María De Las Mercedes Arauzo Sanchez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: José Antonio Díez lópez
- Jesús Antonio Causape valenzuela (vocal)
- Luis Sanchez alvarez (vocal)
- Antonio Vallejo García (vocal)