Contaminacion d aguas superficiales con fosforo

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Contaminacin No Puntual De Aguas Superficiales ConFsforo Y Nitrgeno

TITULO ORIGINALNonpoint Pollution of Surface Waters with Phosphorus and Nitrogen

RESUMENLa escorrenta a partir de zonas agropecuarias y ciudades es la mayor fuente de fsforo (P) y nitrgeno (N) que entra a losros, lagos y aguas costeras. La lluvia cida y los contaminantes del aire generados por las actividades humanas tambinaportan N a las aguas superficiales. Estas fuentes de nutrientes son llamadas no puntuales porque ellas involucran actividadesampliamente dispersas. Los ingresos no puntuales son difciles de medir y de regular debido a su orgen disperso y porquevaran con las estaciones y el clima. En la actualidad, los ingresos no puntuales constituyen la mayor fuente de contaminacinde agua en los EE.UU. y sus impactos son profundos. En ecosistemas acuticos el sobre-enriquecimiento con P y N causaun amplio rango de problemas, incluyendo los florecimientos de algas toxicas, prdidas de oxgeno, muerte de peces,prdidas de plantas marinas de fondo y otras plantas acuticas, degradacin de arrecifes de coral y prdidas de biodiversidad,incluyendo especies importantes para pesca comercial y deportiva e industrias pesqueras. De esta manera, la contaminacincon nutrientes degrada seriamente nuestros recursos marinos y de agua dulce y perjudica el uso del agua en la industria,agricultura, recreacin, bebida y otros propsitos.

Basados en nuestra revisin de literatura cientfica, nosotros tenemos la certeza que: La eutroficacin causada por el sobre-enriquecimiento con P y N es un problema ampliamente difundido en los ros,

lagos, estuarios y ocanos costeros. La contaminacin no puntual es la mayor fuente de P y N en aguas superficiales de los EE.UU. La mayor fuente de

contaminacin no puntual son las actividades agrcolas y urbanas, incluyendo la industria y el transporte. En los EE.UU. y varias otras naciones, los aportes de P y N a la agricultura en forma de fertilizantes exceden las

salidas de estos nutrientes en los cultivos. La alta densidad de ganado ha creado situaciones en las cuales la produccin de estircol excede las necesidades

de los cultivos en los cuales el estircol es aplicado. La densidad de animales en las reas agropecuarias estdirectamente relacionada con el flujo de nutrientes a los ecosistemas acuticos.

El exceso de fertilizacin y produccin de estircol causa un excedente de P, el cual se acumula en el suelo. Algunosde estos excedentes son transportados por escorrenta a los ecosistemas acuticos

El exceso de fertilizacin y produccin de estircol crea un excedente de N en las tierras agrcolas. Estos excedentesson muy mviles en el suelos y mucho N es lixiviado a las aguas superficiales o percolados a las aguas subterrneas.El excedente de N tambin puede ser volatilizado a la atmsfera y redepositado lejos por el viento como lluvia cidao contaminacin seca que, eventualmente, llega a los ecosistemas acuticos.

Si las prcticas actuales continan, la contaminacin no puntual de aguas superficiales se incrementar en el futuro. Sinembargo, a causa de que estn disponibles numerosas tecnologas, prcticas en el uso de la tierra y medidas de conservacin,podra decrecer el flujo de P y N no puntual en las aguas superficiales.

A partir de nuestra revisin de la informacin cientfica disponible nosotros confiamos que: La contaminacin no puntual de aguas superficiales con P y N podra decrecer mediante la reduccin del exceso del

flujo de nutrientes en sistemas agrcolas, reduciendo la escorrenta rural y urbana y reduciendo las emisiones de Na partir de la quema de combustibles fsiles.

La eutroficacin de ecosistemas acuticos puede ser revertida mediante la disminucin de la tasa de ingreso de P yN. Sin embargo, las tasas de recuperacin son altamente variables y a menudo la recuperacin es lenta.

El panel encuentra que las races del problema de la contaminacin no puntual y la eutroficacin son bien conocidascientficamente. Hay una necesidad de esfuerzos creativos para traducir este conocimiento en polticas y prcticas efectivasque conducirn a la proteccin y recuperacin de nuestros ecosistemas acuticos.


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Contaminacin No Puntual De Aguas Superficiales ConFsforo Y Nitrgeno

porStephen Carpenter, Chair, Nina F. Caraco, David L. Correll,

Robert W. Howarth, Andrew N. Sharpley, y Val H. Smith

INTRODUCCIN

Desde tiempos antiguos, la gente ha elegido vivircerca del agua, asentndose en los valles de los ros, allado de lagos o a lo largo de las lneas costeras. Laatraccin por el agua es tan diversa como lasnecesidades y aspiraciones humanas. El agua limpiaes un recurso crucial para bebida, irrigacin, industria,transporte, recreacin, pesca, caza, soporte de labiodiversidad y el disfrute esttico. De la misma maneraque los humanos han vivido cerca de los cursos de agua,ellos han usado el agua para tirar y diluir los desechos ycontaminantes de la sociedad. Pero, con el crecimientode la poblacin y el incremento de la produccin yconsumo, esta larga tradicin de volcar los desechoscorriente abajo, ha comenzado a sobrecargar lacapacidad de depuracin de las aguas del planeta. Elingreso de contaminantes ha incrementado en lasdcadas recientes, y el resultado ha sido la degradacinde la calidad del agua en varios ros, lagos y ocanoscosteros. Esta degradacin muestra la disrupcin del

ecosistema acutico natural y la consecuente prdida de lasespecies que lo componen como tambin las amenidadesque estos ecosistemas pueden proveer a la sociedad. Laescasez de agua, por ejemplo, esta en aumento yprobablemente se vuelva mas severa en el futuro. La escasezde agua y la mala calidad del agua estn unidas, a causa deque la contaminacin reduce los suministros de agua eincrementa los costos de tratamiento para hacer aguasseguras para el uso humano. De esta manera, prevenir lacontaminacin es una de las medidas de mayor costo-efectividad para incrementar el suministro de agua.

El deterioro mas comn de las aguas superficialesen los EE.UU. es la eutroficacin causada por excesivoingreso de P y N. Las aguas deterioradas son definidas comoaquellas que no son sustentables para determinados usoscomo bebida, irrigacin, industria, recreacin o pesca. Laeutroficacin acontece en cerca de la mitad de las reaslacustres y en el 60% de los ros deteriorados en los EE.UU.y es el problema de contaminacin mas difundido en losestuarios de los EE.UU. Otra importante causa dedegradacin de las aguas superficiales es la carga de arcilla

Figura 1- Los nutrientes de los estircoles y fertilizantes son transportados a los lagos, ros y ocanos. Los excesivosingresos de nutrientes provocan degradacin de la calidad del agua, causando alteraciones en los ecosistemas acuticos.

SalidasIngresos Procesos de transporteFuentes orgnicas Fertilizantes Lluvia

Erosin de P y N

Liberacin de N yP del suelo

Lixiviacin denitratos

Disuelto Particulado

P en los sedimentos

Disponibilidad paralas algas

Banco de corrientes ycamas de erosin/deposicin

Incremento de laclasificacin por tamao yde la reactividad del P

Flujo subsuperficial

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causada por la erosin a partir de suelos agrcolas, y lasactividades de construccin (las arcillas tambin llevannutrientes, contribuyendo a la eutroficacin); la acidificacina partir de fuentes atmosfricas y drenaje de minera;contaminacin por toxinas; introduccin de especiesexticas como el mejilln cebra y la lamprea de mar; y loscambios hidrolgicos creados por diques, canalizaciones,drenajes de humedales, y otros trabajos en los causes deagua.

Las sustancias qumicas que ingresan en los ros,lagos y ocanos provienen de fuentes puntuales o nopuntuales. Las fuentes puntuales incluyen caos deefluentes de plantas de tratamientos de aguas servidasmunicipales y de fbricas. Las descargas de contaminantesa partir de fuentes puntuales tienden a ser continuas, depoca variabilidad en el tiempo y a menudo pueden sermonitoreadas midiendo el caudal y la concentracin dequmicos peridicamente en un solo lugar.Consecuentemente, las fuentes puntuales sonrelativamente simples de monitorear y regular y pueden amenudo ser controladas mediante el tratamiento de lafuente. Los ingresos no puntuales pueden tambin sercontinuos pero mas a menudo son intermitentes yrelacionados a las actividades agrcolas de carcterestacional, como plantaciones, laboreos o eventosirregulares como fuertes lluvias o grandes construcciones.Los ingresos no puntuales, a menudo aumentan debido ala variada gama de actividades que producen cambios en

el paisaje y a la entrada de materiales que reciben lasaguas como flujo superficial, filtraciones profundas, o atravs de la atmsfera. Consecuentemente, las fuente nopuntuales son difciles de medir y regular. El control de lacontaminacin no puntual se centra sobre prcticas demanejo del suelo y la regulacin de la liberacin decontaminantes a la atmsfera. Estos controles puedenafectar las actividades diarias de millones de personas.

En varios casos en decadas recientes, las funetespuntuales de cpntaminaciond e agua han sido reducidas,debido a su relativamente facil identificacion y control. Sinembargo, las fuentes puntuales son todava sustancialesen algunos lugaresa del mindo y pueden incrementarsecon la futura expansin de las reas urbanas, la acuacultura,y las granjas fabricas como las fabricas de porcinos.Este informe focaliza sobre fuetnes no puntuales, no porquelas fuentes puntualesno son importantes sino porque losinrgesos no puntuales son a menudo dejadas de lado yson un desafio ambiental significativo.

En la actualidad, los ingresos no puntuales son lamayor fuente de contaminacin de agua en los EE.UU. ElNational Water Quality Inventary afirm en 1988 quecuanto mas vemos, mas encontramos. Por ejemplo, 72%a 82% de los lagos eutrficos podran requerir control deingresos no puntuales de P para lograr los estndares decalidad de agua, incluso si los ingresos puntuales fueranreducidos a cero.

Figura 2- Fuentes puntuales y no puntuales de ingreso de sustancias qumicas a los lagos, ros y ocanos, reconocidos por losestatutos. La descarga de contaminantes a partir de fuentes puntuales tienden a ser continuas y de esta manera son relativamentesimples de identificar y monitorear. Sin embargo, las fuentes no puntuales emanan de una serie de actividades a travs de grandesreas y son mucho mas difciles de controlar.

FUENTES NO PUNTALES

Escorrenta desde zonas agrcolas (incluyendo el flujode retorno de la agricultura de regado)

Escorrenta desde zonas de pastoreo y cra de ganado Escorrenta urbana a partir de reas sin desages

cloacales y reas con desages cloacales menores a100.000 habitantes

Lavado y escorrenta a partir de sistemas spticos enmalas condiciones

Escorrentas a partir de sitios en construccin menoresa 2 hectreas

Escorrenta desde sitios mineros abandonados deposicin atmosfrica sobre las aguas superficiales Actividades terrestres que generan contaminacin

como deforestacin, conversin de humedales,construccin y desarrollo de tierras y cursos de agua.

Fuentes de Puntuales y no puntuales de ContaminacinFUENTES PUNTUALES

Efluentes de aguas residuales de origen cloacal eindustrial

Escorrenta y lixiviacin desde sitios de deposicin dedesechos

Escorrenta e infiltracin desde sitios de ganadera enfeed lots

Escorrentas desde sitios mineros, campos petrolerose industrias sin sistemas cloacales

Desages pluviales a partir de sitios con poblacionesmayores a 100.000 habitantes

Escorrentas desde sitios en construccin mayores a2 hectreas

Flujo superficial de desages sanitarios y fluviales


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Este informe esta dirigido principalmente a lacontaminacin no puntual de agua por N y P porque:

La eutroficacin es actualmente el problema decalidad de agua mas ampliamente difundido enlos EE.UU y varios otros paises.

La recuperacin de las aguas eutrficas requierela reduccin de los ingresos no puntuales de P yN.

Existe un slidoconocimientocientfico de lascausas de lacontaminacinno puntual pornutrientes. Enmuchod casos,se tiene elconocimienetot c n i c onecesario paradecrecer lacontaminacinno puntual an i v e l e scompatibles conlos estndaresde calidad deagua.

Las barrerasmas importantespara el control dela contaminacinno puntual conn u t r i e n t e sparecen ser decarcter social,poltico einst i tucional.N o s o t r o sdeseamos queeste resumensobre las basescientficas delp r o b l e m ainforme y genereun debate acerca de las soluciones.

PORQUE SON DE INTERS LAS FUENTES NOPUNTUALES DE P Y N

Eutroficacin: Alcance y CausasEutroficacin se refiere a la fertilizacin de las aguas

superficiales por nutrientes, que anteriormente eran

escasos. En tiempos geolgicos, la eutroficacin debida aingreso de nutrientes y sedimentos es un proceso naturalde envejecimiento por el cual los lagos clidos pocoprofundos evolucionan a tierras secas. Actualmente, laactividad humana est fuertemente acelerando esteproceso. La eutroficacin de las aguas dulces es unproblema en crecimiento en las ultimas dcadas. Los

ingresos de N y Pcontribuyen a lae u t r o f i c a c i n ,aunque el excesivoingreso de P es lacausa principal en lamayora de los lagos.

Lae u t r o f i c a c i ntambin esta m p l i a m e n t ediseminada yrpidamente seexpande enestuarios y marescosteros del mundodesarrollado. En lamayora de losestuarios templadosy los sistemascosteros, el N es elelemento maslimitante para laproduccin deplantas y algas( p r o d u c t i v i d a dprimaria) y de estamanera los ingresosde N son los masprob lemt i cos .Aunque el N es elmayor factor deeutroficacin en lamayora de losestuarios y marescosteros, el P estambin un elementoesencial que

contribuye a la eutroficacin costera. De hecho es el factordominante de la produccin primaria de algunosecosistemas costeros.

ConsecuenciasLa eutroficacin tiene varios efectos negativos sobre

los ecosistemas acuticos. Quizs la consecuencia masvisible sea la proliferacin de algas, las cuales pueden

Figura 3 En un perodo de tiempo extendido, los lagos tienden a llenarsede sedimentos a travs de procesos natrales (izquierda). Actualmente,en pocos aos, los cambios en el uso de la tierra y los ingresos denutrientes estn acelerando este proceso, llenando los lagos consedimentos y florecimientos de algas (derecha).

ProcesoNatural

Aceleracin por elUso de la Tierra

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Envejecimiento de Lago


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transformar a las aguas en lagunas espumosas con unacapa superficial verde y turbia. Este alto crecimiento dealgas y de malezas acuticas puede degradar la calidaddel agua e interferir con el uso del agua para pesca,recreacin, industrias, agricultura y bebida. Cuando lasobreabundancia de plantas nocivas muere, las bacteriasdecomponedoras proliferan y como ellas degradan lamateria orgnica, consumen el O2 disuelto en el agua. Elresultado puede ser escasez de O2 que causa la muertede peces. La eutroficacin puede conducir a prdidas dehbitat para plantas acuticas de fondo en aguas dulces ymarinas y de arrecifes de corales a lo largo de las costastropicales. De esta manera la eutroficacin juega unimportante rol en las prdidas de la biodiversidad acutica.

El explosivo crecimiento de algas nocivas es unode los efectos mas perniciosos de la eutroficacin. Lasalgas producen sustancias qumicas que son dainas paraotros organismos, incluyendo el ganado y los sereshumanos. En los ecosistemas marinos el florecimiento dealgas conocido como marea roja o marrn causa unproblema muy difundido a causa de la liberacin de toxinasy por desencadenar la depleccin del O2 cuando ellasmueren y se descomponen. La incidencia de florecimientosde algas dainas en los ocanos costeros ha incrementadoen los ltimos aos. Ese incremento est unido a laeutroficacin y a otros factores como cambios en lascadenas trficas marinas que pueden incrementar ladescomposicin y el ciclado de nutrientes o reducir las

poblaciones de algas que son consumida por peces. Losflorecimientos de algas tienen severos impactos negativossobre la acuacultura y la pesca de mariscos. Ellos soncausa de envenenamiento por mariscos en humanos, yde importante mortalidad de mamferos marinos. Undinogflagelado txico conocido como es Pfiesteria, ha sidoasociado con la mortandad de finfish en la costa Atlnticade los EE.UU. La alta toxicidad de los compuestoproducidos por estos dinoflagelados puede tambin causardaos neurolgicos a la gente que esta en contacto conellos.

En aguas dulces, los florecimientos decianobacterias (llamadas algas verde-azules) son unsntoma prominente de eutroficacin. Estos florecimientoscontribuyen a un amplio rango de problemas relacionadoscon el agua incluyendo muerte de peces en verano, malolor y mal gusto en el agua de beber. Adems, cuando elagua es procesada en las plantas de tratamiento, la altacarga de detritos orgnicos reacciona con el cloro y formacompuestos cancergenos conocidos comotrihalometanos. Compuestos solubles txicos para elsistema nervioso y el hgado son liberados cuando losflorecimientos de cianobacterias mueren o son ingeridos.Estos compuestos pueden matar al ganado y puedenconstituir un serio peligro para la salud humana. Contribucin de la Contaminacin No Puntual

Actualmente, las fuentes no puntuales dominanlos ingresos de P y N en la mayora de las aguas

Figura 4 La eutroficacin causada por excesivo ingreso de fsforo (P) y nitrgeno (N), tiene muchos efectos adversos sobre los lagos,reservorios de agua, ros y ocanos costeros (modificado de Smith 1998).

Efectos Adversos de la Eutroficacin

Incremento de la biomasa de fitoplancton Cambios en el fitoplancton favoreciendo las especies que forman florecimientos las que pueden ser

txicas o no comestibles Incremento en el florecimiento de zooplancton gelatinoso (en ambientes marinos)

Incremento en la biomasa de algas bnticas y epifticas Cambios en la composicin y biomasa de especies macrfitas

Muerte de arrecifes de coral y prdidas de las comunidades de los arrecifes coralinos Disminucin de la transparencia del agua

Problemas con el gusto y el olor para el tratamiento del agua Disminucin del oxgeno disuelto

Incremento en la incidencia de muerte de peces Prdidas de especies de peces de valor

Reduccin en los rendimientos de pesca y recoleccin de mariscos Disminucin del valor esttico de los cuerpos de agua


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Consumidores

Consumidores

superficiales de los EE.UU. Los ingresos de P causaneutroficacin en grandes reas de lagos, estuarios yreservorios de agua en los EE.UU. Adems, las fuentesno puntuales son la contribucin dominante de P y N en lamayora de los ras en los EE.UU., aunque las fuentespuntuales todava generan mas de la mitad del flujo de Py N en los ros provenientes de reas urbanizadas. En unestudio de 86 ros, las fuentes no puntuales de N fueronresponsables de mas del 90% de los ingresos en mas dela mitad de los ros analizados. Las fuentes no puntualescontribuyeron con cerca del 90% del P en un tercio de losros analizados.

Las fuentes no puntuales son dominantes en losingresos de N en muchos estuarios y mares costeros. Porej. a lo largo de la lnea costera del Ocano AtlnticoNorte las fuentes de N no puntuales son 9 veces masgrandes que los ingresos a partir de las plantas detratamientos de aguas cloacales. En algunas reas

costeras, sin embargo, las plantas de tratamiento de aguascloacales siguen siendo la fuente primaria de ingresos deN, y aunque las fuentes no puntuales de P son a menudoimportantes, las fuentes puntuales aportan los mayoresingresos de P en varios ambientes marinos.

RemediacinRevertir la eutroficacin requiere de la reduccin

de los ingresos de P y N, pero la recuperacin a vecespuede ser acelerada mediante la combinacin de controlde ingresos con otros mtodos de manejo. De hecho, unaactiva intervencin humana puede ser necesaria en algunoslagos donde el estado eutrfico es relativamente estable.Algunos mecanismos internos pueden impedir larecuperacin a partir de estos estados degradadosincluyendo la continua liberacin de P proveniente de laacumulacin en los sedimentos en el fondo de los lagos, laprdida de plantas sumergidas cuyas races sirven para

Figura 5 La contaminacin de nitrgeno y fsforoincrementa la incidencia de muerte de peces. Los pecesmueren a causa del florecimiento de algas txicas o por lafalta de oxgeno provocada por la descomposicin de lasalgas muertas.

Figuras 6 y 7 La eutroficacin puede conducir a la prdida de hbitats como los arrecifes de coral, contribuyendo a laprdida de la biodiversidad acutica. Note el crecimiento saludable y la cobertura de los corales en la figura de la izquierdaversus la menor diversidad de corales resultado de los disturbios humanos, incluyendo el incremento de la turbidez, en el reade arrecifes, como se muestra en la figura de la derecha.

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estabilizar los sedimentos y los cambios complejos en lascadenas trficas como por ej. la disminucin de los pecesy zooplancton herbvoros que ayudan a controlar elcrecimiento de algas indeseables. Menos es conocidoacerca de la estabilidad de la eutroficacin en estuarios ycostas marinas, pero en esos lugares el estado eutrficopuede ser fcilmente alterado o remediado debido que enlos lugares abiertos los nutrientes costeros pueden estardiluidos y pueden ser llevados lejos rpidamente. Sinembargo, en lugares relativamente confinados, aguasmarinas de poca profundidad, como en el mar Bltico, losnutrientes pueden ser atrapados y la eutroficacin puedeser persistente al igual que en los lagos.

Efectos Directos Sobre la SaludEl P en el agua no es considerado directamente

txico para los humanos y animales y a causa de esto no

concentraciones y han sido relacionados con efectostxicos en el ganado y con la enfermedad de los niosazules (metahemoglobinemia). La EPA (EnvironmentalProtection Agency), para protegeer a los nios entre 3 y 6meses de edad, ha establecido en 10 mg/L el Nivel deContaminacin Mximo para N de nitratos en el agua debeber. Este grupo de edad es el mas sensible a causa deque las bacterias que viven en el tracto digestivo de losnios pueden reducir el nitrato a nitrito el cual oxida lahemoglobina e interfiere con el transporte del O2 en lasangre. En el ganado, el nitrato reducido a nitrito tambinpuede ser toxico y causar un tipo de anemia similar ytambin abortos. Niveles de 40 a 100 mg/L de N de nitratosen el agua del ganado son considerados de riesgo a menosque el alimento de los animales sea bajo en nitratos ycontenga vitamina A.

CUALES SON LAS FUENTES NO PUNTUALES DECONTAMINACIN?

La contaminacin no puntual de P y N es causadaprincipalmente por actividad agrcola y urbana. En losEE.UU. la agricultura es la fuente predominante decontaminacin no puntual. El viento o la lluvia depositanuna importante cantidad de N en las aguas superficiales,a partir de muy variadas fuentes, incluyendo la agriculturay la quema de combustibles fsiles.

AgriculturaEn las tierras cultivadas del mundo, la incorporacin

y extraccin humana de nutrientes a sobrecargndoloslos ciclos naturales de los nutrientes. Globalmente, masnutrientes son agregados como fertilizantes de lo que son

extrados con laproduccin. Losfertilizantes se muevendesde las reas demanufacturas a las reasde produccin de cultivos.Los nutrientes de losfertilizantes son slop a r c i a l m e n t eincorporados a loscultivos los cuales soncosechados ytransportados a otrasreas para consumo dela gente o ganado. Deesta manera,balanceando, hay untransporte neto de P y Ndesde sitios demanufactura de

fertilizantes a sitios de deposicin de fertilizantes yproduccin de estircol. Este flujo crea una sobredosis enlas tierras cultivadas y esta sobredosis constituye la lneade base de la contaminacin no puntual a partir de laagricultura.

FertilizantesEl P se est acumulando en los suelos agrcolas

del mundo. Entre 1950 y 1995, cerca de 600 millones detoneladas de fertilizantes de P fueron aplicados sobre lasuperficie de la tierra, principalmente sobre tierrascultivadas. Durante el mismo perodo de tiempo 250toneladas de P fueron extradas de las reas cultivadaspor la cosecha de los cultivos. Algunos de estos productosfueron comidos por el ganado y una parte del estircol de

Figura 8 La produccin animal intensiva es donde un gran nmero deanimales estn concentrados en pequeas unidades de alimentacin (feedlots), y crean enorme cantidad de desechos que causan excesos denutrientes que permanecen en el suelo, se van por escorrenta o infiltran alas napas de agua.

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se han establecidoestndares de P para elagua de beber.Cualquier toxicidadcausada porcontaminacin por P enaguas dulce es indirectaa travs de laestimulacin delflorecimiento de algas oresultado de ladisminucin del O2.

En contraste, lacontaminacin connitratos posee un efectodirecto sobre la saludhumana y otrosmamferos. Los nitratosen el agua son txicosen altas


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estos animales fue reaplicado a las reas agrcolasretornando algo del P cosechado (cerca de 50 millones detoneladas) al suelo. De esta manera el ingreso neto de Pen los suelos agrcolas durante ese periodo de tiempo fuede 400 millones de toneladas. Este exceso de P puedepermanecer en el suelo o ser exportado a las aguassuperficiales por erosin o lixiviado. La mayora del Paplicado permanece en el suelo de las reas cultivadas ysolo el 3 al 20% es exportado a las aguas superficiales.De esta manera, probablemente cerca de 350 millonesde toneladas de P se han acumulado en las tierras agrcolasdel mundo. El stock de P en los 10 cm superiores delsuelo en las reas cultivadas del mundo sonaproximadamente 1.300 millones de toneladas. Estosignifica que el agregado de 350 millones de toneladasentre 1950 y 1995, podra haber incrementado el contenidode P de los suelos agrcolas en cerca del 25%. En losEE.UU. y Europa solamente cerca del 30% del ingreso deP de los fertilizantes termina siendo incorporado a lasplantas cultivadas, resultando en una tasa promedio deacumulacin anual de 22 kg de exceso de P por ha. En lascuencas de agua, la cantidad de P en exceso aplicado alos suelos agrcolas (mas de lo que las plantas puedenusar) est estrechamente relacionado con la eutroficacinde las aguas superficiales.

La industria de produccin de fertilizantesnitrogenados ha incrementado fuertemente desde cercade 0 en 1940 a 80 millones de toneladas por ao. En JUL.y Europa, solamente el 18% de los ingresos de N delfertilizante queda en productos agrcolas, lo que significaque 174 kg por ha de N en exceso es dejado anualmentesobre las tierras cultivadas. Este exceso puede acumularseen el suelo, erosionarse o lixiviarse a las aguas superficialeso subterrneas o entrar a la atmsfera. El N entra a laatmsfera a travs de la volatilizacin del amonio ymediante la produccin de xidos de N gaseosos por

actividad microbiana en el suelo. Los xidos de Ncontribuyen al calentamiento global y pueden tambincatalizar la destruccin del ozono estratosfrico. Muchodel N volatilizado a la atmsfera en estas formas esarrastrado por la lluvia o redepositado en formas secassobre el agua o tierra y eventualmente entrar a los ros,lagos y otros ecosistemas acuticos.

EstircolLa produccin intensiva de ganado, generalmente

consiste en alimentar un gran nmero de animales enpequeas reas. Por ej. 4% del ganado alimentado enfeedlots en los EE.UU. producen el 84% del ganado total.Esta gran concentracin de animales genera una enormecantidad de residuos. Los problemas de deposicin deresiduos son comparables a la provocada por los desechoscrudos humanos y todava los estndares regulatorios parala deposicin de los desechos animales son menos estrictosque los estndares fijados en las ciudades y que se debencumplir para el tratamiento de desechos humanos.

Los nutrientes de los estircoles pueden serreciclados aplicando el estircol en las tierras agrcolas.Sin embargo, la cantidad de estircol generado en lossistemas de ganadera concentrada a menudo excedenpor lejos la capacidad de usar y retener estos nutrientes delas tierras agrcolas cercanas. Por ej. se requiere un reaagrcola cerca de 1.000 veces mas grande que el rea defeedlot en si misma para distribuir los nutrientes del estircola un nivel igual al que puedan ser utilizados por los cultivos.Muchos cultivos pueden no estar disponibles y el excesode estircol termina siendo aplicado en reas agrcolaspequeas. Entonces el exceso de nutrientes se incorporaal suelo, se va por escorrenta o se infiltra en las napas deagua o, en el caso del N, puede entrar a la atmsfera.

Figura 9 La escorrenta por actividad humana comocampos de deportes fertilizados, y desechos demascotas son una importante fuente de contaminacinno puntual que todos podemos ayudar a controlar.

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Transporte a los Ecosistemas AcuticosIncrementos en los flujos de N y P en aguas

superficiales han sido detectados despus de la aplicacinde fertilizantes o estircol en las tierras agrcolas. Lasprdidas de fertilizantes en las escorrentas songeneralmente menores a 5% de la cantidad aplicada. Laprdidas provenientes de los abonos pueden serligeramente mas altas (hasta un 20% si la lluvia caeinmediatamente despus de la aplicacin). Sin embargo,estos porcentajes subestiman el flujo total de N hacia losecosistemas acuticos porque ellos no incluyen la infiltraciny el lixiviado, los cuales llevan finalmente al N a las aguassubterrneas y superficiales. El N exportado desde losecosistemas agrcolas al agua, tiene un rango entre el 10al 40% del porcentaje de ingreso del fertilizante, en suelosfranco y arcillosos y hasta un 25 a 80% en suelos arenosos.En general, la tasa de prdida de nutrientes a partir de losfertilizantes y estircoles hacia el agua estn influenciadaspor la dosis, la estacin, la forma qumica y el mtodo deaplicacin de los nutrientes, la cantidad y tiempo de laslluvias despus de la aplicacin y la cobertura de lavegetacin. Las prdidas proporcionalmente mas altas deP y N desde los estircoles que desde los fertilizantesproducidos industrialmente puede ser resultado del mayorcontenido de P y N de los estircoles y de la menorflexibilidad en las fechas de aplicacin , ya que el estircoldebe ser trabajado en el suelo antes o despus de laestacin de crecimiento y no en el momento en que loscultivos requieren P y N.

La cantidad de P perdido hacia las aguassuperficiales incrementa con el contenido de P del suelo.Las prdidas pueden ser en forma de P disuelto pero lamayor parte del P es transportado como partculas. A largoplazo, este P particulado puede ser convertido en fosfato yquedar disponible para los organismos acuticos.

El N transportado a los ocanos ha incrementadoen las ltimas dcadas y el incremento puede ser

correlacionado con una cantidad de actividades humanasque incrementan el ingreso de N en las cuencas de agua.Similarmente, la cantidad de P llevado a los ros y ocanosest positivamente correlacionada con la densidad de lapoblacin humana en las cuencas. Globalmente, elmovimiento de P a las costas de los ocanos haincrementado desde un flujo prstino estimado de 8 millonesde toneladas anuales, a la tasa actual de 22 millones detoneladas anuales. Cerca del 30% de este incremento esatribuido al enriquecimiento de P de los suelos agrcolas yel resto al incremento en la tasa de erosin.

Escorrenta UrbanaUna importante cantidad de P y N que entra a los

lagos, ros y aguas costeras proviene de fuentes urbanasno puntuales como los sitios de construccin, escorrentade campos de deportes fertilizados y desechos demascotas, sistemas spticos y desarrollo de reas en lascuales faltan servicios cloacales. La escorrenta urbana esla tercera causa mas importante de deterioro de los lagosen los JUL, afectando cerca del 28% de las reas de lagosque no cumplen con los estndares de calidad de agua.Las fuentes puntuales urbanas de contaminacin de agua,como son las aguas servidas y las descargas industrialesson tambin importantes, pero a diferencia de las fuentesno puntuales, ellas a menudo son intensamentemanejadas.

Los sitios en construccin son de crtico interscomo fuentes no puntuales de contaminacin. Aunque lossitios en construccin pueden ocupar un relativamentepequeo porcentaje de las reas terrestres, las tasas deerosin pueden ser extremadamente alta y el total decontaminacin no puntual puede ser muy grande. La tasade erosin a partir de las cuencas en desarrollo puedenllegar a 50.000 ton/ km2 por ao, comparado con las 1.000a 4.000 ton/km2 por ao para las tierras agrcolas y menosde 1.00 toneladas para las tierras con cobertura vegetal

Figura 10 La alta tasa de erosin de los sitios enconstruccin es la mayor fuente de escorrenta en las reasdesarrolladas. Los materiales erosionados contribuyen a laacumulacin de arcilla y la eutroficacin en los lagos, ros yocanos costeros.

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no disturbada. El material erosionado a partir de los sitiosen construccin contribuye al aumento de la cantidad dearcilla en los cuerpos de agua y a la eutroficacin.

Deposicin de N AtmosfricaEl N depositado sobre la superficie del agua a partir

de la atmsfera, proviene de varias fuentes, incluyendo laliberacin de gases trazas apartir de suelos agrcolas y laquema de combustiblesfsiles. La combustin decarbn e hidrocarburos liberaimportantes cantidades degases trazas de N a laatmsfera, mediante laoxidacin del N almacenadoen los combustibles y fijandoel N molecular del airemediante procedimientos conaltas temperaturas y presingenerados por la combustin(fijar N involucra tomarlo delaire y ligarlo al H o O2 paraformar compuestos que lasplantas y otros organismospueden usar). Actualmente,cerca de 20 millones detoneladas de N fijado por aoes liberado a partir de lacombustin por automviles,fbricas y plantas de energaelctrica. Sin embargo, estorepresenta solo un cuarto dela cantidad de N usado en losfertilizantes inorgnicos yquizs un sptimo de lacantidad total de N fijado atravs de la actividad humana, incluyendo la fabricacinde fertilizantes inorgnicos y el cultivo de plantas fijadorasde N como soja y otras leguminosas. Sin embargo, el Nproveniente de la quema de combustibles fsiles puedecontribuir sustancialmente a las fuentes no puntuales decontaminacin de aguas superficiales.

Un estudio comparativo de los flujos de N de 33ros en el NE de EE.UU. encontr que la cantidad de nitratosy N total en los ros estaba correlacionada con la deposicinatmosfrica de N oxidado, el cual proviene en mayormedida de la combustin de combustibles fsiles dentrode las cuencas de estos ros. Para una pequea parte deestos ros, los datos histricos muestran un incremento enla concentracin de nitratos a partir del comienzo de 1900hasta el presente. El incremento en la concentracin de Nse correlaciona con estimaciones de la emisin de N a

partir de combustibles fsiles durante el mismo perodo detiempo.

Nosotros todava tenemos mucho que aprenderacerca del transporte de N atmosfrico desde la tierra haciael agua. Claramente, la atmsfera puede ser unaimportante fuente de N para los lagos y ros ypotencialmente puede ser una gran contribucin a la

eutroficacin costera. Ynosotros conocemos que lavolatilizacin de gases de N apartir de las tierras agrcolasaporta una importante fraccinde este N.

QUE PODEMOS HACERACERCA DE ESTO?

A menos que lasactuales prcticas seancambiadas, la contaminacinde aguas superficiales seincrementar en el futuro.Algunos factores para estapresuncin son: el aumentosustancial en la incorporacinde P y N en los suelos agrcolas,el incremento de la poblacinhumana, la preferencia de lagente por dietas ricas en carne,las cuales llevan a incrementarla produccin ganadera, elcrecimiento de las reasurbanas con los procesosasociados de erosin ydesarrollo y el incremento de lafijacin de N por actividadhumana como produccin de

fertilizantes y quema de combustibles fsiles.(Irnicamente, el aumento del uso de mquinas y turbinasmas eficientes para quemar combustibles fsiles, ha tenidoel inadvertido efecto de incrementar la fijacin de N).

Sin embargo, este pronstico pesimista podra serincorrecto, porque hay numerosas fuentes no puntualesque pueden ser reducidas. Aqu nosotros ofrecemos unbreve catalogo:

Manejo del PaisajeLos bosques y otros tipos de vegetacin a lo largo

de los ros y costas pueden reducir significativamente elflujo no puntual de nutrientes en las aguas superficiales.Esta vegetacin tambin hace una importante contribucinal hbitat de peces y vida silvestre y a la diversidad regional.

Figura 11 Numerosas fuentes no puntuales decontaminacin pueden ser reducidas. Por ejemplo, larestauracin de humedales y el incremento de la vegetacinde riberas interceptan la contaminacin no puntual y proveehbitats para la vida silvestre

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El inters por usar vegetacin de ribera para controlar lacontaminacin no puntual ha incrementado rpidamenteen los ltimos aos, al igual que los trabajos cientficos yartculos sobre el tema.

Los humedales, lagos y ros son sitios dedenitrificacin (proceso bacteriano que rompe el N orgnicoy lo libera a la atmsfera, decreciendo el flujo de N en losecosistemas acuticos). La restauracin de humedales ytierras inundables incrementa la denitrificacin a escalade paisaje y para algunos tambin reduce la contaminacinde lagos y ros. De esta manera, la restauracin dehumedales puede ser el mtodo de mejor costo-beneficiopara decrecer la contaminacin no puntual.

Manejo del P y N Usado en AgriculturaLa causa ltima de contaminacin no puntual

proviene de las tierras agrcolas que son fertilizadas enexceso y del desarrollo de explotaciones ganaderas dealta densidad . Hay soluciones directas. La aplicacin defertilizantes puede ser reducida hasta ajustar con losrequerimientos del cultivo. Los desechos de lasexplotaciones ganaderas de alta densidad pueden sermanejados como una fuente puntual de contaminacin,como la de los desechos humanos. Los nutrientes delestircol pueden ser usados como fertilizantes, o losnutrientes pueden ser removidos (como se hace en lostratamientos de efluentes humanos) antes de que losefluentes sean descargados en las aguas superficiales.Los trabajos para implementar estas soluciones, estnfocalizados sobre el establecimiento de niveles lmite enlos cuales los nutrientes del suelo amenazan la calidaddel agua, identificar las fuentes intensivas de contaminaciny desarrollar mecanismos para controlar las fuentes y eltransporte de nutrientes

LmitesLos niveles lmite de nutrientes en el suelo que

crean una amenaza inaceptable para la calidad del aguadeben ser establecidos para proveer una base firme parala regulacin de la proteccin de los recursos acuticos.Definir lmites ha sido controversial porque los datos soninsuficientes. Desafortunadamente, la base de datosrelacionada con la concentracin de nutrientes en suelosde escorrenta est limitada a unos pocos tipos de suelosy cultivos, lo que hace muy difcil extrapolar estos datos atodas las regiones. A causa de que los costos del manejode nutrientes son muy altos, las industrias agrcolasafectadas por los lmites tienen un desafo en sus basescientficas. Una fundacin cientfica fuerte puede y deberaestar desarrollada para lmites de nutrientes en el suelo detal manera que los estndares fijados sobre basescientficas puedan ser promulgados y defendidos.

Delimitacin del rea FuenteTpicamente, mas del 90% del P exportado desde

las cuencas se origina a partir de menos del 10% de lastierras durante unas pocas pero grandes tormentas. Deesta manera, las medidas de remediacin sern masefectivas si ellas se apuntan a las reas fuentes deexportacin de P. Estas reas son tierras que combinanuna alta concentracin de P en el suelo y caractersticasque favorecen la erosin y escorrenta superficial.

Manejo de FuentesLa escorrenta de P y N puede ser fuertemente

reducida si los fertilizantes son aplicados a tasas que seajustan con la asimilacin del P y N por los cultivos y si losfertilizantes son aplicados cuando los cultivos estncreciendo rpidamente. Tambin, la asimilacin de P porel ganado se debe ajustar a los requerimientos de losanimales lo cual podra favorecer la disminucin de Pexcretado en el estircol. El manejo de las fuentes puedereducir significativamente la concentracin de P en lasescorrentas que entran en los cursos de agua y lagos.Por ejemplo, un agresivo tratamiento de efluentes deindustrias lcteas en Florida redujo entre un 62% y 87% laconcentracin total de P en las aguas superficiales.

Manejo del TransporteEl transporte de P y N a partir de las tierras agrcolas

hacia las aguas superficiales por erosin y escorrentapuede ser reducido manteniendo la vegetacin de las zonasde ribera o bandas de amortiguamiento, creando lagunasde retencin o adoptando prcticas agrcolas comolabranzas conservacionistas, terrazas y cultivos decobertura. Por ej. las bandas de amortiguamiento de laszonas de ribera reducen entre un 50% y 85% el transportede P a los cursos de agua. Sin embargo, cada solucindebe ser combinada con reducciones de fuentes denutrientes al suelo, de otra manera los nutrientes en elsuelo continuarn acumulndose.

Control de la Escorrenta UrbanaEl control de la contaminacin urbana no puntual

es una rama bien desarrollada de la ingeniera civil conuna extensiva y sofisticada literatura. Un objetivo clave esla optimizacin de los sistemas de aguas servidas. Otrapropuesta incluye la creacin de lagunas de retencin,humedales y reas verdes como integrantes de sistemasde manejo de aguas de tormentas, control de hojarasca ybarrido de calles, reduccin de reas impermeables, comopavimento y asfalto que favorecen la escorrenta, yreduccin de erosin especialmente a partir de sitios conobras en contraccin


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Sobre El Escritor cientficoYvonne Baskin, una escritora cientfica, edit

el reporte del panel de cientficos para asegurar unacomunicacin ms efectiva de sus descubrimientos conlectores no cientficos.

Comit Editorial De Issues in EcologyDr. David Tilman, Editor en Jefe, Department of Ecology,Evolution and Behavior, University of Minnesota, St.Paul, MN 55108-6097. E-mail: [email protected].

Deposicin AtmosfricaLa deposicin atmosfrica de N puede ser reducida

mediante el uso mas eficiente de fertilizantes y mejorandoel manipuleo de los desechos animales. De esta manera,los pasos necesarios para reducir el movimiento superficialdel N agrcola tambin reducirn el transporte atmosfrico.La reduccin de la quema de combustibles fsiles y elmejoramiento de la intercepcin de los gases trazas de Ngenerados durante la combustin tambin reducirn ladeposicin del N atmosfrico.

CONCLUSIONES

Nosotros ya tenemos un slido conocimiento sobrelos procesos que causan contaminacin no puntual yeutroficacin. Las causas y consecuencias son claras aescala global y regional. Nuestra capacidad para el anlisisde sitios especficos de fuentes no puntuales y sus impactosesta bien desarrollada y mejorada. Aunque la ciencia nopuede por si sola resolver el problema, los autores creenque la ciencia necesaria esta disponible y podra serfcilmente utilizada en la bsqueda de soluciones. Lanecesidad mas crtica ahora es el desarrollo de polticascreativas y mecanismos de regulacin que combinen laciencia con la realidad social para diagramar una estrategiatendiente a reducir la contaminacin no puntual y mitigarla eutroficacin de nuestras cursos de agua.

PARA MAYOR INFORMACIN

Este informe sintetiza los descubrimientos denuestro panel. Nuestro reporte completo, el cual esta siendopublicado en la revista Ecological Applications (Volumen8, nmero 3, de agosto de 1998) discute y cita mas de 70referencias de la principal literatura cientfica sobre estetema. A partir de esa lista nosotros hemos elegido lossiguientes como ilustrativos de las publicaciones cientficasy sntesis en los cuales se bas nuestro informe.

Naiman, R. J., J. J. Magnuson, D. M. McKnight, and J. A.Stanford. 1995. The Freshwater Imperative.Island Press, Washington D. C.

National Research Council. 1992. Restoration of AquaticEcosystems: Science, Technology and PublicPolicy. National Academy Press, Washington D.C.

Novotny, V. and H. Olem. 1994. Water Quality: Pre-vention, Identification and Management of Dif-fuse Pollution. Van Nostrand Reinhold, NY.

Postel, S.L. and S.R. Carpenter. 1997. Freshwaterecosystem services. Pages 195-214 in G.C.Daily, editor, Natures Services. Island Press,Washington D.C.

Vitousek, P. M., J. Aber, R. W. Howarth, G. E. Likens, P. A.Matson, D. W. Schindler, W. H. Schlesinger, andG. D. Tilman. 1997. Human alteration of theglobal nitrogen cycle: Causes and consequences.Ecological Applications 7: 737-750.

Acerca del panel de cientficosEste informe presenta un consenso logrado por

un panel de cientficos elegidos para constituir una comisinde expertos en el rea. Este informe fue sometido aevaluacin de pares y fue aprobado por el Comit Editorialde Issues in Ecology. La afiliacin de los miembros de panelde cientficos es:

Dr. Stephen R. Carpenter, Panel Chair, Center forLimnology, University of Wisconsin, Madison, WI53706

Dr. Nina F. Caraco, Institute of Ecosystem Studies, CaryArboretum, Millbrook, NY 12545

Dr. David L. Correll, Smithsonian Environmental ResearchCenter, Edgewater, MD 21037

Dr. Robert W. Howarth, Section of Ecology and System-atics, Cornell University, Ithaca, NY 14853

Dr. Andrew N. Sharpley, USDA.-ARS., Pasture Systemsand Watershed Management Research Labora-tory, University Park, PA 16802

Dr. Val H. Smith, Department of Systematics and Ecol-ogy, University of Kansas, Lawrence, KS 66045

AgradecimientosNosotros agradecemos a E.M. Bennet, L. Pitelka,

T. Reed, G.D. Tilman, y annimos evaluadores por loscomentarios para mejorar el manuscrito. Nosotros tambinagradecemos a W. Feeny por la parte grfica. Este informefue financiado mediante Pew Felowships a S.R. Carpentery G.D. Tilman y el sitio NTL-LTER.


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Miembros del comitDr. Stephen Carpenter, Center for Limnology, University

of Wisconsin, Madison, WI 53706Dr. Deborah Jensen, The Nature Conservancy, 1815

North Lynn Street, Arlington, VA 22209Dr. Simon Levin, Department of Ecology & Evolutionary

Biology, Princeton University, Princeton, NJ08544

Dr. Jane Lubchenco, Department of Zoology, OregonState University, Corvallis, OR 97331Dr. JudyL. Meyer, Institute of Ecology, University ofGeorgia, Athens, GA 30602

Dr. Judy L Meyer, Institute of Ecology, University ofGeorgia, Athens, GA 30602-2202

Dr. Gordon Orians, Department of Zoology, Universityof Washington, Seattle, WA 98195

Dr. Lou Pitelka, Appalachian Environmental Laboratory,Gunter Hall, Frostburg, MD 21532

Dr. William Schlesinger, Departments of Botany andGeology, Duke University, Durham, NC 27708

Informes PreviosInformes previos de Issues in Ecology

disponibles de la Ecological Society of America incluyen:

Vitousek, P.M., J. Aber, R.W. Howarth, G.E. Likens, P.A.Matson, D.W. Schindler, W.H. Schlesinger, and G.D.Tilman. 1997. Human Alteration of the Global NitrogenCycle: Causes and Consequences, Issues in EcologyNo. 1.

Daily, G.C., S. Alexander, P.R. Ehrlich, L. Goulder, J.Lubchenco, P.A. Matson, H.A. Mooney, S. Postel, S.H.Schneider, D. Tilman, and G.M. Woodwell. 1997.Ecosystem Services: Benefits Supplied to HumanSocieties by Natural Ecosystems, Issues in Ecology No.2.

Copias adicionalesPara recibir copias adicionales de este reporte por favor contacte:

Ecological Society of America1707 H Street, NW, Suite 400

Washington, DC [email protected], (202) 833-8773

Traduccin al CastellanoAdriana Abril, Facultad de Ciencias Agropecuarias,Universidad Nacional de Crdoba, Crdoba,Argentina

Acerca de Issues in Ecology

Issues in Ecology est diseado para reportar, en lenguaje comprensible para no-cientficos,el consenso de un panel de cientficos expertos en temas ambientales relevantes. Issues inEcology son financiados por el Programa Pew Scholars in Conservation Biology y por laEcological Society of America ESA- (la Sociedad Norteamericana de Ecologa). Este espublicado en intervalos irregulares, conforme los reportes se completan. Todos los reportesestn sujetos a una detallada revisin y deben ser aprobados por el Consejo editorial antesde su publicacin. Ninguna responsabilidad por la opinin expresada por los autos en laspublicaciones de ESA es asumida por los editores o la editorial de la Ecological Society ofAmerica.

Issues in Ecology es una publicacin oficial de la Sociedad Americana de Ecologa, lasociedad nacional de profesionales lder de ecologistas. Fundada en 1915, ESA buscapromover la aplicacin responsable de principios ecolgicos para la solucin de problemasambientales. Para mayor informacin, contactar a la Ecological Society of America, 1707 HStreet, NW, Suite 400, Washington, DC, 20006. ISSN 1092-8987.

Contaminacion d aguas superficiales con fosforo

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