El Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), en colaboración con la Universidad de Massachusetts, ha desarrollado un método innovador para rastrear el origen de la contaminación por nitrógeno en lagos, mares y ríos. La herramienta analítica derivada de la energía nuclear proporciona una forma más económica, segura y rápida de determinar si el exceso de compuestos de nitrógeno en el agua proviene de la agricultura, los sistemas de alcantarillado o la industria, ayudando a los esfuerzos de prevención y remediación.
El nitrógeno, un elemento esencial y abundante en la tierra, es un fertilizante clave ampliamente utilizado en la agricultura desde mediados del siglo XX. «Uno de los principales problemas mundiales en términos de calidad del agua es que hemos estado sobrefertilizando nuestros paisajes durante décadas, ya sea con estiércol o con fertilizantes sintéticos», dijo Leonard Wassenaar, jefe de la Sección de Hidrología de Isótopos del OIEA en el OIEA. «Todos estos nutrientes, particularmente las formas de nitrógeno como los nitratos, se están filtrando en el agua subterránea y, finalmente, en los ríos, lagos y arroyos».
Los niveles excesivos de nitrato aumentan el crecimiento de algas que pueden conducir a floraciones tóxicas. Estos también se hunden hasta el fondo de los lagos, alimentando bacterias y creando las llamadas ‘zonas muertas’. «Ahora vemos más muertes de peces, donde miles de peces flotan hacia la superficie porque el fondo del lago donde normalmente habitan está agotado de oxígeno de esta lluvia de material orgánico», dijo Wassenaar.
La eliminación de nitratos del agua es muy difícil y costosa, por lo que se necesitan herramientas para comprender las fuentes de nitrógeno y las vías para informar mejor la protección del agua y los esfuerzos de remediación.
El nuevo método, presentado en el Simposio Internacional de la OIEA sobre Hidrología de Isótopos , y publicado en la revista internacional Rapid Communications in Mass Spectrometry, mide la cantidad y la proporción de isótopos estables en el agua. El nitrógeno tiene dos isótopos estables, o variaciones de sus átomos, con diferentes pesos. Como la diferencia de peso no es la misma en los desechos humanos o en los fertilizantes, por ejemplo, los isótopos se pueden usar para identificar la fuente.
“Las herramientas de isótopos son muy poderosas para medir los nutrientes en el agua”, dijo Wassenaar, “pero históricamente su uso ha sido muy difícil, obstaculizado por el costo y la accesibilidad. La nueva técnica permite a los científicos realizar más muestras y mucho más barato para estudios a gran escala. Creo que es un cambio de juego «.
El nuevo método utiliza una forma de cloruro de titanio, una sal, para convertir el nitrato en una muestra de agua en gas de óxido nitroso. Desde este gas, los isótopos pueden analizarse con equipos como un espectrómetro de masas o un láser. Los métodos actuales utilizan bacterias modificadas genéticamente o el metal cadmio altamente tóxico para la conversión de óxido nitroso, lo que las hace laboriosas, costosas y limitadas a unos pocos laboratorios muy especializados.
«Es un método relativamente simple para lo que solía ser un proceso muy complejo y costoso», dijo el colaborador Mark Altabet, profesor de ciencias estuarinas y oceánicas en la Escuela de Ciencias Marinas y Tecnología de Dartmouth de la Universidad de Massachusetts. El análisis de las muestras cuesta entre 5 y 10 veces menos que antes, y solo toma unos minutos preparar las muestras.
Altabet planea usar el método para estudiar el impacto de las medidas para controlar la contaminación en Long Island Sound, en la costa este de los Estados Unidos, que en el pasado se vio fuertemente afectada por el exceso de nitrato.
El OIEA promueve la aplicación de técnicas nucleares e isotópicas para determinar la fuente de agua, la edad, la calidad y la sostenibilidad, a fin de ayudar a los países a gestionar mejor este recurso vital.
