Científicos investigan cómo las prácticas de aguas residuales afectan la calidad del agua en los Cayos de Florida

Las aguas residuales contienen nutrientes que pueden sobrealimentar a las algas, provocando proliferación de algas nocivas y problemas de contaminación en los océanos y otras vías fluviales. Un nuevo estudio realizado por investigadores de Penn State exploró cómo estos nutrientes se mueven desde los sitios de eliminación en los Cayos de Florida, y los resultados ya han informado las prácticas de aguas residuales en la región.

Los científicos dieron su informe. conclusiónque resume dos años de datos de monitoreo de aguas residuales y subterráneas en la revista ACS ES&T AguaLos datos se hicieron públicos tan pronto como fueron recopilados.

Muchas instalaciones de tratamiento en los Cayos de Florida realizan un tratamiento biológico y químico preliminar de las aguas residuales y luego las descargan en pozos poco profundos de menos de 100 pies de profundidad. En teoría, los nutrientes restantes, como el fosfato inorgánico, se adsorberían o se adherirían a la superficie del lecho de roca caliza porosa a medida que el efluente viaja a través del subsuelo antes de llegar a las aguas costeras, dijeron los científicos.

Pero los investigadores de Penn State y otros grupos de científicos han detectado una posible contaminación de aguas residuales en aguas subterráneas y aguas adyacentes, lo que sugiere que las técnicas actuales de tratamiento y eliminación de aguas residuales pueden ser inadecuadas. Citando estudios previos de otros investigadores y datos preliminares de este estudio dirigido por investigadores de Penn State, un grupo ambientalista demandó a la ciudad de Marathon, Florida, en 2022 por supuesta contaminación de pozos poco profundos. La ciudad acordó resolver la demanda abandonando el uso de dichos pozos.

En 2021, los científicos de Penn State instalaron pozos de monitoreo alrededor del sitio de inyección de la instalación de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Marathon y recopilaron dos años de datos sobre nutrientes, iones disueltos y compuestos artificiales como el edulcorante artificial sucralosa y productos farmacéuticos en el agua subterránea. Hizo. y aguas adyacentes.

Descubrieron que el proceso de inyección superficial eliminaba más del 90% del fósforo reactivo soluble (SRP), un tipo de fosfato inorgánico. Pero según los investigadores, tanto SRP como sucralosa se encontraron en aguas cercanas, lo que indica una eliminación incompleta de las aguas residuales.

"Nuestros hallazgos sugieren que el uso de inyección superficial como mecanismo de eliminación de aguas residuales tratadas debería reevaluarse en instalaciones con mayor capacidad de descarga", dijo Michaela Ingalls, profesora asistente de geología en Penn State y autora correspondiente del estudio.

"Otros enfoques analíticos y cuantitativos como los que hemos utilizado aquí pueden ayudar a determinar si la inyección de aguas residuales puede considerarse el equivalente directo de la descarga de contaminantes de fuente puntual".

La Ley de Agua Limpia declara ilegal la descarga de contaminantes directamente al agua dulce, como la descarga de aguas residuales de tuberías a un río. Pero lo que cuenta como algo equivalente a una descarga directa es complejo e involucra factores como qué distancia debe viajar el agua y qué camino tomará, dijeron los investigadores.

En los Cayos de Florida, el agua pasa a través de un lecho de roca que consiste en material de carbonato poroso formado a partir de antiguas rocas de coral que pueden unir fosfato en su superficie mediante un proceso llamado adsorción.

"La idea es que cualquier fosfato sobrante que no se haya recuperado en las etapas iniciales de tratamiento, una vez que lo bombeen al suelo, será absorbido por la superficie del lecho de roca y retirado de la solución", dijo Ingalls. "Estudiamos la eficacia de este mecanismo de tratamiento examinando la eficiencia y durabilidad de la adsorción de fosfato".

Los científicos dijeron que alrededor del 75% del SRP se eliminó del penacho en los primeros 10 días de tránsito por adsorción. Un mecanismo de eliminación lenta en el que el SRP se incorpora a los minerales de fosfato de calcio, como los que forman nuestros huesos y dientes, eleva la eficiencia total de eliminación de fosfato por encima del 90%.

Los investigadores también inyectaron tinte verde fluorescente para rastrear el movimiento de las aguas residuales desde el pozo de inyección a través de una serie de sitios de pozos de muestreo.

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Los científicos dijeron que el agua subterránea en los Cayos de Florida tiene una alta salinidad debido a su proximidad al océano y, por lo tanto, es muy densa. Cuando se inyectan aguas residuales menos densas bajo tierra, regresan a la superficie más rápido.

Esto es un problema, dijeron los científicos, porque los contaminantes o nutrientes que no fueron eliminados en el tratamiento inicial o que fueron adsorbidos en la roca pueden lixiviarse directamente al agua a lo largo de la playa.

"Es una especie de confluencia de cuestiones debido a la geografía de los Cayos", dijo Ingalls. "Tenemos esta agua subterránea salada que hace que aguas residuales menos densas suban a la superficie. Y los Cayos en sí son cuerpos terrestres tan estrechos que una vez que regresan a la superficie, hay una distancia de transporte muy corta antes de regresar al océano".

Ingalls dijo que el equipo continúa analizando los datos recopilados de pozos de inyección poco profundos y actualmente se está centrando en los niveles de nitrógeno, otro contaminante de las aguas residuales.

"Con el fosfato, se trata de enlaces químicos con el lecho de roca de carbonato", dijo.

"Con el nitrógeno, se trata de las comunidades microbianas que viven en el subsuelo y consumen nitrato y otras especies de nitrógeno. La razón por la que estudiamos ambos es que ambos pueden tener impactos negativos similares en el agua limpia. Ambos pueden causar eutrofización, lo que provoca un mayor crecimiento de algas y condiciones de bajo oxígeno que son perjudiciales para los delicados ecosistemas marinos poco profundos".