Nitrate mass balance in agricultural areas of intensive fertilizer applicationthe North Maresme aquifer system case study (Spain)

  1. Antonio Hernández-Espriú
  2. Eloisa Domínguez-Mariani
  3. José Antonio Reyna-Gutiérrez
  4. Pedro Martínez-Santos
  5. Emilio Sánchez-León
  6. Luis E. Marín
Revista:
Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana

ISSN: 1405-3322

Año de publicación: 2013

Tomo: 65

Número: 1

Páginas: 39-50

Tipo: Artículo

DOI: 10.18268/BSGM2013V65N1A4 DIALNET GOOGLE SCHOLAR lock_openAcceso abierto editor

Otras publicaciones en: Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana

Resumen

La contaminación por nitratos en agua subterránea es un problema mundial, porque limita el abastecimiento del recurso e incrementa el riesgo a la salud humana cuando se presentan altas concentraciones disueltas. El sistema agrohidrológico activo del aluvial costero del Maresme Norte, uno de los acuíferos más severamente impactados por nitratos en España, se localiza a 70 km al noreste de Barcelona. Campañas de monitoreo han permitido establecer que este acuífero presenta concentraciones del ión nitrato hasta 10 veces superiores al límite máximo permisible sugerido por la Organización Mundial de la Salud (50 mg/l), con una concentración máxima de 567 mg/l y una concentración media del orden 137.5 mg/l. La contaminación de nitratos se cuantificó por medio de un balance de masas, considerando los procesos primarios hidrogeológicos y antropogénicos que controlan el comportamiento de este ión en el acuífero, tales como la recarga, extracción del agua subterránea, irrigación e incorporación de fertilizantes agroquímicos a cultivos. El balance de nitratos representa un enfoque integrador de estudio donde se han vinculado las diferentes fuentes de este compuesto a un balance subterráneo. La metodología desarrollada considera al nitrato como un ión conservativo, porque las condiciones geológicas e hidrogeológicas del acuífero son oxidantes. Los resultados muestran que el acuífero estudiado recibe, cede y retiene aproximadamente 935, 844 y 91 t de NO3-/año, respectivamente. Esta metodología puede ser aplicada a otros acuíferos semejantes contaminados por nitratos, como una herramienta útil para optimizar las prácticas de gestión y aplicación de fertilizantes agroquímicos en áreas de intensa actividad agrícola.

Referencias bibliográficas

  • Almasri, M.N.. (2007). Nitrate contamination of groundwater: A conceptual management framework. Environmental Impact Assessment Review. 27. 220-242
  • Barry, D.A.J., Goorahoo, D., Goss, M.J.. (1993). Estimation of nitrate concentrations in groundwater using a whole farm nitrogen budget. Journal of Environmental Quality. 22. 767-775
  • Bundy, L.G., Knobeloch, L., Webendorfer, B., Jackson, G.W., Shaw, B.H.. (1994). Nitrate in Winconsin groundwater: sources and concerns. U.S. Department of Agriculture, University of Wisconsin-Extension, cooperative Extension. Madison. 1-8
  • Carey, B., Harrison, J., Van Wieringen, L.. (2009). Groundwater Nitrate below a manured dairy field over the Sumas-Blaine aquifer. State of Washington Department of Ecology. Washington^eD.C. D.C..
  • Chesnaux, R., Allen, D.M.. (2008). Simulating nitrate leaching profiles in a highly permeable vadose zone. Environmental Modeling & Assessment. 13. 527-539
  • Crawford, N.M.. (1995). Nitrate: nutrient and signal for plant growth. Plant Cell. 7. 859-868
  • Custodio, E.. (1982). Nitrate build-up in Catalonia coastal aquifers. 171-181
  • Custodio, E., Llamas, R.. (1983). Hidrología Subterránea: Barcelona. OmegaBarcelona. 2. 2359
  • Da Costa, R., García, E.. (1990). Actualización de los datos hidrológicos en la zona del Maresme Norte. Polytechnic University of Catalonia. Barcelona.
  • Darcy, H.. (1856). Les Fontaines publiques de la ville de Dijon: Exposition et application des principes a suivre et des formules a employer dans les questions de distribution d'eau.... Saraswati Press. Dalmont^eParís París. 668
  • Darnault, C., Rockne, K., Stevens, A., Mansoori, G.A., Sturchio, N.. (2005). Water Environment Research. 77. 2576-2658
  • De Miguel, A., Payer, L.. (2002). Actualización de la contaminación del acuífero del Alto Maresme. Polytechnic University of Catalonia. Barcelona.
  • Foppen, J.W.A.. (2002). Impact of high-strength wastewater infiltration on groundwater quality and drinking water supply: the case of Sana'a, Yemen. Journal of Hydrology. 263. 198-216
  • Gates, J.B., Böhlke, J.K., Edmunds, W.M.. (2008). Ecohydrological factors affecting nitrate concentrations in a phreatic desert aquifer in northwestern China. Environmental Science & Technology. 42. 3531-3537
  • Guimerà, J.. (1992). Análisis experimental de los procesos de flujo y comportamiento del ion nitrato en la zona no saturada y su influencia en el agua subterránea: Spain. Universitat Politecnica de Catalunya. Barcelona. 186
  • Guimerà, J.. (1998). Anomalously high nitrate concentration in groundwater. Groundwater. 36. 495-512
  • Guimerà, J., Candela, L.. (1989). Proccedings of SISSIPA'89. University of Lisbon. Lisbon. 61-71
  • Guimerà, J., Marfà, O., Candela, L., Serrano, L.. (1995). Nitrate leaching and strawberry production under drip irrigation management: Agriculture. Ecosystems & Environment. 56. 121-135
  • Herbei, M.J., Spalding, R.F.. (1993). Vadose zone fertilizer-derived nitrate and d15N extracts. Groundwater. 31. 376-382
  • Joekar-Niasar, V., Ataie-Ashtiani, B.. (2009). Assessment of nitrate contamination in unsaturated zone of urban areas: The case study of Tehran, Iran. Environmental Geology. 57. 1785-1798
  • Ju, X.T., Kou, C.L., Zhang, F.S., Christie, P.. (2006). Nitrogen balance and groundwater nitrate contamination: comparison among three intensive cropping systems on the North China Plain. Environmental Pollution. 143. 117-125
  • Kim, D.Y., Burger, J.A.. (1997). Nitrogen transformations and soil processes in a wastewater-irrigated, mature Appalachian hardwood forest. Forest Ecology and Management. 90. 1-11
  • Kolpin, D.W.. (1997). Agricultural chemicals in groundwater of the midwestern United States: Relations to land use. Journal of Environmental Quality. 26. 1025-1037
  • Laegreid, M., Bøckman, O.C., Kaarstad, O.. (1999). Agriculture, Fertilizers and the Environment: Porsgrunn. CABI PublishingNorsk Hydro ASA. 294
  • Martínez-Beltrán, J.. (1993). Las aguas subterráneas: importancia y perspectivas. Instituto Tecnológico GeoMinero de España. Madrid. 29-48
  • Nolan, B.T., Puckett, L.J., Ma, L., Green, C.T., Bayless, R., Malone, R.W.. (2010). Predicting unsaturated zone nitrogen mass balances in agricultural settings of the United States. Journal of Environmental Quality. 39. 1051-1065
  • Oakes, D.B., Young, C.P.. (1981). The effects of farming practices on groundwater quality in the United Kingdom. Science of the Total Environment. 21. 17-30
  • Pang, X.P., Letey, J.. (2000). Organic farming: challenge of timing nitrogen availability to crop nitrogen requirements. Soil Science Society of America Journal. 64. 247-253
  • Penuelas, J, Sardans, J, Alcaniz, J.M., Poch, J.M.. (2009). Increased eutrophication and nutrient imbalances in the agricultural soil of NE Catalonia, Spain. Journal of Environmental Biology. 30. 841-846
  • Piper, A.M.. (1944). A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analyses. American Geophysical Union Transactions. 25. 914-943
  • Puckett, L.J., Cowdery, T.K., Lorenz, D.L., Stoner, J.D.. (1999). Estimation of Nitrate Contamination of an Agro-Ecosystem Outwash Aquifer Using a Nitrogen Mass-Balance Budget. Journal of Environmental Quality. 28. 2015-2025
  • Ryan, P.J.. (1994). An evaluation of the state of nitrate/nitrogen contamination of the Abbotsford-Sumas Aquifer: British Columbia. University of British Columbia. Vancouver. 203
  • Sanchez-Perez, J.M., Tremolieres, M., Takatert, N., Ackerer, P., Eichhorn, A., Maire, G.. (1999). Quantification of nitrate removal by a flooded alluvial zone in the Ill floodplain (Eastern France). Hydrobiologia. 410. 185-193
  • Singleton, M.J., Esser, B.K., Moran, J.E., Hudson, G.B., McNab, W.W., Harter, T.. (2007). Saturated Zone Denitrification: Potential for Natural Attenuation of Nitrate Contamination in Shallow Groundwater under Dairy Operations. Environmental Science & Technology. 41. 759-765
  • Stiff, H.A.. (1951). The interpretation of Chemical analysis by means of patterns. Journal of Petroleum Technology. 3. 15-116
  • Suchanek, T.H., Cooke, J., Keller, K., Jorgensen, S., Richerson, P.J., Eagles-Smith, C.A., Harner, E.J., Adam, D.P.. (2010). A mass balance mercury budget for a mine-dominated lake: Clear Lake, California. Water, Air, & Soil Pollution. 196. 51-73
  • Thornthwaite, C.W.. (1948). An approach toward a rational classification of climate. Geographical Review. 38. 55-94
  • Torr, L.C.. (2009). Applications of dairy wastewater as a fetilizer to agricultural land; an environmental management perspective. University of Stellenbosch Departament of Geology, Geography and Environmental Studies. Stellenbosch. 133
  • Villabona, L., Jiménez, J.. (1998). Estudio hidrogeológico del acuífero de Maresme, sector Calella-Malgrat. Polytechnic University of Catalonia. Barcelona. 122
  • Villarroya, M.. (1986). Estudio hidrogeológico del acuífero costero del Maresme Sur. Universidad de Barcelona. Barcelona. 47
  • Vitòria, L., Soler, A., Canals, A.. (2003). Uso de isótopos ambientales (N, S, C, O) en la valoración de procesos de remediación natural de aguas contaminadas por nitratos. Barcelona.
  • Voudouris, K., Panagopoulos, A., Koumantakis, I.. (2004). Nitrate Pollution in the Coastal Aquifer System of the Korinthos Prefecture (Greece). Global Nest: the International Journal. 6. 31-38
Fuente de los datos: Dialnet