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Agricultura y ganadería

El reto de la contaminación difusa

La contaminación difusa de origen agrícola es uno de los principales problemas ambientales. El exceso de nutrientes provenientes de fertilizantes y residuos ganaderos (principalmente nitrógeno (N) y fósforo (P)) provoca la contaminación de aguas superficiales y subterráneas. 

Discernir el origen de dicha contaminación es clave para identificar al responsable, y mejorar su gestión. En MAiMA somos pioneros a nivel nacional en la aplicación de isótopos estables para identificar el origen de los nitratos en las aguas. 

En la gestión de la contaminación también es necesario diseñar estrategias para descontaminar los emplazamientos contaminados por nitratos. Los isótopos estables proporcionan información única (que no puede obtenerse analizando solamente las concentraciones), que permite determinar si un acuífero se está descontaminando de forma natural o no. En los casos en los que la descontaminación natural no es suficiente, los isótopos proporcionan información sobre los procesos que están ocurriendo en el medio, lo que permite diseñar tratamientos de descontaminación más eficientes, y cuantificar su eficacia.

Agricultura y ganadería
Soluciones MAiMA:
  • Identificación del origen de la contaminación por nitratos: fertilizantes químicos, residuos ganaderos o aguas residuales.
  • Evaluación de la eficacia de la remediación natural: cuando el acuífero se regenera de manera natural. 
  • Asesoramiento en el diseño de tratamientos de descontaminación in situ, incluyendo soluciones basadas en la naturaleza. Tenemos experiencia en: bioestimulación, barreras permeables reactivas, recarga artificial, humedales artificiales, etc. 
  • Seguimiento de los tratamientos de descontaminación implantados y cuantificación de su efectividad.
Casos de éxito

De origen y atenuación natural:

TRAGSA_2015-2016

Caracterización de las fuentes de la contaminación de las aguas por nitratos mediante técnicas multi-isotópicas en 10 zonas vulnerables seleccionadas.

Se ha estudiado el origen de los nitratos en 10 zonas vulnerables seleccionadas (España), utilizando técnicas multi-isotópicas. Se ha podido determinar el origen del nitrato en las zonas estudiadas distinguiendo entre fertilizantes químicos, fertilizantes de origen animal y aguas residuales. Se ha podido determinar además la existencia o no de procesos de atenuación natural de la contaminación. 

En colaboración con: Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente.

Cliente: TRAGSATEC

Fecha: 2015-2106

caso Geoservei_2018

Caracterización de zonas con presencia de contaminación difusa por nitratos. Distribución en el medio hídrico y discriminación del origen del nitrato.

Se ha estudiado el origen de los nitratos en diversas zonas con presencia de contaminación difusa utilizando técnicas multi-isotópicas y técnicas moleculares cuantitativas en base a indicadores microbiológicos (MST, del inglés Microbial Source Tracking). Se ha podido determinar el origen del nitrato distinguiendo entre fertilizantes químicos y fertilizantes de origen animal/aguas residuales. Las técnicas de MST han permitido identificar diferentes fuentes de contaminación fecal (humana versus animal, o entre diferentes especies animales), y en base a los datos isotópicos se ha podido determinar la existencia de procesos de atenuación natural de la contaminación.  

En colaboración con: Grupo de investigación Microbiologia d'aigües relacionada amb la salut (MARS) de la Universitat de Barcelona: Geoservei S.L.;  Agencia Catalana de l’Aigua (ACA).

Cliente: Geoservei S.L. 

Fecha: 2018

mapa Osona_nitratos_2005

Evaluación de la contaminación por nitrato en las aguas subterráneas de la comarca d’Osona.

Se realizó un estudio sobre el origen del nitrato en las aguas subterráneas de la Comarca de Osona. Se determinó que el origen del nitrato está ligado principalmente a la aplicación de fertilizantes orgánicos (purines).  Se ha comprobado la existencia de procesos de atenuación natural de la contaminación en la zona, se ha demostrado además que dicho proceso está mediado por la oxidación de pirita.  

En colaboración con: Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)

Cliente: Consell Comarcal d’Osona; Assaporc S.A.

Fecha: 2005

De seguimiento de atenuación inducida:

InsiTrate_de paper Rosanna

Seguimiento de la eficacia de una planta de bioremediación in situ del agua subterránea contaminada por nitratos para la producción de agua potable.

Al tratarse de una remediación in situ, calcular la eficiencia en la eliminación de nitrato representa un reto adicional. Para calcular esta eficiencia primero se han realizado experimentos a escala de laboratorio utilizando la fuente de materia orgánica seleccionada para la bioestimulación. Los resultados se han aplicado en el seguimiento de la planta a escala de campo a lo largo de un año. Las herramientas isotópicas han permitido determinar la eficiencia de la planta.

En colaboración con: Fundació Centre Tecnològic (CTM), Amphos 21 Consulting S.L., Catalana de Perforacions S.A. y  Ajuntament de Sant Andreu de Llavaneres.

Programa/marco: proyecto LIFE InsiTrate (LIFE12 ENV/ES/000651)

Fecha: 2016-2017

caso ENSAT_2014-16

Estudio de la eficacia en la desnitrificación de una barrera permeable reactiva instalada en una balsa de recarga artificial.

Nuestra contribución consistió en estudiar la eficacia en la desnitrificación de una barrera reactiva instalada en una balsa de recarga artificial. Se realizó primero un estudio a escala de laboratorio con el material de la barrera reactiva. Los datos obtenidos en el laboratorio fueron aplicados a escala de campo para determinar el potencial de desnitrificación de la barrera. El seguimiento se realizó durante dos años y se pudo demostrar que la barrera tiene capacidad para eliminar el nitrato.

Programa/marco: proyecto LIFE ENSAT

En colaboración con: Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC), Agencia Catalana de l’Aigua (ACA), CETAQUA y Area Metropolitana de Barcelona (AMB)

Fecha: 2014-2016

AGROSOS_2014-actualidad

Seguimiento de la eliminación del nitrato en un humedal artificial.

Nuestra aportación al estudio consiste en realizar un seguimiento del humedal artificial en la cuenca de Lerma (Zaragoza) para determinar su potencial de desnitrificación. Las herramientas isotópicas nos proporcionan información sobre los procesos que ocurren en el humedal, asimilación y desnitrificación.

Programa/marco: Proyecto AGROSOS del Instituto Geológico y Minero de España (IGME)

Fecha: 2014-actualidad

planta piloto RodaTer

Aplicación de técnicas isotópicas para la cuantificación y seguimiento de procesos de desnitrificación inducida en acuíferos.

En una planta piloto de desnitrificación in situ a pequeña escala se han aplicado herramientas multi-isotópicas para determinar la eficiencia en la eliminación del nitrato.  El sistema elimina el nitrato en porcentajes de 40 al 100%. Además se ha comprobado que incluso después varias semanas de parada de la planta la bioestimulación ha continuado.

En colaboración con: Agència Catalana de l’Aigua (ACA); Ajuntament de Roda de Ter

Cliente: D’Enginy Biorem, S.L.

Fecha: 2007-2008.

Nuestras publicaciones más relevantes:

Carrey, R., Ballesté, E., Blanch, A. R., Lucena, F., Pons, P., López, J. M., … Otero, N. (2021). Combining multi-isotopic and molecular source tracking methods to identify nitrate pollution sources in surface and groundwater. Water Research, 188.
https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116537

Menció, A.; Mas-Pla, J.; Otero, N.; Regàs, O.; Boy-Roura, M.; Puig, R.; Bach, J.; Domènech, C.; Zamorano, M.; Brusi, D.; Folch, A. (2016). Nitrate pollution of groundwater, all right... but nothing else?. Science of the Total Environment, 539, 241-251.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.08.151

Margalef-Marti, R.; Carrey, R.; Merchán, D.; Soler, A.; Causapé, J.; Otero, N. (2019). Feasibility of using rural waste products to increase the denitrification efficiency in a surface flow constructed wetland. Journal of Hydrology, 578, 124035.
https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.124035

Merchan, D.; Otero, N.; Soler, A.; Causapé, J. (2014). Main sources and processes affecting dissolved sulphates and nitrates in a small irrigated basin (Lerma Basin, Zaragoza, Spain): Isotopic characterization. Agriculture Ecosystems & Environment, 195, 127-138.
https://doi.org/10.1016/j.agee.2014.05.011

Vidal-Gavilan, G.; Folch, A.; Otero, N.; Solanas, A.M.; Soler, A. (2013). Isotopoe characterization of an in situ biodenitrification pilot-test in a fractured aquifer. Applied Geochemistry, 32, 153-163.
http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2012.10.033

Margalef-Marti, R.; Carrey, R.; Viladés, M.; Jubany, I.; Vilanova, E.; Grau, R.; Soler, A.; Otero, N. (2019). Use of nitrogen and oxygen isotopes of dissolved nitrate to trace field-scale induced denitrification efficiency throghout an in-situ groundwater remediation strategy. Science of the total Environment, 686, 709-718.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.06.003

Otero, N.; Torrentó, C.; Soler, A.; Menció, A.; Mas-Pla, J. (2009). Monitoring groundwater nitrate attenuation in a regional system coupling hydrogeology with multi-isotopic methods: the case of Plana de Vic (Osona, Spain). Agriculture Ecosystems & Environment, 133, 103-113.
https://doi.org/10.1016/j.agee.2009.05.007

Grau-Martínez, A.; Folch, A.; Torrentó, C.; Valhondo, C.; Barba, C.; Domènech, C.; Soler, A.; Otero, N. (2018). Monitoring induced denitrification during managed aquifer recharge in an infiltration pond. Journal of Hydrology, 561, 123-135.
https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.03.044