miniaturadeimagen|Contaminación del agua debido a la producción lechera en el área de Wairarapa, en Nueva Zelanda (fotografía de 2003).
La contaminación agropecuaria se refiere a los subproductos bióticos y abióticos de las prácticas agrícolas que resultan en la contaminación o degradación del medio ambiente y los ecosistemas circundantes, y que causan daños a los humanos y sus intereses económicos. La contaminación puede provenir de una variedad de fuentes, que van desde la contaminación del agua de origen puntual (desde un único punto de descarga) hasta causas más difusas a nivel de paisaje, también conocidas como contaminación de origen no puntual o contaminación difusa. Las prácticas de gestión desempeñan un papel crucial en la cantidad y el impacto de estos contaminantes. Las técnicas de manejo van desde el manejo de animales y la vivienda, hasta el manejo de prácticas agrícolas mundiales como la propagación de pesticidas y fertilizantes.
Fuentes abióticas
Pesticidas
miniaturadeimagen|Aplicación aérea de pesticidas.
Los pesos y herbicidas se aplican a las tierras agrícolas para controlar las plagas que interrumpen la producción de cultivos. La contaminación del suelo puede ocurrir cuando los pesticidas persisten y se acumulan en los suelos, lo que puede alterar los procesos microbianos, aumentar la absorción del químico por las plantas, y cuando los pesticidas son tóxicos para los organismos del suelo. El grado de persistencia de los pesticidas y herbicidas depende de la química única del compuesto, que afecta la dinámica de sorción y el destino y el transporte resultantes en el ambiente del suelo. Los pesticidas también pueden acumularse en animales que comen plagas contaminadas y organismos del suelo. Además, los pesticidas pueden ser más dañinos para los insectos beneficiosos, como los polinizadores, y para los enemigos naturales de las plagas (es decir, los insectos que se aprovechan o parasitan las plagas), que lo son para las plagas objetivo.Gullan, P.J. and Cranston, P.S. (2010) The Insects: An Outline of Entomology, 4th Edition. Blackwell Publishing UK: 584 pp.
Lixiviación de plaguicidas
La lixiviación de pesticidas ocurre cuando los pesticidas se mezclan con el agua y se mueven a través del suelo, contaminando el agua subterránea. La cantidad de lixiviación está correlacionada con las características particulares del suelo y los pesticidas y el grado de lluvia e irrigación. La lixiviación es más probable si se usa un pesticida soluble en agua, cuando el suelo tiende a ser de textura arenosa; si se produce un riego excesivo justo después de la aplicación de pesticidas; si la capacidad de adsorción del pesticida al suelo es baja. La lixiviación no solo puede originarse en campos tratados, sino también en áreas de mezcla de pesticidas, sitios de lavado de maquinaria de aplicación de pesticidas o áreas de eliminación.
Fertilizantes
Los fertilizantes se utilizan para proporcionar a los cultivos fuentes adicionales de nutrientes, como nitrógeno, fósforo y potasio, que promueven el crecimiento de las plantas y aumentan el rendimiento de los cultivos.
Nitrógeno
Los fertilizantes nitrogenados suministran a las plantas formas de nitrógeno que están biológicamente disponibles para su absorción; a saber, NO3- (nitrato) y NH4+ (amonio). Solo una fracción de estos es absorbida por los cultivos, y el resto se acumula en el suelo o se pierde como escorrentía. Es mucho más probable que los fertilizantes de nitrato se pierdan en el perfil del suelo con la escorrentía debido a las cargas similares entre la molécula y las partículas de arcilla cargadas negativamente.
Las altas tasas de aplicación de fertilizantes que contienen nitrógeno combinados con la alta solubilidad en agua del nitrato conduce a un aumento de la escorrentía en las aguas superficiales, así como a la lixiviación en las aguas subterráneas, causando así la contaminación de las aguas subterráneas.
El uso excesivo de fertilizantes que contienen nitrógeno (ya sean sintéticos o naturales) es particularmente dañino, ya que gran parte del nitrógeno que las plantas no absorben se transforma en nitrato, que se lixivia fácilmente. Niveles de nitrato superiores a 10 mg/L (10 ppm) en el agua subterránea puede causar el "síndrome del bebé azul" (metahemoglobinemia adquirida).
Los nutrientes, en los fertilizantes, especialmente los nitratos, pueden causar problemas para los hábitats naturales y para la salud humana si se lavan del suelo en los cursos de agua o se filtran a través del suelo hacia las aguas subterráneas.
Además, el abuso de fertilizantes puede causar contaminación del aire en forma de amoníaco.
Cadmio
La concentración de cadmio en los fertilizantes que contienen fósforo varía considerablemente y puede ser problemática. Por ejemplo, el fertilizante de fosfato monoamónico puede tener un contenido de cadmio tan bajo como 0.14 mg/kg o tan alto como 50.9 mg/kg. Esto se debe a que la roca de fosfato utilizada en su fabricación puede contener hasta 188 mg/kg de cadmio (por ejemplo, los depósitos en Nauru y la isla de Navidad). El uso continuo de fertilizantes con alto contenido de cadmio puede contaminar el suelo y las plantas. La Comisión Europea ha considerado los límites al contenido de cadmio de los fertilizantes fosfatados. Los productores de fertilizantes que contienen fósforo ahora seleccionan roca fosfórica basada en el contenido de cadmio.
Fluoruro
Las rocas de fosfato contienen altos niveles de fluoruro. En consecuencia, el uso generalizado de fertilizantes de fosfato ha aumentado las concentraciones de fluoruro en el suelo. Se ha encontrado que la contaminación de los alimentos por fertilizantes es poco preocupante ya que las plantas acumulan poco fluoruro del suelo. De mayor preocupación es la posibilidad de toxicidad de fluoruro para el ganado que ingiere suelos contaminados. También son posibles los efectos del fluoruro sobre los microorganismos del suelo.
Elementos radiactivos
El contenido radiactivo de los fertilizantes varía considerablemente y depende tanto de sus concentraciones en el mineral original como del proceso de producción de fertilizantes. El rango de concentraciones de uranio-238 puede variar de 7 a 100 pCi/g en roca de fosfato y de 1 a 67 pCi/g en fertilizantes de fosfato. Cuando se usan altas tasas anuales de fertilizante de fósforo, esto puede dar como resultado concentraciones de uranio-238 en suelos y aguas de drenaje que son varias veces mayores de lo que normalmente están presentes. Sin embargo, el impacto de estos aumentos en el riesgo para la salud humana de la contaminación de alimentos por radionúclidos es muy pequeño (menos de 0.05 mSv/a).
Otros metales
Los desechos de la industria del acero, que se reciclan en fertilizantes por sus altos niveles de zinc (esencial para el crecimiento de las plantas), pueden incluir los siguientes metales tóxicos: plomo, arsénico, cadmio, cromo y níquel. Los elementos tóxicos más comunes en este tipo de fertilizante son mercurio, plomo y arsénico. Estas impurezas potencialmente dañinas pueden eliminarse; sin embargo, esto aumenta significativamente el costo de producción. Los fertilizantes altamente puros están ampliamente disponibles y quizás mejor conocidos como los fertilizantes altamente solubles en agua que contienen tintes azules utilizados en los hogares, como Miracle-Gro. Estos fertilizantes altamente solubles en agua se utilizan en el negocio de viveros y están disponibles en paquetes más grandes a un costo significativamente menor que las cantidades minoristas. También hay algunos fertilizantes granulares de jardín de bajo costo hechos con ingredientes de alta pureza.
Lixiviación, escorrentía y eutrofización.
miniaturadeimagen|Eutrofización del río Potomac en Estados Unidos.
El nitrógeno (N) y el fósforo (P) aplicados a las tierras agrícolas (a través de fertilizantes sintéticos, compost, abonos, biosólidos, etc.) pueden proporcionar valiosos nutrientes para las plantas. Sin embargo, si no se maneja correctamente, el exceso de N y P puede tener consecuencias ambientales negativas. El exceso de N suministrado tanto por fertilizantes sintéticos (como nitrato altamente soluble) como por fuentes orgánicas como abonos (cuyo N orgánico es mineralizado a nitrato por los microorganismos del suelo) puede conducir a la contaminación del nitrato por el agua subterránea. El agua potable contaminada con nitrato puede causar el síndrome del bebé azul . Junto con el exceso de P de estas mismas fuentes de fertilizantes, la eutrofización puede ocurrir aguas abajo debido al exceso de suministro de nutrientes, lo que lleva a áreas anóxicas llamadas zonas muertas.
Contaminantes orgánicos
El estiércol y los biosólidos contienen muchos nutrientes consumidos por animales y seres humanos en forma de alimentos. La práctica de devolver dichos productos de desecho a las tierras agrícolas presenta una oportunidad para reciclar los nutrientes del suelo. El desafío es que los abonos y los biosólidos contienen no solo nutrientes como carbono, nitrógeno y fósforo, sino que también pueden contener contaminantes, incluidos productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP). Existe una gran variedad y gran cantidad de PPCP consumidos por humanos y animales, y cada uno tiene una química única en ambientes terrestres y acuáticos. Como tal, no todos han sido evaluados por sus efectos sobre el suelo, el agua y la calidad del aire. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (APE) ha examinado los lodos de depuradora de las plantas de tratamiento de aguas residuales en los Estados Unidos para evaluar los niveles presentes de varios PPCP.
Metales pesados
Los principales insumos de metales pesados (por ejemplo, plomo, cadmio, arsénico, mercurio) en los sistemas agrícolas son fertilizantes, desechos orgánicos como estiércol y desechos de subproductos industriales. Algunas técnicas de cultivo, como el riego, pueden conducir a la acumulación de selenio (Se) que ocurre naturalmente en el suelo. Esto puede dar lugar a depósitos de agua aguas abajo que contienen concentraciones de selenio que son tóxicos para la vida silvestre, el ganado y los humanos. Este proceso se conoce como el "Efecto Kesterson", que lleva el mismo nombre del Embalse Kesterson en el Valle de San Joaquín (California, EE. UU.), que fue declarado vertedero de desechos tóxicos en 1987.
Gestión de tierra
Labranza y emisiones de óxido nitroso
Los procesos biogeoquímicos naturales del suelo provocan la emisión de varios gases de efecto invernadero, incluido el óxido nitroso. Las prácticas de gestión agrícola pueden afectar los niveles de emisión. Por ejemplo, se ha demostrado que los niveles de labranza afectan las emisiones de óxido nitroso.
Erosión y sedimentación del suelo
miniaturadeimagen|Erosión del suelo: el suelo se lava desde un campo arado a través de esta puerta y hacia un curso de agua más allá.