Contaminación de Agua por Fuentes No Puntuales Proveniente de Actividades Ganaderas en una Subcuenca del Rio Ranchería

La contaminación de las aguas superficiales puede deberse a contaminación puntual por las descargas que se realizan de forma directa sobre ríos, pero también, puede provenir de fuentes no puntuales (Nonpoint Source - NPS, por sus siglas en inglés). Los contaminantes comúnmente asociados con NPS incluyen nutrientes (Nitrógeno - N y el Fósforo - P), patógenos, sedimentos, petróleo y grasas, sal y pesticidas (EPA, 2013). El N y el P son nutrientes, que, en altas concentraciones, pueden afectar a los cuerpos de agua superficiales y a la vida asociada a estos por la eutrofización, ocasionando principalmente la mortalidad de especies acuáticas por falta de oxígeno. Geng & Sharpley (2019), exponen que la contaminación de fuentes no puntuales se ha convertido en la principal fuente de eutrofización en la mayoría de los lagos y ríos. En China Hou et al. (2022), encontraron que más del 60 % de los lagos de ese país tienen problemas de eutrofización, y más del 50 % del N y el P en estos cuerpos de agua se originan a partir de fuentes de contaminación no puntuales. Entre las fuentes no puntuales, la ganadería es una de las principales actividades que aportan nutrientes al suelo que son transportados a los cuerpos de agua por escorrentía. Sharara et al. (2017), afirman que la mayor agrupación y consolidación de la producción ganadera se ha relacionado con impactos adversos en la calidad del agua. Chen et al. (2017) sugiere que el ganado es una de las principales fuentes de contaminación por NPS en China. Zhao et al. (2022) encontraron que los contaminantes NPS de la agricultura y la ganadería son considerablemente mayores que los de los desechos industriales y las aguas residuales domésticas sin tratar. Colombia, no cuenta con suficientes estudios que sustenten los posibles daños que las actividades ganaderas causan sobre los cuerpos de agua. Sin embargo, el panorama actual muestra que la ganadería toma cada vez más fuerza. Según el Instituto Geográfico Agustín Codazzi – IGAC, en Colombia se están utilizando 34.8 millones (36.6%) de los 15.1 millones (13.3%) de hectáreas que se podría usar para ganadería. Esta es una realidad en varios departamentos del país, incluido el departamento de La Guajira, donde el 12.5% del suelo está siendo destinado para la ganadería, superando el 2.2% destinado para este uso (IGAC, 2023). En el departamento de La Guajira se encontró que los mayores aportantes del deterioro de la calidad del agua del río Ranchería proviene de fuentes de contaminación NPS especialmente de actividades ganaderas (Pérez et al 2018). Conocer esta problemática ha resultado retador debido a la gran cantidad de información que se requiere, como, por ejemplo: conocer la fuente, el transporte y la concentración de los nutrientes que llega a los cuerpos de agua. Además, factores como las características del suelo, las condiciones climáticas y las propiedades intrínsecas de los fertilizantes, el estiércol y los componentes del bosque (material en descomposición, suelo superior, etc.), junto con el comportamiento y el destino de los nutrientes transportados en el suelo que afectan en gran medida los mecanismos de transporte en el suelo (Tanik et al., 2013). Los estudios realizados en este tema, se han enfocado en determinar la carga contaminante de las NPS de forma empírica y conceptual, otros han calculado a través de datos bibliográficos la carga de estos nutrientes, otros a través de modelos mecanicistas y pocos estudios determinaron estos datos en campo. El método de monitoreo de campo podría proporcionar resultados precisos de cargas de las fuentes no puntuales. Sin embargo, consume tiempo, dinero y mano de obra, lo que generalmente da como resultado la escasez de datos monitoreados, por lo que pueden ser ineficaces y limitados a gran escala (Xue et al., 2022). Ante esta condición, la simulación se convierte en una herramienta importante para estudiar los procesos de formación de la contaminación por fuentes no puntuales (L. Wu et al., 2012). Aunque los modelos no pueden reemplazar las mediciones reales, sirven como herramientas poderosas para comprender los procesos de contaminación por fuentes no puntuales y pueden brindar suficiente apoyo para la toma de decisiones (M. Wang et al., 2022). Según los métodos utilizados para cuantificar los procesos hidrológicos, los modelos de fuentes no puntuales se pueden clasificar en modelos mecanicistas y modelos estadísticos (M. Wang et al., 2022). Los modelos mecanicistas, también conocidos como el modelo basado en la física, se fundamenta en procesos hidrológicos, químicos y principios biológicos, y tiene como objetivo describir los procesos de migración y transporte de contaminantes. Este modelo, denominado "caja blanca" (M. Wang et al., 2022), puede describir con precisión el mecanismo de migración, el proceso de conversión y el complejo proceso de transmisión espaciotemporal de los contaminantes (Tong et al., 2022). Los modelos mecanicistas consideran muchos procesos y ayudan en la toma de decisiones, pero presentan dificultades, ya que requieren muchos datos de entrada. La baja precisión de los datos de entrada aumenta la incertidumbre en la estimación de la contaminación por fuentes no puntuales (Zhao et al., 2022). También existen dificultades en la calibración de los parámetros, como el uso de la tierra, el suelo, la población, la cría de ganado y el uso de pesticidas y fertilizantes Liu et al. (2015). Por su parte, los modelos estadísticos o empíricos, como el Modelo de Coeficiente de Exportación - ECM, combinan métodos estadísticos con el principio de la caja negra para evitar el complejo proceso de ocurrencia y migración de la contaminación proveniente de fuentes no puntuales. Este modelo requiere menos parámetros, es fácil de operar y presenta una precisión razonable(Guo et al., 2022). Estudios han demostrado que el coeficiente de exportación es una herramienta eficaz para estimar las cargas contaminantes de fuentes no puntuales y es ampliamente utilizado (Yang et al., 2020). La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos - USEPA respalda la precisión del ECM (White et al., 2015). Aunque la mayoría de los estudios han utilizado coeficientes de exportación a través de consultas bibliográficas, una estimación imprecisa de este coeficiente podría afectar las medidas de control posteriores, lo que resultaría en mayores costos o en una mayor contaminación en la implementación de políticas de prevención y control de estas fuentes no puntuales (Tong et al., 2022). Las condiciones específicas de La Guajira son singulares y no existen registros de estudios que estimen la carga de contaminantes provenientes de la ganadería en el río Ranchería. Por este motivo, resulta de vital importancia determinar la contaminación del agua por nutrientes, estableciendo un coeficiente de exportación preciso en esta área. Para ello, se tomará como caso de estudio una subcuenca del río Ranchería. Estos resultados servirán de base para el desarrollo de estrategias de manejo y control adecuados de las NPS (fuentes no puntuales), de acuerdo con las condiciones de la cuenca del río Ranchería. Esto contribuirá de manera significativa al conocimiento del área y del ecosistema, así como al desarrollo de nuevas herramientas que permitan determinar las condiciones específicas, aportando a las disciplinas de ciencias naturales, ingeniería y tecnología.