¿Por qué la degradación de los compuestos orgánicos en las aguas residuales por medio de enzimas biológicas puede prevenir la eutrofización de los cuerpos de agua?

La eutrofización de los cuerpos de agua se refiere al proceso en el cual, debido a la entrada de grandes cantidades de elementos como nitrógeno, fósforo y potasio en cuerpos de agua con corrientes lentas y ciclos de renovación prolongados, las algas y otros organismos acuáticos crecen y se reproducen en gran cantidad. Esto hace que la velocidad de producción de materia orgánica supere con creces la velocidad de su consumo, lo que provoca la acumulación de materia orgánica en el agua y la destrucción del equilibrio ecológico acuático. Definición: La eutrofización de los cuerpos de agua se refiere al fenómeno por el cual, debido a las actividades humanas, grandes cantidades de nutrientes como nitrógeno y fósforo, necesarios para la vida de los organismos, llegan a lagos, ríos y bahías. Esto provoca una rápida proliferación de algas y otros microorganismos acuáticos, lo que a su vez disminuye la cantidad de oxígeno disuelto en el agua. Como resultado, la calidad del agua empeora y muchos peces y otros organismos mueren. En condiciones naturales, los lagos también pasan de un estado de baja fertilidad a uno de alta fertilidad, pero este proceso natural es muy lento. La eutrofización de los cuerpos de agua, causada por las descargas antropogénicas de aguas residuales industriales y domésticas ricas en nutrientes, puede ocurrir en poco tiempo. Cuando los cuerpos de agua sufren eutrofización, las algas planctónicas se multiplican en gran cantidad, lo que provoca la formación de floraciones algales (un fenómeno ecológico natural en el que las algas se multiplican excesivamente en los cuerpos de agua dulce). Debido a los diferentes colores de las algas planctónicas predominantes, la superficie del agua suele presentarse en tonos azules, rojos, marrones, crema, entre otros. En los océanos, este fenómeno se conoce como marea roja. Mecanismo: En los sistemas de agua dulce en la superficie terrestre, los fosfatos suelen ser un factor limitante para el crecimiento de las plantas. En cambio, en los sistemas marinos, son el nitrógeno amónico y los sulfatos los que limitan el crecimiento de las plantas, así como su producción total. Los sustancias que causan la eutrofización suelen ser aquellos nutrientes que están en cantidades limitadas en esos sistemas acuáticos. Por ejemplo, en los sistemas de agua dulce, el contenido de fósforo suele ser limitado; por lo tanto, un aumento en los niveles de fosfatos provoca un crecimiento excesivo de las plantas. En cambio, en los sistemas marinos, el fósforo no es un problema, pero el nitrógeno sí lo es. Por eso, la adición de contaminantes nitrogenados elimina esta limitación, lo que a su vez provoca un crecimiento excesivo de las plantas. Las aguas residuales domésticas, así como las aguas residuales provenientes de la industria química, alimentaria y otros sectores, además del agua de drenaje de los campos agrícolas, contienen grandes cantidades de nitrógeno, fósforo y otros sales inorgánicas. Cuando los cuerpos de agua naturales reciben estas aguas residuales, aumentan los nutrientes en el agua, lo que favorece el crecimiento excesivo de los organismos autótrofos. En particular, aumenta rápidamente la cantidad de cianobacterias y algas rojas, mientras que las demás especies de algas disminuyen gradualmente. Las algas en los cuerpos de agua suelen ser, principalmente, diatomeas y algas verdes. La aparición en gran cantidad de cianobacterias es un signo de eutrofización; a medida que esta se desarrolla, las cianobacterias pasan a ser las predominantes. Las algas se reproducen rápidamente y tienen un ciclo de crecimiento corto. Después de que las algas y otros organismos planctónicos mueren, son descompuestos por microorganismos aeróbicos, lo que consume continuamente el oxígeno disuelto en el agua. También pueden ser descompuestos por microorganismos anaeróbicos, lo que genera gases como el sulfuro de hidrógeno. Estos factores empeoran la calidad del agua, lo que provoca la muerte masiva de peces y otros organismos acuáticos. Durante el proceso de descomposición de las algas y otros organismos planctónicos, se liberan grandes cantidades de nutrientes como nitrógeno y fósforo en el agua, para que los puedan utilizar nuevas generaciones de algas y otros organismos. Por lo tanto, en las masas de agua eutrofiadas, incluso si se interrumpe la fuente de nutrientes externos, es muy difícil que estas masas de agua se purifiquen por sí mismas y vuelvan a su estado normal.

Al degradar los compuestos orgánicos presentes en las aguas residuales, también se eliminan el nitrógeno amónico y el fósforo total.