Por John Sawyer, Departamento de Agronomía
Un reciente artículo en el periódico The Des Moines Register ha causado una considerable controversia en relación con el nitrógeno en los arroyos y ríos de Iowa. El artículo (High ammonia levels threaten D.M.’s water, April 6, 2008) presentaba información sobre los niveles de «amoníaco» en ciertos sistemas de aguas superficiales de Iowa durante el reciente período de invierno.
Las implicaciones eran que la aplicación de estiércol y fertilizantes a las tierras de cultivo, y el subsiguiente derretimiento de la nieve y la escorrentía, habían dado lugar a niveles de «amoníaco» más altos de lo normal en las aguas superficiales. En el artículo se comparaban los niveles notificados con una lectura de amoníaco de 0,10 partes por millón considerada perjudicial para la vida acuática. Desgraciadamente, las concentraciones medidas en las aguas superficiales (y tal como se informa en el artículo) no son de amoníaco-N. En su lugar, son amonio-N más amoníaco-N. Por lo tanto, la comparación de los valores notificados con una concentración de amoníaco tóxica para la vida acuática es inexacta.
El amoníaco no está ionizado y tiene la fórmula NH3. El amonio está ionizado y tiene la fórmula NH4+. El principal factor que determina la proporción de amoníaco o amonio en el agua es el pH del agua. La temperatura y la fuerza iónica también influyen en la actividad del amoníaco. Esto es importante, ya que el NH3 unido es la forma que puede ser tóxica para los organismos acuáticos. El NH4 ionizado es básicamente inofensivo para los organismos acuáticos.
La ecuación química que rige la relación entre el amoníaco y el amonio es:
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-
Cuando el pH es bajo, la reacción se dirige hacia la derecha, y cuando el pH es alto, la reacción se dirige hacia la izquierda. En general, a una temperatura de alrededor de la temperatura ambiente, a un pH menos de 6,0, la proporción de amonio-N más amoníaco-N como NH3 es muy-muy baja y como NH4+ es muy-muy alta. A un pH alrededor de 8,0, la proporción como NH3 es del 10 por ciento o menos, y a un pH ligeramente superior a 9,0, la proporción es de aproximadamente el 50 por ciento. La actividad del amoníaco acuoso también es mucho menor a bajas temperaturas y mayor a temperaturas cálidas. Esto significa que a bajas temperaturas y con un pH bajo la actividad como NH3 es aún menor, y como NH4+ es aún mayor. Por lo tanto, los organismos acuáticos sensibles pueden tolerar un mayor total de «amonio-N más amoníaco-N» a bajas temperaturas que a altas temperaturas debido a que hay mucho menos NH3 acuoso en el agua.
El método de laboratorio utilizado para el análisis del agua mide el amonio-N más el amoníaco-N. Es muy difícil determinar directamente la actividad del amoníaco acuoso, por lo que en su lugar se utiliza el sustituto del amonio-N más el amoníaco-N, y luego se utilizan los valores tabulados del amonio-N más el amoníaco-N para determinar si una concentración medida proporcionará amoníaco a un nivel que sea perjudicial para los organismos acuáticos, para condiciones agudas y crónicas. Estos valores tabulados son un sustituto, ya que la concentración medida es un total del amonio-N más el amoníaco-N, y las concentraciones en las tablas para los niveles crónicos o agudos se establecen para reflejar de nuevo las concentraciones probables de amoníaco-N para el pH y la temperatura específicos del agua.
Los criterios agudos y crónicos para el «amoníaco» se han establecido para los arroyos de Iowa designados para los usos de la vida acuática (Capítulo 61, Código Administrativo de Iowa; tablas 3a, 3b y 3c). Hay que utilizar las tablas con cuidado, ya que las concentraciones indicadas son de amonio-N más amoníaco-N, no de amoníaco-N (el encabezamiento de las tablas dice «amoníaco»). Como era de esperar, los criterios crónicos (concentración de amonio-N más amoníaco-N) son más altos para aguas de bajo pH y baja temperatura (por ejemplo, pH 6,5 a 0 grados C es 6,67 mg N/l, etapas de vida tempranas presentes) y más bajos para aguas de alto pH y alta temperatura (por ejemplo, pH 8,0 y 26 grados C es 1,16 mg N/l). Del mismo modo, los criterios agudos son más altos para el agua de pH bajo (por ejemplo, a un pH de 6,5 el criterio para la clase B (WW1-3) y B(LW) es de 48,8 mg N/l) y más bajos para el agua de pH alto (por ejemplo, a un pH de 8,0 es de 8,4 mg N/l).
Los niveles de control ambiental de principios de febrero de 2008 de la base de datos Storet del Departamento de Recursos Naturales de Iowa para los ríos identificados en el artículo de The Des Moines Register oscilaban entre 0,13 y 1,00 mg N/l (amonio-N más amoníaco-N). Con el pH y la temperatura del agua durante ese tiempo (7,6 a 8,1 pH y 0 a 1,0 grados C), los valores monitorizados están muy por debajo de los criterios agudos y crónicos para esas condiciones (criterios agudos 17,0 a 6,95 mg N/l y crónicos 3,98 a 2,10 mg/l). Las mediciones de amonio-N más amoníaco-N tienden a ser variables durante los meses de invierno, pero la variación y los niveles de este año no son superiores a los de la historia reciente.
En resumidas cuentas, el nitrógeno acuoso es complejo, al igual que su efecto sobre la vida acuática. Para la evaluación de los datos de seguimiento de la calidad del agua, es importante saber lo que se está midiendo y tener cuidado y no comparar manzanas y naranjas.