Impact of damming on water quality in tropical semiarid rivers

El agua dulce es la savia de la civilización humana, pero los ríos que la transportan rara vez se dejan fluir naturalmente. En todo el mundo, especialmente en regiones cálidas y secas, las personas han construido enormes presas para almacenar agua para el consumo, la agricultura y la industria. Cuando un río es detenido por un muro de concreto, se convierte en un lago, o embalse. Esta transformación cambia todo sobre el agua. El agua se ralentiza, se calienta y permanece estancada durante semanas o meses. En este estado de quietud, procesos químicos y biológicos invisibles toman el control. La luz solar alimenta a plantas diminutas llamadas algas, las bacterias descomponen los desechos y los nutrientes como el nitrógeno y el fósforo cambian de una forma a otra. Durante décadas, los científicos se han preguntado cómo estos cambios afectan la calidad del agua que eventualmente fluye hacia afuera de la presa. ¿Actúa el embalse como un filtro gigante, limpiando el agua a medida que pasa a través de él? ¿O se convierte en una fábrica que ensucia más el agua, haciéndola más rica en algas y más contaminada? La respuesta es crucial para gestionar los suministros de agua en un mundo que se calienta, donde las sequías son cada vez más largas y severas.

En la región semiárida de Brasil, una vasta zona de tierra cálida y seca en el noreste, investigadores se propusyeron responder a esta pregunta con un análisis masivo y de largo plazo de ocho embalses diferentes. Esta región se define por su lucha contra la escasez de agua. Los ríos aquí son a menudo estacionales, y los embalses son lo único que mantiene vivas a las ciudades y granjas durante los meses secos. Entre 2015 y 2019, la zona sufrió una de las peores sequías de su historia. Los niveles de agua en estos embalses descendieron tanto que contenían menos del uno por ciento de su capacidad total. Fue un experimento natural perfecto, aunque duro. El equipo, liderado por Iran Eduardo Lima Neto, recopiló años de datos recolectados por agencias estatales. Midieron quince cosas diferentes en el agua justo antes de entrar al embalse y justo después de salir de él. Estas mediciones incluyeron desde la temperatura y el color del agua hasta la cantidad de oxígeno, la presencia de bacterias y los niveles de nutrientes que alimentan a las algas. Al comparar el agua que entraba con la que salía, pudieron ver exactamente qué le estaba haciendo el embalse al río.

Los resultados desafiaron una suposición común. Muchas personas esperan que los embalses actúen como plantas de tratamiento naturales, limpiando el agua de la contaminación y los desechos orgánicos mientras reposa detrás de la presa. El estudio encontró que, para la mayoría de las cosas medidas, los embalses no hicieron mucho de ninguna de las dos cosas. La temperatura del agua, la salinidad, la cantidad de sólidos disueltos e incluso los niveles de bacterias y fósforo cambiaron muy poco entre la entrada y la salida. Los embalses no estaban actuando como filtros, ni tampoco como contaminadores principales para estos factores específicos. El agua que salía de la presa era, en su mayor parte, químicamente similar al agua que entró en ella. Esta estabilidad se mantuvo incluso durante la sequía extrema cuando los embalses estaban casi vacíos. Los investigadores descubrieron que, si bien los niveles de agua fluctuaban violentamente, el efecto general de la presa sobre estos parámetros se mantuvo notablemente constante a largo plazo.

Sin embargo, la historia fue muy diferente para un grupo específico de sustancias. Si bien los embalses no limpiaron el agua, sí cambiaron su carácter biológico de una manera significativa. El agua que salía de las presas contenía sustancialmente más nitrógeno inorgánico, sólidos suspendidos, oxígeno disuelto y turbidez que el agua que entraba en ellas. De manera más sorprendente, la cantidad de clorofila-a, un pigmento que indica la presencia de algas, aumentó un 130 por ciento. Los embalses no estaban filtrando el agua; estaban impulsando un florecimiento de vida vegetal microscópica. Los investigadores determinaron que esto sucedió porque los embalses retuvieron el fósforo ligeramente mejor de lo que retuvieron el nitrógeno. Este desequilibrio, combinado con el intenso calor del sol tropical, creó un ambiente perfecto para que las algas crecieran rápidamente. Los altos niveles de oxígeno disuelto medidos en el agua no eran una señal de salud prístina, sino una señal de una fotosíntesis intensa durante el día, un proceso que a menudo conduce a caídas peligrosas de oxígeno durante la noche cuando las algas mueren y se descomponen.

El estudio también utilizó modelos computacionales para entender por qué ocurrieron estos cambios y para probar cómo diferentes condiciones podrían alterar los resultados. Las simulaciones confirmaron que el comportamiento de los embalses era impulsado por un equilibrio entre lo que venía de las tierras circundantes y lo que sucedía dentro del agua misma. Los investigadores encontraron que los embalses no funcionaban como los grandes estanques diseñados para tratar aguas residuales, los cuales están destinados a eliminar desechos. En cambio, estos embalses tropicales simplemente permitían el paso del agua mientras dejaban que los procesos biológicos internos tomaran el control. El aumento de algas y nutrientes fue impulsado en gran medida por la contaminación proveniente de la tierra —la erosión y los sistemas de saneamiento inadecuados que lavaban el nitrógeno y los sólidos hacia los ríos— combinada con las condiciones cálidas dentro del embalse que aceleraron su crecimiento. La sequía misma cambió cómo el agua se comportaba de un año a otro, pero no cambió la naturaleza fundamental de los embalses. Siguieron siendo lugares donde el agua no era limpiada, sino donde el equilibrio de nutrientes se desplazaba para favorecer el crecimiento de las algas.

Esta investigación proporciona una imagen clara de lo que sucede con el agua en las regiones cálidas y secas del mundo cuando se retiene detrás de una presa. Los hallazgos sugieren que, en estos entornos, no se puede confiar en los embalses para solucionar los problemas de calidad del agua causados por la contaminación en la tierra. No eliminan la materia orgánica ni las bacterias que amenazan la salud humana, ni tampoco eliminan los nutrientes que causan los florecimientos de algas. En cambio, tienden a preservar la composición química del agua mientras amplifican la actividad biológica. Para las comunidades que dependen de estos embalses, la lección es que la gestión de la calidad del agua requiere mirar río arriba. Limpiar el agua antes de que llegue a la presa es esencial, porque la presa misma no hará el trabajo. Los embalses no son la solución a la contaminación; son el escenario donde se desarrollan las consecuencias de la contaminación, resultando a menudo en un agua más rica en vida, pero potencialmente más peligrosa para las personas que necesitan beberla.