Exceso de Nitrógeno en el Medio Ambiente de EUA: Tendencias, · Presentamos nuevos resultados de...

esa

Publicado por la Ecological Society of America

esa

Exceso de Nitrógeno en el MedioAmbiente de EUA: Tendencias,

Riesgos y SolucionesEric A. Davidson, Mark B. David, James N. Galloway, Christine L. Goodale,

Richard Haeuber, John A. Harrison, Robert W. Howarth, Dan B. Jaynes,R. Richard Lowrance, B. Thomas Nolan, Jennifer L. Peel, Robert W. Pinder,

Ellen Porter, Clifford S. Snyder, Alan R. Townsend, and Mary H. Ward

Invierno de 2012 Informe Número 15

Exceso de Nitrógeno en el MedioAmbiente de EUA: Tendencias,

Riesgos y Soluciones

Issues in EcologyIssues in Ecology

© The Ecological Society of America • [email protected] esa 1

TÓPICOS EN ECOLOGÍA NÚMERO QUINCE INVIERNO DE 2012

Exceso de Nitrógeno en el Medio Ambiente de EUA:Tendencias, Riesgos y Soluciones

RESUMEN

No es sorprendente que los seres humanos hayamos afectado profundamente el ciclo global del nitrógeno (N) en el esfuerzo por ali-mentar a las 7 mil millones de personas que habitan el planeta. Esto se debe a que dicho elemento es esencial para el crecimiento de

las plantas y para la nutrición animal. Como consecuencia, el ciclo de nitrógeno ha sido perturbado en mayor medida que el ciclo de car-bono (C). La producción de alimentos y energía derivados de la agricultura y el uso de energía en la industria han más que duplicado lacantidad de nitrógeno reactivo que circula anualmente. Presentamos nuevos resultados de investigación que muestran el alcance dedichos efectos sobre los ecosistemas, la biodiversidad, la salud humana y el clima. Sugerimos que, pese a décadas de investigación sobre lasconsecuencias negativas del exceso de nitrógeno disponible sobre la biósfera, las soluciones permanecen evasivas. No obstante, se han reg-istrado éxitos en la reducción de las emisiones de nitrógeno a la atmósfera, lo que ha mejorado la calidad del aire. Algunas soluciones efec-tivas para reducir su pérdida en los sistemas agrícolas también han sido identificadas. Sin embargo, aún existen distintos impedimentoseconómicos y políticos para su adopción. A continuación se muestran las mayores fuentes de nitrógeno reactivo en los Estados Unidos deAmérica (EUA), así como sus impactos y posibles opciones de mitigación:

Fuentes:• El intenso desarrollo agrícola, industrial y del transporte ha afectado profundamente el ciclo de nitrógeno en EUA.• Las emisiones de nitrógeno provenientes de los sectores energético y del transporte han disminuido, pero las del sector

agrícola se han incrementado.• Aproximadamente la mitad del nitrógeno usado como fertilizante para aumentar la producción agrícola no cumple

dicho rol y se pierde en el medio ambiente.

Impactos:• Dos terceras partes de los ecosistemas costeros de EUA sufren daño, de moderado a severo, debido al aumento en la

descarga de nutrientes. Actualmente, existen cerca de 300 zonas de hipoxia (nivel bajo de oxígeno) y el número va enaumento. Una tercera parte de los arroyos de EUA y dos de cada cinco lagos han sufrido efectos negativos debido a lasaltas concentraciones de nitrógeno.

• La contaminación del aire continúa reduciendo la biodiversidad. Una evaluación al nivel nacional ha mostrado la pér-dida de especies nativas sensibles al nitrógeno, mientras que las plantas exóticas e invasivas se beneficiaron.

• Más de 1.5 millones de estadounidenses beben agua de pozos contaminada con altos contenidos de nitrato (un conta-minante conocido y regulado). Esto aumenta el riesgo de tener hijos con defectos de nacimiento o de desarrollarcáncer. Se necesita más investigación para entender a plenitud estos riesgos para la salud humana.

• Se ha detectado que la pérdida de nutrientes por la agricultura y el ingreso de aguas residuales en los ecosistemas estánasociados con diversas infecciones causadas por patógenos, incluyendo enfermedades en los corales, la muerte de aves,enfermedades de los peces y enfermedades diarréicas e infecciones causadas por vectores en los humanos.

• El nitrógeno esta íntimamente ligado con el ciclo del carbono y tiene efectos tanto de calentamiento como de enfri-amiento en el clima.

Opciones de Mitigación:• La regulación de emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) de los sectores energético y del transporte ha mejorado noto-

riamente la calidad del aire, particularmente en el este de EUA. Se espera que el óxido de nitrógeno disminuya aúnmás conforme nuevas regulaciones entren en vigor. No obstante, el amoníaco permanece casi sin regulaciones, y seespera que aumente a menos que se implementen mejores controles sobre sus emisiones derivadas de las prácticasganaderas.

• Las pérdidas de nitrógeno debidas a las prácticas agrícolas en las granjas y a las operaciones ganaderas pueden reducirsehasta en 30-50% con la tecnología y prácticas de manejo actuales. Este número puede aumentar hasta 70-90% conaplicaciones novedosas de métodos ya existentes. Las políticas agrícolas y los sistemas de apoyo actuales en EUA, asícomo la disminución de la inversión en la extensión agrícola, impiden la aplicación de dichas prácticas.

La sociedad se enfrenta a un profundo reto para satisfacer el abasto de alimento, fibra y combustible y a la vez minimizar los impactos nointencionales en el medio ambiente y en la salud humana. Mientras que nuestra habilidad para cuantificar las transferencias denitrógeno entre la tierra, el agua y el aire ha mejorado desde la primera publicación de esta serie en 1997, aún queda un enorme reto queresolver: usar la ciencia para establecer políticas de manejo efectivas que reduzcan el cambio climático, mejoren la calidad del agua yprotejan la salud de los seres humanos y del medio ambiente.

Crédito fotográfico de la portada: El depósito de nitrógeno en el Parque Nacional Joshua Tree en California ha aumentado la abundancia de pastos no nativos, que sonmás propensos al fuego que la vegetación natural. La foto superior muestra un sitio dominado por pastos anuales, no nativos cinco años después de un incendio y la infe-rior presenta un sitio inmediatamente después de un incendio. Las fotografías son cortesía de Edith Allen.

© The Ecological Society of America • [email protected] esa

Introducción

Debido principalmente a la invención de losfertilizantes sintéticos a principios del sigloXX, la creciente población humana tiene, enpromedio, una mejor nutrición que nuncaantes en la historia. Cerca del 40-60% de lapoblación actual depende del crecimiento decultivos que reciben la aplicación de fertil-izantes sintéticos de nitrógeno.Desafortunadamente, el avance impresionanteen la productividad agrícola y en la nutriciónhumana ha tenido un costo alto en términosde degradación ambiental y en riesgos para lasalud humana por la contaminación. La razónes que una gran proporción del nitrógeno quese utiliza como fertilizante -más de la mitad-no es usada por los cultivos y sale al aire y alagua, se mueve tierra y aguas abajo, y contam-ina paisajes terrestres y acuáticos. Al mismotiempo, el aumento en el uso de energía fósilen los sectores energético, del transporte eindustrial tiene como consecuencia la emisiónde contaminantes de nitrógeno al aire. En1997, el primer número de Tópicos enEcología (Issues in Ecology) describió la magni-tud, las causas y las consecuencias de lasalteraciones humanas al ciclo del nitrógeno,documentando cómo los seres humanos hemosaumentado en más del doble la cantidad denitrógeno reactivo (ver Glosario para lasdefiniciones) que se circula anualmente en labiósfera terrestre. Varias de estas tendenciashan continuado junto con el incrementopoblacional, la mejoría en las dietas de lospaíses en desarrollo, el aumento en el uso defertilizantes químicos a nivel global, las cre-cientes concentraciones atmosféricas de óxidonitroso -un potente gas de efecto invernadero-y la mayor eutrofización de hábitats acuáticosy marinos. Quince años después, nos pregunta-mos: “¿Ha servido el nuevo conocimientocientífico sobre los problemas crecientes de la

contaminación con nitrógeno para avanzar enlas soluciones a éstos?”

En algunos aspectos la respuesta es undecepcionante “no”. El óxido nitroso continúaaumentando en la atmósfera, así como elnúmero de ecosistemas acuáticos que sufren deeutrofización e hipoxia (nivel bajo deoxígeno) y la pérdida de biodiversidad debidoa la contaminación del aire. En efecto, estosproblemas se han exacerbado por unademanda no anticipada en el crecimiento decultivos para biocombustibles, misma queaumentó la presión para la expansión del áreaagrícola y para el uso de fertilizantes. Noobstante, existen importantes historias deéxito. Por ejemplo, la calidad del aire ha mejo-rado significativamente como resultado de lasregulaciones y de la innovaciones tecnológi-cas, que han reducido las emisiones de gases denitrógeno provenientes de la industria y de losautomóviles en muchos países desarrollados.Se ha estimado la cantidad de nitrógeno en elaire contaminado que puede soportar un eco-sistema (la "carga crítica"), sin que tenga pér-didas importantes en biodiversidad o en susfunciones. Así mismo, se ha mejorado la efi-ciencia de uso de los fertilizantes y se hanidentificado opciones de manejo adecuadaspara reducir las pérdidas de nitrógeno de lastierras agrícolas. Se han encontrado evidenciasque ligan el exceso de nitrógeno reactivo en elmedio ambiente con daños específicos en lasalud humana, lo que provee motivaciónurgente para la reducción de la contami-nación. Uno de los aspectos más alentadoreses que existen soluciones tecnológicas capacesde disminuir la contaminación por nitrógeno.Se requiere de investigación para disminuir loscostos de estas soluciones y de una mejorcomunicación para promover las voluntadespolíticas y culturales para aplicarlas.

Si bien el trastorno del ciclo de nitrógeno esglobal, los impactos tienen con frecuencia un

Exceso de Nitrógeno en el Medio Ambiente deEUA: Tendencias, Riesgos y Soluciones

Eric A. Davidson, Mark B. David, James N. Galloway, Christine L. Goodale, Richard Haeuber,John A. Harrison, Robert W. Howarth, Dan B. Jaynes, R. Richard Lowrance, B. Thomas Nolan,

Jennifer L. Peel, Robert W. Pinder, Ellen Porter, Clifford S. Snyder, Alan R. Townsend, and Mary H. Ward




efecto local y las soluciones son específicaspara cada región. En este artículo nos enfo-camos en las fuentes de nitrógeno reactivomás importantes en EUA, sus impactos en losecosistemas, el clima y la salud humana, y enlas opciones para minimizar las pérdidas denitrógeno y sus impactos.

Las Fuentes Más Importantes DeNitrógeno Reactivo En EUA

La suma de todas las fuentes antropogénicas denitrógeno reactivo en EUA, es aproximada-mente cuatro veces la cantidad que ingresa alos ecosistemas por medio de la fijaciónbiológica de nitrógeno (ver Glosario paradefiniciones) a partir de fuentes naturales ypor los rayos o relámpagos (Cuadro 1). Debidoa la intensificación de la agricultura y deldesarrollo industrial, la alteración al ciclo delnitrógeno en EUA es mayor que el promedioglobal. Mientras que el uso de fertilizantes denitrógeno está creciendo en las regiones demercados emergentes tales como Asia, enEUA se ha estabilizado. Por otro lado, la pro-ducción de soya se ha incrementado, lo que haaumentado la fijación biológica de nitrógenoen las tierras de cultivo. Las emisiones de óxi-dos de nitrógeno (NOx) han disminuido y seespera que disminuyan aún más.

Además del ingreso anual del nuevonitrógeno reactivo (Cuadro 1), son impor-tantes también la redistribución y las transfer-encias de nitrógeno entre los componentes delpaisaje (Figura 1). Éstos incluyen las emisionesde amoníaco, óxidos de nitrógeno y óxidonitroso del suelo a la atmósfera, la lixiviaciónde nitrato y nitrógeno orgánico disuelto de latierra hacia los cuerpos acuáticos, la cosechade alimentos y el desecho de aguas residuales.Dicho movimiento de nitrógeno reactivo alaire, agua y tierras no agrícolas tiene conse-cuencias no intencionales, pero indeseables,para la salud de los ecosistemas y la humana.Un reporte de la Agencia para la ProtecciónAmbiental (APA, EPA en inglés) del 2011(ver bibliografía adicional sugerida) describeestas estimaciones con más detalle. Nuestroénfasis será describir y cuantificar los impactosde estas alteraciones en la salud humana y delos ecosistemas y las soluciones potenciales.

IMPACTOS EN LOS ECOSISTEMAS

La investigación científica de las últimasdécadas ha permitido entender mejor la relaciónentre las entradas de nitrógeno a los ecosistemas

Figura 1. Transferencias y redistribuciones más importantes del nitrógeno reactivoentre los ecosistemas terrestres y acuáticos (ver Glosario para abreviaciones). Lafijación biológica de nitrógeno, la desnitrificación y otras transferencias menores sehan omitido para simplificar la imagen.

Cuadro 1. Estimaciones de las mayores fuentes de entrada de Nantropogénico en EUA en 1990 y en 2008 y proyecciones para2014.

Fuentes de N en EUA 1990 2008 Proyección para 2014

Millones de toneladas métricas de N por año

Fuentes naturales

Rayos 0.1 0.1 0.1

Fijación biológica de N 6.4 6.4 6.4

Agricultura

Fertilizantes sintéticos de N 9.7 11.4 11.9

Fijación biológica de N por cultivos 5.4 8.3 9.1

Importación de alimentos 0.2 0.2 0.2

Combustión

NOX de la industria 1.5 1.1 1.1

NOX del transporte 3.7 2.6 2.0

NOX de la generación de electricidad 1.8 0.8 0.6

Usos industriales* 4.2 4.2 4.2

TOTAL 34.0 35.2 35.8

*Los usos industriales de N reactivo sintético incluyen la producción de nylon y de municiones. El únicocálculo disponible es para 2002, el cual suponemos como constante para este período de tiempo, afalta de mejores datos. Las fuentes incluyen los reportes y bases de datos (EPA-SAB-11-013, EPA-HQ-OAR-2009-0491, http://www.epa.gov/ttnchie1/trends) y de la Asociación Internacional de la Industriadel Fertilizante (International Fertilizer Industry Association).

Movimiento y redistribución del nitrógeno reactivo en la tierra,el agua y el aire

AtmósferaNOy NHx N2O NOD

Emisiones deNH3 NOx & N2O Depósito

atmosférico

CombustiblesFósiles

Humanos Combustión Cultivos Ganado Ecosistemas Nativos Agua

FertilizantesAlimento

Drenaje

NO3–

NOD


y la demanda existente por parte de las comu-nidades de plantas. En general, una entrada adi-cional de nitrógeno aumenta el crecimientovegetal, pero las especies difieren en sus habili-dades para responder, pues varían en sus tasasinherentes de crecimiento y en sus respuestas aotros cambios asociados, como la acidificacióndel suelo y el desbalance de nutrientes. Muchasespecies de árboles de madera dura nativos deleste de EUA, como el arce rojo, el arce azu-carero, el fresno americano, el cerezo negroamericano, el tulípero de Virginia y el roblerojo, responden positivamente al depósito delnitrógeno proveniente de la contaminación delaire. En contraste, distintas especies de hayas,abedules y encinos no muestran respuesta. Lasespecies de coníferas exhiben una gama derespuestas, con varias especies como el pino

rojo, mostrando una disminución en su crec-imiento con un mayor depósito de nitrógeno(Figura 2). Además de los efectos sobre losárboles, la vegetación del sotobosque es particu-larmente susceptible a los cambios en la com-posición de especies debidos a una mayorentrada de nitrógeno atmosférico.

Los árboles crecen más lentamente donde lossuelos son más delgados y la estación de crec-imiento es más corta, como en las MontañasRocallosas. Los estudios de campo han mostradoque se necesita un depósito de nitrógeno muchomenor para saturar la demanda de las plantas enbosques de elevaciones altas que en elevacionesmás bajas. Como consecuencia, mucho delnitrógeno que no es capturado por las plantas seincorpora a los arroyos, a las aguas subterráneaso mantos freáticos y a los lagos, donde afecta la


Figura 2. El depósito denitrógeno por la contaminacióndel aire aumenta el crecimientode muchas especies de árbolesde madera dura, como el maple

rojo (izquierda). Algunasconíferas como el pino rojo

(derecha) disminuyen su tasade crecimiento. Las respuestas

de las 24 especies máscomunes en el este de EUA

pueden encontrarse en Thomaset al. 2010. Nature Geoscience,

3:13-17.

Figura 3. En California, elnitrógeno en el aire ha

impactado una tercera parte delas áreas naturales del Estado.

Los líquenes y lasconcentraciones de nitrato en

los arroyos se han utilizadocomo indicadores eficaces decambios no deseables en los

ecosistemas. Las áreassombreadas en color rojo

indican bosques de coníferas enpeligro debido a que las

entradas de nitrógeno por lacontaminación del aire exceden

la capacidad de carga críticaestimada. Esto se deriva de que

(a) se espera un cambio en lacomposición de especies de

líquenes o (b) se espera que elnitrato en los arroyos exceda un

valor umbral establecido. Elsombreado verde indica lugaresdonde las entradas de nitrógenopor contaminación son menores

que la carga critica. Figurasmodificadas de Fenn et al.

(2010. Journal of EnvironmentalManagement 91:2404-2423),

donde se pueden encontrarmapas sobre el excedente de

las cargas críticas en otrosecosistemas en California.

Mapas del excedente de la carga crítica en los bosques mixtos de California

Usando a las comunidades de líquenes como indicadores

Las especies de líquenes han cambiado

Las especies de líquenes han comenzado a cambiar

Sin efecto

Usando el nitrato lixiviadodesde la tierra hacia los arroyos y lagos como indicador

Nitrato adicional se lixivia dela tierra hacia los arroyos

Sin efecto

kg N ha–1 año–1 kg N ha–1 año–1



productividad de las algas y a las redes tróficasacuáticas. A lo largo del país, este tipo de inves-tigación está permitiendo estimar la carga críticadel depósito de nitrógeno para cada tipo de eco-sistema y localidad (Recuadro 1).

Además de ser un nutriente esencial para lavegetación, el depósito de nitrógeno tambiénafecta las propiedades del suelo. Tanto elnitrógeno como el azufre provenientes de lacontaminación del aire contribuyen a la acidifi-cación del suelo. Esto lleva a una pérdida denutrientes esenciales para las plantas, tales comoel calcio y el magnesio y altera la disponibilidadde fósforo. La acidificación del suelo movilizaelementos como el aluminio, que es tóxico paramuchas plantas terrestres y para muchos peces yfauna en los arroyos y lagos; además, puedeaumentar la susceptibilidad del bosque a lasenfermedades y a la sequía debido a las plantasque se encuentran bajo estrés. El aire contami-nado con nitrógeno suele estar acompañado porcontaminación con ozono, que suprime la foto-síntesis en las plantas.

Las especies varían en su habilidad para sopor-tar el estrés debido a la contaminación del aire.La respuesta particular de las especies a unaumento en el depósito de nitrógeno ha dis-minuido la diversidad de ecosistemas terrestres yacuáticos. En general, las especies de crec-imiento rápido (p.ej. malezas), muchas de ellasplantas exóticas o no nativas, responden rápiday positivamente a un incremento en el depósitode nitrógeno. De manera contraria, las plantasnativas de crecimiento lento, adaptadas a bajosniveles de nitrógeno, están menos capacitadaspara utilizar un incremento de dicho elemento.Las diferentes respuestas pueden derivar en laextinción de poblaciones locales de plantas nati-vas raras y de crecimiento lento. Los herbívoros

que se alimentan de estas plantas también sonafectados. Por ejemplo, las poblaciones de mari-posas “checkerspot” en los pastizales de ser-pentina de California han disminuido comoconsecuencia del reemplazo de las especiesnativas de pasto por especies exóticas, queresponden positivamente al nitrógeno. Enotros casos, las poblaciones de herbívoros seexpanden al consumir tejidos con concentra-ciones altas de nitrógeno y bajas de químicosde defensa. La expansión de pastos no nativos,que responden positivamente al nitrógeno yque son altamente inflamables, ha incremen-tado el riesgo de incendios en el oeste de EUA.(p. ej., ver fotos de portada)

Mucho del nitrógeno reactivo en los ecosis-temas terrestres que no es capturado por lasplantas o retenido en los suelos termina en losecosistemas acuáticos. Aproximadamente dosterceras partes de los ecosistemas costeros deEUA han sido clasificados recientementecomo mediana o altamente alterados a causade las descargas de nitrógeno. El sobre-enriquecimiento con nitrógeno se asocia con elaumento en la frecuencia, severidad y exten-sión de eventos de hipoxia (nivel bajo deoxígeno) y de anoxia (falta de oxígeno), asícomo con brotes dañinos de algas y cambios enla composición de especies con pérdida de bio-diversidad. El aumento en la ocurrencia de laszonas hipóxicas y anóxicas en los ecosistemascosteros ha sido documentado cada décadadesde principios de 1900, con cerca de 300zonas hipóxicas identificadas a lo largo de lacosta de EUA. En los estuarios de NuevaInglaterra, el fitoplancton (algas microscópi-cas) domina sobre los pastos acuáticos nativos,generando ecosistemas con menor complejidadestructural y menor claridad en el agua.

Recuadro 1. CARGAS CRÍTICAS: ¿CUÁNTO NITRÓGENO ES DEMASIADO?

El exceso de nitrógeno puede alterar los ecosistemas naturales, causando acidificación, desbalancede nutrientes y pérdida de biodiversidad. Para manejar el nitrógeno eficazmente es importante sabercuánto puede ser añadido a un ecosistema sin provocar efectos dañinos. La "carga crítica" describecuánto nitrógeno es demasiado. Se refiere comúnmente al nitrógeno que se deposita como resul-tado de la contaminación del aire y se expresa como una tasa de entrada de nitrógeno en una áreadeterminada en el tiempo, normalmente como kilogramos de nitrógeno por hectárea por año. Esteconcepto se utiliza ampliamente en Europa y Canadá para evaluar cómo el nitrógeno, el azufre yotros contaminantes del aire afectan los arroyos, lagos y bosques y actualmente se comienza adesarrollar para los ecosistemas de EUA. Los mapas de cargas críticas se combinan con mapas decontaminación del aire para mostrar en dónde las cargas de contaminación exceden las estima-ciones de cargas críticas locales, poniendo a los ecosistemas en riesgo. Por ejemplo, en California,los mapas de cargas críticas, combinados con los de las cargas reales de nitrógeno han permitidoidentificar en qué lugares el nitrógeno está afectando probablemente a los bosques (Figura 3), lospastizales, el matorral costero de salvia, los desiertos y los arroyos. Esta información es útil para quelos encargados de la calidad del aire determinen dónde y cuánto necesita mejorarse la calidad delaire, para poder reducir las cargas de nitrógeno y restaurar las áreas dañadas.



El enriquecimiento del agua dulce connitrógeno suele tener impactos negativos simi-lares a los que tiene en las zonas costeras, peroadicionalmente afecta la calidad del aguapotable (ver sección de impactos en la saludhumana). Aunque el crecimiento de algas yplantas en los ecosistemas de agua dulce estárestringido fuertemente por el fósforo (P), hayevidencia de una co-restricción por ambos ele-mentos. Inspecciones recientes realizadas por laAPA indican que aproximadamente una terceraparte del largo de los arroyos de EUA está cata-logada como “altamente perturbada” y cerca deuna quinta parte de todos los lagos está catalo-gada en un nivel de calidad bajo con respecto alas concentraciones de nitrógeno total.

IMPACTOS EN EL CLIMA

La importancia del ciclo de nitrógeno comoun agente regulador del clima ha ganado aten-ción. Los primeros modelos climáticos globalesse concentraron únicamente en la física de losgases de efecto invernadero; modelos posteri-ores incorporaron fuentes y sumideros biológi-cos de dióxido de carbono, pero no las interac-ciones entre el carbono (C) y el nitrógeno. Enaños recientes, algunos modelos del sistema dela Tierra han añadido alguna representacióndel ciclo de nitrógeno como un agente regu-lador crucial del ciclo del C, el clima y laquímica atmosférica. Sin embargo, la repre-sentación de los procesos del ciclo delnitrógeno en los modelos climáticos es aúnincompleta.

El depósito de nitrógeno reactivo del airesobre la superficie terrestre afecta los sum-

ideros de carbono mediante dos procesosclave. En primer lugar, la entrada adicional denitrógeno a menudo favorece el crecimientode los árboles, que almacenan grandes canti-dades de carbono en su madera. La magnitudde la estimulación del crecimiento está endebate, pero es posiblemente mayor en lasregiones con un depósito moderado. El incre-mento de dióxido de carbono en la atmósferatambién estimula el crecimiento vegetal, perodicha estimulación está restringida por ladisponibilidad de nitrógeno para las plantas.En segundo lugar, las entradas de nitrógenoreactivo desaceleran la descomposición dematerial vegetal muerto y de la materiaorgánica del suelo en muchos suelos forestales,más no en todos. El entendimiento de esteproceso es un tema de investigación activa queimplica el estudio de los cambios en las comu-nidades microbianas, la biomasa microbiana yla producción de enzimas necesarias pararomper la materia orgánica compleja.

El efecto más directo del nitrógeno sobre elclima se da a través del óxido nitroso. Este gasde efecto invernadero es el tercero más impor-tante de origen humano y contribuye con un6% del calentamiento global de origenantrópico. Tiene un potencial de calen-tamiento cerca de 300 veces mayor pormolécula que el dióxido de carbono y tieneuna permanencia larga en la atmósfera (conun “tiempo medio de residencia” mayor a 110años). Las concentraciones atmosféricas deeste gas se han incrementado vertiginosa-mente desde 1860, como consecuencia delaumento global en la producción ganadera y elaumento en el uso de fertilizantes sintéticos denitrógeno después de la segunda guerramundial. La APA estima que las actividadesagrícolas en EUA son directa o indirecta-mente responsables de emitir 0.48 millones detoneladas de óxido nitroso por año, lo que esaproximadamente el 80% de las emisionestotales del país (el porcentaje restanteproviene de la generación de energía y de laindustria) y cerca del 10% de las emisionesglobales del sector agrícola.

El nitrógeno reactivo también afecta almetano, otro importante gas de efecto inver-nadero, a través de una serie de reaccionesquímicas que lo destruyen en la atmósfera. Loafecta también porque inhibe su producción yconsumo por parte de los microorganismos enlos suelos y en los humedales. Sin embargo,los impactos climáticos totales del nitrógenoreactivo por la vía del metano son pequeñoscomparados con los que tienen el óxido

Figura 4. El efecto deenfriamiento, resultado deldepósito de nitrógeno (que

permite a los árboles removercarbono de la atmósfera y que

causa el reflejo del sol por laneblina y las partículas del aire

que contienen nitrógeno) es unpoco mayor que el efecto de

calentamiento derivado de lasemisiones de óxido nitroso en

EUA. Sin embargo, laincertidumbre en estos cálculos

es muy grande, dando lossiguientes ámbitos de las

estimaciones: de +180 a +400para el N2O; de -240 a -540 para

el crecimiento de árboles; y de -2a -16 para la neblina, donde los

números positivos indicancalentamiento y los negativos

enfriamiento. Debido a que esteanálisis incluye diferentes gases

de efecto invernadero yaerosoles, todos se convirtieron a

la unidad común de“equivalentes de CO2” para un

potencial de calentamiento en unperíodo de 100 años, utilizando

las metodologías del PanelIntergubernamental sobre

Cambio Climático.

La contaminación del aire con N tiene efectos tanto decalentamiento como de enfriamiento en el clima

Efectos de calentamientoLas emisiones de óxido nitroso, derivadas en sumayoría de las actividades agrícolas, calientan elplaneta

Efectos de enfriamientoEl depósito de nitrógeno en los bosques aumenta la velocidad decrecimiento de muchas especies de árboles de madera dura,contribuyendo al secuestro de carbono, lo que enfría el clima. Laneblina y las partículas causadas por la contaminación del aire con Ntambién tienen un efecto de enfriamiento

Millones de toneladas métricasde equivalentes de CO2

crecimiento de árboles

neblina



nitroso y el secuestro de carbono. Aunque los óxidos de nitrógeno no son gases

de efecto invernadero como tales, afectan laproducción de ozono en la tropósfera (parte bajade la atmósfera). El ozono afecta el clima direc-tamente, pues es un gas de efecto invernadero, yademás es tóxico para las plantas, ya que dismin-uye la fotosíntesis y la entrada del dióxido decarbono atmosférico hasta en un 20%.

Tanto los óxidos de nitrógeno como elamoníaco afectan la formación de partículasatmosféricas muy pequeñas, conocidas comoaerosoles, así como sus propiedades químicas.La abundancia y las propiedades de estaspartículas influyen en la formación de gotitas deagua formadoras de nubes. En algunos casos lasnubes pueden ser más brillantes y permanecermás tiempo, lo que tiene efectos importantessobre los patrones de temperatura y precip-itación. En general, los aerosoles tienen unefecto de enfriamiento de corto plazo, pues sonlavados rápidamente por la lluvia.

La discusión anterior sobre los efectos delnitrógeno reactivo sobre el clima tiene unenfoque global y no específico a EUA. Seestán realizando esfuerzos por crear un pro-grama de evaluación del nitrógeno específicopara EUA, cuyos hallazgos preliminares semuestran en la Figura 4. En ésta se comparanlos potenciales de calentamiento a largo plazode los gases y las formas particuladas denitrógeno y el secuestro de carbono atribuiblea las emisiones de nitrógeno reactivo en EUA.Los efectos del depósito de nitrógeno que dis-minuyen la temperatura por el secuestro decarbono cancelan el efecto de calentamientodel óxido nitroso (Figura 4). Desde una per-spectiva más amplia, dichos efectos con-trastantes del nitrógeno, de enfriamiento ycalentamiento, representan menos del 10%del efecto de calentamiento que tienen lasemisiones de dióxido de carbono de EUA porel uso de combustibles fósiles.

IMPACTOS EN LA SALUD HUMANA

Agua potable y salud humana

Las concentraciones de nitrato en los mantosacuíferos están aumentando en muchos lugaresde EUA. Esto ha generado preocupación por lasalud humana, en particular en las áreas ruralesdonde el agua poco profunda se usa paraproveer agua doméstica. De acuerdo con laAPA, el nivel máximo de contaminación(NMC, MCL en inglés) para el agua potable esde 10 miligramos por litro como nitrógeno-nitrato (o cerca de 45 miligramos por litro

como nitrato). Concentraciones de nitratosuperiores al NMC son poco comunes en losarroyos y en los acuíferos profundos, usadoscomo fuentes de agua potable. Sin embargo,22% de los pozos domésticos poco profundos(menos de 100 pies por debajo del nivelfreático) en áreas agrícolas mostraron valoresmayores al NMC, lo que representa un incre-mento con respecto a la década anterior, deacuerdo con el reporte del 2010 del U.S.Geological Survey (USGS). Tomando en con-sideración las fuentes regionales de nitrato y lasdiferencias geológicas regionales que afectan sutraslado hacia las aguas subterráneas, el estudiodel USGS muestra grandes áreas en zonas agrí-colas y urbanas con nitrato en aguas poco pro-fundas en concentraciones que exceden los 10miligramos de nitrógeno por litro (Figura 5).Con base en un modelo del USGS sobre la cali-dad del agua potable, se estima que cerca de 1.2millones de estadounidenses usan pozos priva-dos con concentraciones de nitrato entre 5 y 10miligramos de nitrógeno por litro y que cerca demedio millón usan pozos que exceden el NMC,de 10 miligramos de nitrógeno por litro. Existeuna preocupación creciente sobre la contami-nación futura del agua profunda que se obtienede pozos públicos, como resultado del aumentoen las concentraciones de nitrato de losacuíferos profundos, debido al movimiento

Figura 5. Un modelo del USGeological Survey para mantosfreáticos poco profundospredice concentraciones denitrato moderadas (amarillo ynaranja) a severas (rojo) en áreascon fuentes de nitrógenograndes y donde lascaracterísticas geológicaspermiten que el nitrato llegue almanto freático. Modificado deUSGS Circular 1350 porDubrovsky et al. (2010).

Contaminación por nitrato de los mantos freáticospoco profundos

Concentración de nitrato predicha en miligramos de N por litro de agua

Datos faltantes



hacia abajo de las aguas sub-superficiales. La APA y la Organización Mundial de la

Salud (OMS) fijaron estándares en el aguapotable para prevenir la aparición de metahe-moglobinemia en infantes, también conocidocomo “el síndrome del bebé azul”. La metahe-moglobinemia es rara en EUA debido, en parte,al cumplimiento de los estándares en la granmayoría del territorio. Sin embargo, laingestión de nitrato ha sido ligada con otrosproblemas de salud. Cerca del 5% del nitratoingerido es transformado a nitrito por bacteriasen la boca, que después forma varios com-puestos con efectos diferentes en el cuerpo. Enlas condiciones ácidas del estómago, el nitritoforma óxido nítrico, lo que disminuye la presiónsanguínea y tiene un efecto benéfico. El nitritotambién reacciona con las aminas y las amidaspresentes en las proteínas de la dieta o en losmedicamentos, para formar N-nitrosaminas yN-nitrosamidas (en conjunto, compuestos N-nitrosos; ver Figura 6). Estos compuestos dañanel ADN y causan defectos de nacimiento ycáncer en los animales.

Debido a que todas las especies animales conlas que se ha experimentado han sido suscepti-

Figura 6. Los compuestos N-nitrosos (CONs) dañan el ADN y causan defectos denacimiento y cáncer en animales. Se necesitan más estudios bien diseñados en seres

humanos para sacar conclusiones más contundentes sobre el riesgo de cáncer debidoal consumo de nitrato y nitrito.

Cuadro 2. Resumen de las evidencias que relacionan a los contaminantes nitrogenados del aire con la saludhumana.

Contaminante y Evaluación Evidencia que Sugiere una Relación Probable (Se Necesitan más Científica Relación Clara Pruebas)

NOx (típicamente medido como NO2) Enfermedades respiratorias de corto plazo*, incluyendo: Incrementos del riesgo de muerte por • incremento en la inflamación de los pulmones y su enfermedades respiratorias y cardíacas en el

Evaluación Científica Integral sensibilidad, particularmente en los asmáticos corto plazode la APA 2008 (ISA, en inglés) • incremento en la dificultad para respirar, en la tos y Enfermedades respiratorias de largo plazo*,

en los síntomas asmáticos incluyendo:• incremento en visitas al hospital para el tratamiento • disminución de la función pulmonar

de asma y otros síntomas respiratorios • disminución del crecimiento y función de los pulmones en niños

Ozono Enfermedades respiratorias de corto plazo, incluyendo: Enfermedades cardíacas en el corto • aumento en las visitas hospitalarias plazo, incluyendo:

Documento de Criterios sobre • aumento en la inflamación de los pulmones y su • incremento en las visitas hospitalariasla Calidad del Aire de la APA sensibilidad, particularmente entre los asmáticos • disminución en la función cardíaca2006 (AQCD, en inglés) • aumento en la dificultad para respirar, en la tos y

en los síntomas del asma

Aumento en el riesgo de muerte por enfermedades respiratorias y cardíacas en el corto plazo

PM2.5 Enfermedades respiratorias y cardíacas de corto y Resultados adversos en la reproducción,largo plazo, incluyendo: tales como:

Evaluación Científica Integral • aumento en visitas hospitalarias • incremento en el riesgo de nacimientos prematurosde la APA 2009 para MP • disminución en las funciones cardíacas y pulmonares • disminución del peso al nacer

• incremento en el riesgo de mortalidad infantilAumento en el riesgo de muerte debido a enfermedades Aumento en el riesgo de contraer cáncer respiratorias y cardíacas en el corto y en el largo plazo en el largo plazo

* Corto plazo se refiere a un período de días o semanas entre la exposición al contaminante y la aparición de síntomas en la salud. Largo plazo se refiere a un período demeses o años.

La presencia de nitrato y nitrito en el agua potable y en la dietaforma compuestos N-nitrosos en el estómago y el colon

Nitrato en el agua potable

El nitrato es convertido a nitrito en la boca

Nitrato/nitritoen la dieta

Nitrito + Aminas/amidas (proteína)

= Formación endógenade CONs en tracto GI

• Catalizado por el hemo-hierro (carnes rojas)• Inhibido por los antioxidantes (vitamina C)



bles al cáncer inducido por los compuestos N-nitrosos, es probable que lo mismo suceda en losseres humanos. Sin embargo, son escasos losestudios bien diseñados con seres humanos yque incluyan los factores que afectan la forma-ción de compuestos N-nitrosos en el cuerpo, loque limita la capacidad para establecer conclu-siones definitivas sobre los riesgos de cáncer enla actualidad. No obstante, el grupo de trabajode expertos de la Agencia Internacional deInvestigación sobre el Cáncer perteneciente ala OMS de las Naciones Unidas concluyó losiguiente: “La ingesta de nitrato y nitrito queproduzca nitrosación endógena es probable-mente carcinogénica para los humanos" (lanitrosación endógena se refiere a la formaciónde compuestos N-nitrosos en el estómago,como se describe arriba).

Los pocos estudios realizados en personas queconsumen agua o dietas con altas concentra-ciones de nitrato y poca ingesta de vitamina C,encontraron un incremento en el riesgo decáncer de estómago, esófago, colon y riñón. Laproducción de compuestos N-nitrosos dismin-uye con el consumo de vitamina C y de otroscompuestos contenidos en frutas y vegetales,mientras que aumenta con el consumo dehemo-hierro de las carnes rojas. Esto indica queel riesgo puede ser minimizado con una dietarica en frutas y verduras y exacerbado con unadieta rica en carnes rojas.

Además de los riesgos de cáncer, la concen-tración alta de nitrato en el agua potable se harelacionado con el riesgo de abortos espontá-neos, de nacimientos prematuros y un retrasoen el crecimiento fetal, aunque no todos losestudios han mostrado dichas asociaciones. Encuatro estudios realizados a la fecha, la apari-ción de malformaciones del sistema nerviosocentral se ligó con el nitrato en el agua potableque bebían mujeres embarazadas, con algunaevidencia inclusive a concentraciones denitrato menores al estándar de la APA. Altasingestas de nitrato en el agua potable se asocia-ron con incrementos en la tasa de crecimientode la tiroides (hipertrofia) y con mal fun-cionamiento tiroideo (hipotiroidismo). Dadosestos resultados, es necesario realizar más inves-tigación para evaluar la gama de efectos de laingesta de nitrato en la salud humana.

Contaminación del aire y la saludhumana

Las pruebas que demuestran que algunos conta-minantes nitrogenados del aire tienenimpactos negativos en la salud humana con-

tinúan acumulándose (Cuadro 2). El óxido denitrógeno es un componente importante de lacontaminación dentro y fuera de los hogares.Es emitido por los automóviles, las plantas degeneración de electricidad y la maquinaria deconstrucción. Las principales emisionesurbanas provienen de los tubos de escape de losautomóviles, mientras que las fuentes naturalescomo los rayos, las emisiones del suelo y losincendios representan una fracción menor. Elóxido de nitrógeno reacciona con otros conta-minantes del aire produciendo ozono y reac-ciona también con varios constituyentes de lamateria particulada fina. Esta última es unamezcla de partículas sólidas y líquidas quevarían en tamaño y en composición química ycomúnmente contienen amonio y/o nitrato. Eldaño principal es producido por la materia par-ticulada (MP) menor a 2.5 micrómetros dediámetro (PM2.5), que penetra y se deposita enlos pulmones. Con la información de contami-nación del aire de 2005, los analistas de la APAestimaron que la exposición a las partículasPM2.5 causó la muerte prematura de 130,000personas al año en EUA y que la exposición alozono causó 4,700 más. Se estima que estos con-taminantes son responsables de cientos de milesde visitas a hospitales cada año y de síntomasrespiratorios que afectan a millones de personas.

En el caso de los contaminantes regulados(Cuadro 2), las poblaciones con mayor riesgoson las que tienen condiciones pre-existentes deproblemas cardiovasculares y respiratorios, losfetos en desarrollo, los bebés, los niños y losancianos. El trabajo en exteriores o el ago-tamiento físico, el estilo de vida (p. ej. una malanutrición), una condición socio-económica bajay la predisposición genética también incremen-tan los riesgos. Adicionalmente, es posible queestos contaminantes puedan interactuar entre síy con otros y producir otros efectos en la salud;no obstante, las regulaciones y la investigacióncientífica actuales no están dirigidas a los efectosde contaminantes múltiples en la atmósfera.

Efectos sobre la salud humana através de la fauna silvestre

En contraste con las enfermedades toxicológi-cas como el síndrome del bebé azul, muchas delas enfermedades infecciosas que afectan a losseres humanos son zoonóticas, es decir, depen-den de la fauna silvestre como hospederos,vectores o reservorios. Como consecuencia, elentendimiento de los factores que contribuyena la transmisión de enfermedades por la faunasilvestre requiere de un enfoque ecológico, que



reconozca las relaciones entre el cambio ambi-ental, la transmisión de patógenos y los hos-pederos humanos y no humamos. Los nutri-entes en la escorrentía y las concentracionesde nitrógeno, fósforo y materia orgánica, sehan ligado con frecuencia a un gran númerode infecciones por patógenos, incluyendoenfermedades en los corales, la muerte masivade aves, enfermedades diarréicas, infeccionespor vectores y enfermedades en los peces.

Estudios experimentales han permitido iden-tificar las formas en que el nitrógeno exacerbalas enfermedades, incluyendo los cambios enla densidad de hospederos o vectores, la dis-tribución de los hospederos, la resistencia a lainfección, la virulencia y toxicidad de lospatógenos y el aumento de recursos para los

mismos. Por ejemplo, el virus Oeste del Nilofue introducido en EUA en 1999 y desdeentonces se ha dispersado a través de NorteAmérica por medio de aves hospederas y mos-quitos. Las especies de mosquitos vectores dedicho virus, incluyendo a las que crecen enpantanos, como Culex tarsalis, han incremen-tado el número de huevos y la tasa de crec-imiento de sus larvas, como consecuencia delenriquecimiento con nutrientes. Algunos efec-tos verosímiles, pero no documentados, delenriquecimiento con nitrógeno de los ecosis-temas necesitan ser más estudiados, tales comola mayor toxicidad de los brotes de algas noci-vas, el incremento en las alergias producidaspor polen de malezas como la ambrosía (rag-weed, en inglés) y la existencia de condiciones

Cuadro 3. Prácticas agrícolas que reducen las salidas de N reactivo. Algunas de éstas requerirían cambios enlas prácticas de cultivo actuales, algunas podrían provocar otros daños ambientales adicionales, y algunaspueden tener también beneficios colaterales en otros servicios ecosistémicos.

¿Podría sustituir una ¿Factible bajo el pérdida ambiental Servicios ecosistémicos

Estrategia de mitigación sistema actual?1 por otra?2 adicionales

Manejo de fertilizantesTemporalidad (otoño contra primavera; pequeñas aplicaciones frecuentes; uso de Sí Sí Noureasa e inhibidores de la nitrificación)Tasa de uso Sí Sí NoFormas de N (liberación lenta o controlada) Sí Sí NoLocalización Sí Sí No

Manejo del estiércolTemporalidad, tasa de uso y localización Sí Sí NoTratamiento del estiércol (químico y físico) Sí Sí NoUsos alternativos (bioenergía) Sí Sí Sí

EcológicosRotaciones complejas No No SíCultivos de cobertura No No SíLegumbres No No SíPerennes No No SíIntegración de animales en la agricultura No No Sí

Orilla de los camposDrenaje controlado Sí Sí NoBioreactores de cerámica No Sí, pero poco probable NoMurallas de desnitrificación No Sí NoHumedales alimentados por drenajes de cerámica Sí Sí, pero poco probable Sí

PaisajeFranjas de amortiguamiento Sí Sí SíZonas riparias con árboles Sí Sí SíZonas riparias con herbáceas Sí Sí SíHumedales Sí Sí, pero poco probable SíArroyos con meandros No Sí SíZanjas de dos etapas No Sí Sí

1 “Factible” significa que esta práctica puede realizarse sin cambiar el sistema de subsidios actual para la agricultura.2 Esta estrategia puede disminuir las pérdidas de N de una forma o por una vía, pero podría incrementarlas involuntariamente de otra forma o por otra vía.



más favorables para los caracoles que albergantremátodos parásitos causantes de la comezóndel nadador.

OPORTUNIDADES DE MITIGACIÓNEN LA AGRICULTURA

El reto de brindar suficiente nitrógeno a loscultivos ha sido prominente en el desarrollo dela agricultura. Desde los tiempos deAristóteles, los agricultores valoraban las legu-minosas por su capacidad para restaurar ymantener la fertilidad del suelo, aunque el rolde dichas plantas en la fijación del nitrógenono se conoció hasta el siglo XIX. En esetiempo, se utilizaban otras fuentes para suple-mentar nitrógeno, como el salitre de Chile(nitrato de sodio) y el guano de murciélago.No obstante, la falta de nitrógeno mantuvocon frecuencia un rendimiento agrícola bajo.Fue hasta el desarrollo del proceso de síntesisde Haber-Bosch que pudo superarse la lim-itación por nitrógeno en la agricultura de lamayor parte del mundo -aunque los fertil-izantes químicos no están con frecuenciadisponibles ni son costeables en el África alsur del Sahara-. El uso de fertilizantes denitrógeno sintéticos comenzó en EUA despuésde la Segunda Guerra Mundial y se incre-mentó rápidamente en las décadas de 1960 y1970. Desde entonces, el consumo de fertil-izantes nitrogenados se ha incrementado lig-eramente cada año, aproximándose a 12 mil-lones de toneladas métricas de nitrógenoanuales (Figura 7).

El incremento en la aplicación de fertil-izantes nitrogenados ha aumentado la produc-ción agrícola, aunque otras prácticas como laconservación del suelo, el control de plagas, elmanejo adecuado de nutrientes y agua y lasvariedades de los cultivos, también han con-tribuido. Estas prácticas han mejorado la efi-ciencia de uso de los fertilizantes en general.Por ejemplo, los rendimientos del maíz se hanincrementado de forma estable en un prome-dio de 1.9% anual desde 1960 (Figura 7),mientras que la aplicación de fertilizantesnitrogenados a dicho cultivo ha permanecidorelativamente constante en 145 kg denitrógeno por hectárea en los últimos 30 años.

Pese a las mejoras en la producción de cul-tivos y en la eficiencia de uso de fertilizantesnitrogenados, aún es común que grandes can-tidades de nitrógeno reactivo se sigan perdi-endo de los sistemas agrícolas, transportadocomo nitrato al agua subterránea o a la superfi-cial y como emisiones de gases de nitrógeno a

la atmósfera. Estas pérdidas son particular-mente comunes en regiones donde los sistemasde drenaje artificiales sub-superficialesremueven el exceso de agua del suelo de gran-jas establecidas en áreas de humedales natu-rales. Esta pérdida se debe en parte a un des-fase temporal: grandes cantidades de nitrato seconcentran en el suelo durante la primavera,cuando aún no hay cultivos sembrados o sondemasiado pequeños como para absorber granparte del nitrógeno del suelo; como conse-cuencia, el derretimiento de la nieve o las llu-vias de primavera lavan mucho del nitrato y loacarrean a las aguas profundas y a los arroyos.La liberación de amoníaco, óxido nítrico yóxido nitroso hacia la atmósfera produce pér-didas adicionales.

Una gran parte de la producción agrícola deEUA se utiliza para alimentar al ganado, tantopara producción de carne como de leche. Estosanimales sólo utilizan cerca del 30% delnitrógeno contenido en su alimento, el restose excreta como estiércol (heces y orina).Previo a la agricultura moderna, la mayoría delas granjas tenían animales y diversificaban larotación de cultivos. De tal manera que elnitrógeno fijado por las leguminosas podía uti-lizarse al año siguiente para la producción degranos y éstos para alimentar a la gente y a losanimales; el estiércol se utilizaba, a su vez,como fertilizante para los cultivos. En con-traste, la producción ganadera moderna serealiza de cientos a miles de kilómetros de dis-tancia de las regiones de producción agrícola.Por ejemplo, la producción intensiva de cerdoen Carolina del Norte requiere importación degranos provenientes del Medio Oeste, pero noes económicamente rentable enviar el estiér-col de los puercos de regreso para reciclarlocomo fertilizante. Cerca del 50% delnitrógeno contenido en el estiércol se pierdedurante su colecta, manejo y aplicación, lamayor parte en forma de amoníaco y gases de

Ren

dim

ient

o P

rom

edio

de

Maí

zto

nela

das

mét

rica

s ha

–1

Fert

iliza

ntes

co

n N

mill

one

s d

e to

nela

das

mét

rica

s añ

o–1

Año de Cosecha

Fertilizantes con N r2 = 0.52

Rendimiento de maíz r2 = 0.90

Figura 7. La tasa de consumo defertilizantes nitrogenados enEUA creció rápidamente en lasdécadas de 1960 y 1970, perodesde 1978 el incremento hadisminuido a 0.6% anual(círculos azules y línea deregresión azul). En contraste, elrendimiento promedio de maízcontinúa aumentando a una tasade 1.9% anual (diamantes rojos ylínea de regresión roja), lo queindica una mejoría en laeficiencia de uso del nitrógeno.Datos de la Association ofAmerican Plant Food ControlOfficials, The Fertilizer Institute, ydel USDA National AgriculturalStatistics Service (NASS).



óxidos de nitrógeno. Conforme los sistemasde producción animal se expanden e intensifi-can, será necesario un mejor manejo y dis-tribución del estiércol para reducir las pérdidasde nitrógeno.

Nuestro sistema actual de producción de ali-mentos tiene un dilema. Hemos construido unsistema económicamente eficiente, que pro-duce comida relativamente barata y del gustode la gente, pero ha sido a costa del medioambiente, particularmente con respecto alnitrógeno. ¿Cómo podemos reducir las pérdidasde nitrógeno de la agricultura para mantenerlimpios el agua y el aire, que también la gentedesea? Muchas estrategias de mitigación hanmostrado su eficiencia para reducir las pérdidasde nitrógeno de las granjas y de los sistemas deproducción ganaderos (Cuadro 3), lo quepodría generar una reducción potencial de 30 a

50% o más en las pérdidas de dicho elementoen el sistema agrícola actual. Sin embargo, serequiere mejor infraestructura para la apli-cación de fertilizantes y el manejo del estiércol,una mejor educación y entrenamiento de losasesores agrícolas y voluntad de los agricultorespara adoptar estas prácticas. Con un enfoqueecológicamente intensivo, que integre rota-ciones complejas de cultivos, cultivos de cober-tura, cultivos perennes y un manejo animalmejorado, las pérdidas de nitrógeno podríanreducirse tanto como 70-90%.

Otra aproximación es tratar al nitrógeno quesale de los campos de cultivo mediante opera-ciones “a la orilla de campo” tales como biore-actores o mediante la construcción dehumedales artificiales. Igualmente, solucionesa la escala del paisaje pueden generar sum-ideros para capturar el nitrógeno que se pierde

Recuadro 2. ESTUDIOS DE CASO SOBRE EL POTENCIAL PARA LA REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS DENITRÓGENO DE LA AGRICULTURA DE EUA

Ejemplo sobre la reglamentación y educación en Nebraska: La contaminación de los mantos freáticos con nitrato ha sido un prob-lema en Nebraska (Figura 5), donde se cultiva maíz con irrigación. En el inicio de 1987, se llevó a cabo un programa de regulación porfases y de educación por parte del Central Platte Natural Resources District, que demostró que el incremento en las concentracionesde nitrato podría ser detenido y en algunas áreas revertido. La reglamentación se enfocó en la cantidad y la temporalidad de la apli-cación de fertilizantes con nitrógeno (prohibición de la aplicación en otoño o invierno, lo que requirió de aplicaciones separadas en laprimavera o del uso de inhibidores de la nitrificación), así como en la contabilización de todas las fuentes de nitrógeno en el cálculo dela cantidad de fertilizante requerido. Las tasas de aplicación de fertilizantes nitrogenados no cambiaron, aun cuando los rendimientosaumentaban. La mejoría en la temporalidad de aplicación produjo que el nitrato en el manto freático disminuyera en 20%, pues seremovía más nitrógeno con las cosechas. La conversión de irrigación en zurcos a irrigación por aspersores permitió la aplicación másuniforme del agua con un mejor control de los niveles de nutrientes aplicados. La repartición de costos fue posible para ayudar a losproductores a comprar los equipos. Los cambios en la forma de irrigación fueron responsables de cerca de la mitad de la disminuciónobservada en las concentraciones de nitrato del manto freático. Sin embargo, basados en las tasas actuales de descenso del nitratoen el manto freático, podrían pasar décadas antes de que sean menores al estándar de 10 miligramos de nitrógeno-nitrato por litro deagua potable. Más información sobre este caso puede ser consultada en Exner et al. (2010. The Scientific World Journal 10:286-297).

Estudio de caso de Iowa: Éste es un caso hipotético para ejemplificar como se podrían utilizar distintas prácticas de manejo parareducir las cargas de nitrógeno. La cuenca del Río Cedar en el este de Iowa se utiliza para el cultivo de maíz y soya, principalmente,con drenaje de tubos de cerámica en cerca de la mitad de la cuenca. En el 2006, el Departamento de Recursos Naturales de Iowasolicitó una reducción de 35% en la cantidad total de nitrógeno que llegaba de la cuenca y que representaba 25,910 toneladas métri-cas por año. La Figura 8 muestra como se podría lograr esta reducción adoptando distintas prácticas de manejo disponibles en laactualidad e implementadas durante un período de 20 años. El costo estimado de estas medidas es de $71 millones de dólares al añoo $7.78 por cada kg de nitrógeno removido por año. En compara-ción, el gasto total del Programa de Incentivos para la CalidadAmbiental del USDA en Iowa en el 2009 fue de $25 millones dedólares; el costo de remoción de un kilogramo de nitrógeno en lostrabajos hidráulicos en Des Moines fue cerca de $10; y el precio delfertilizante nitrogenado fue de $0.72 por kilogramo en 2010.

Figura 8. Varias prácticas en conjunto podrían reducir las cargas denitrógeno de la cuenca del Río Cedar en un 35%. En este análisis decostos, el ancho de cada barra indica el tamaño de la reducción denitrógeno que se podría lograr con cada práctica de mitigación. Laaltura de las barras indica su costo por kilogramo de nitrógenoremovido. Las intervenciones más efectivas en términos de costos seencuentran a la izquierda y las más caras a la derecha. La figura serealizó con datos publicados en Helmers y Barker (2010).Proceedings of the 22nd Annual Integrated Crop ManagementConference. p.195.

Sin aplicación de N en otoño

Co

sto

($ p

or

kg d

e N

rem

ovi

do

)

Reducción de Nitrógeno (Millones de kg de N por año)

Reducción de 20% en la tasa de N aplicado a cultivos continuos de maíz

Manejo de aguas residuales

Humedales construidos

Reducción de 20% en latasa de N aplicado a

rotaciones maíz-soya

Cultivos de cobertura de centeno



de las granjas, tales como franjas amortiguado-ras junto a los arroyos (sembradas con pastos ocon árboles), de los humedales naturales y dehábitats riparios más complejos. Estas aproxi-maciones permiten que las prácticas agrícolascontinúen como lo vienen haciendo, peroremueven el nitrógeno reactivo a través de laabsorción de las plantas y los microbios y porla desnitrificación antes de que ocurranimpactos ambientales y sobre la salud humana.Adicionalmente, estas estrategias con frecuen-cia proveen otros servicios ecológicos, como elcontrol de inundaciones, la captura de car-bono, hábitat para la fauna silvestre y serviciosrecreativos (Cuadro 3).

El uso de nitrógeno en casi todos los cultivosen hilera está diseñado para asegurar que losrendimientos y las ganancias no disminuyandebido a la falta de dicho elemento. Otroenfoque sería optimizar la eficiencia de uso denitrógeno (es decir, obteniendo el mayorrendimiento por cantidad de fertilizante apli-cado), lo que produciría menores pérdidas denitrógeno hacia el agua y el aire. Todas las prácti-cas contenidas en el Cuadro 3, que podrían opti-mizar la producción agrícola basadas en la efi-ciencia de uso de nitrógeno, están disponiblespara todos los agricultores y ganaderos de EUA ypodrían implementarse al momento (ver losestudios de caso de Iowa y Nebraska en elRecuadro 2), pero muchas de ellas no se aplicandebido el sistema actual de incentivos voluntar-ios. Casi todas estas prácticas involucran costos yriesgos adicionales para los agricultores, quienesno estarán dispuestos a adoptarlas sin algunaforma de apoyo, incentivos o regulaciones.

El reporte del Programa de Evaluación de losEfectos de la Conservación (ConservationEffects Assessment Program) de la Cuenca Altadel Río Mississippi indicó que el éxito en elcontrol de la erosión y de la escorrentía superfi-cial ha sido más amplio que la reducción de laspérdidas de nitrógeno en la misma región. Seha estimado que las prácticas implementadasen los programas del USDA (Departamento deAgricultura de los EUA) han reducido laerosión y las pérdidas de fósforo y pesticidas en69, 49 y 51%, respectivamente, pero sólo en5% la pérdida sub-superficial de nitrato. Si lasprácticas de conservación se centraran en lareducción de nitrato ¿podrían alcanzarse metassimilares? Los resultados de modelos hanmostrado que si las14.6 millones de hectáreasde tierras agrícolas de la región fueran tratadastanto con prácticas de control de erosión comode manejo para la conservación de nutrientes,las pérdidas de nitrógeno podrían reducirse un

43%. Aunque los porcentajes específicos estánsujetos a las limitaciones del enfoque de mod-elación, la inspección mostró claramente quees posible aplicar técnicas de manejo de nutri-entes con impactos favorables.

OPORTUNIDADES DE MITIGACIÓNEN LOS SECTORES DELTRANSPORTE, ENERGÉTICOE INDUSTRIAL

El mayor avance en la reducción de las emi-siones de nitrógeno reactivo al medio ambi-ente en EUA se derivó de la implementaciónde la Ley para el Aire Limpio (Clean Air Act,en inglés). Las emisiones de óxidos de nitrógenodisminuyeron en un 36% entre 1990 y 2008(Cuadro 1), donde la mayor reducción provinode las fuentes móviles (p.ej. automóviles,camiones, autobuses y equipo de construcción) yde la generación de electricidad.

Estas fuentes contribuyen de manera diferen-cial a dichas emisiones dependiendo de laregión del país. La preponderancia de las plan-tas de generación de energía a base de carbónen el este de EUA crea más emisiones de óxidosde nitrógeno que en el oeste. Se espera que laNorma Interestatal sobre la Contaminación delAire (Cross-State Air Pollution Rule, eninglés) reduzca hacia el 2014 en 50% las emi-siones de óxidos de nitrógeno debidas a la gen-eración de electricidad en el este con respecto alos niveles de 2005. Ello ocurriría en la medidaen que los estados cumplan con los EstándaresNacionales de Calidad del Aire sobre partículasfinas y ozono. Las emisiones de dichos óxidospor parte de las fuentes móviles continuarándisminuyendo en todos lados conforme másautomóviles nuevos circulen con estándaresmás estrictos de emisiones bajo las leyes fed-erales actuales (California es la excepción, puestiene leyes aún más estrictas). Se predice quelas emisiones provenientes de los automóvilesdisminuirán en un 70% y las de la maquinariapesada en un 40%, entre el 2002 y el 2018.

Debido a la tendencia general de disminu-ción en las emisiones de óxidos de nitrógeno,la contaminación del aire ha cambiado, conimportantes mejorías en lo que respecta a lasconcentraciones de ozono y partículas finas,así como el depósito de nitrógeno oxidado enmuchas regiones:

• Concentraciones de dióxido de N: la con-centración promedio anual de este gas dis-minuyó aproximadamente en un 40% entre1980 y 2006, y actualmente se encuentra en



20 partes por billón (ppb). Sin embargo, lasmediciones realizadas cerca de caminos tran-sitados y dentro de vehículos muestran con-centraciones sustancialmente mayores (de40 a más de100 ppb).

• Concentraciones de ozono: a nivel nacional,las concentraciones de ozono al nivel delsuelo fueron 10% más bajas en 2008 que en2001. Sin embargo, como lo muestra la Figura9, esta mejoría se concentra predominante-mente en el este, mientras que no se apreciauna tendencia consistente en el oeste. Más de100 millones de estadounidenses viven enáreas con niveles de ozono superiores aún alos estándares de la APA.

• Partículas finas: a nivel nacional, las concen-

traciones anuales de partículas finas (PM2.5)han disminuido en un 17% entre 2001 y2008. En la mayor parte de EUA las concen-traciones son menores a los niveles regulato-rios de la APA, pero 70 millones de personasviven en donde los niveles de las PM2.5 estánpor arriba de los estándares de la misma.

• Depósito de nitrógeno: las concentraciones denitrato y amonio en la lluvia y en la nieve dis-minuyeron de 10 a 20% entre 1989 y 1991 yentre 2006 y 2008. Las concentraciones denitrato reflejan la reducción significativa deemisiones de óxidos de nitrógeno en el este delpaís, con disminuciones menores en el oeste(Figura 10). No parece haber un cambio con-sistente en las concentraciones de amonio.

Las emisiones de amoníaco se deben princi-palmente a las prácticas agrícolas, incluyendo eluso de fertilizantes y las operaciones con ganadoestabulado. La agricultura contribuyó con másdel 80% de las emisiones de amoníaco en 2008.Menos del 10% del amoníaco a nivel nacionalse emite como subproducto de las tecnologíasutilizadas para controlar las emisiones de óxidosde nitrógeno derivadas de servicios eléctricos yde automóviles. En contraste con la disminu-ción esperada en las emisiones de óxidos denitrógeno, se espera un incremento significa-tivo en las de amoníaco en el centro y en el estede EUA –permaneciendo estables en el oeste-entre 2002 y 2018. La contribución crecientede las emisiones de amoníaco al depósito denitrógeno y a la formación de partículas finas espreocupante. Conforme las emisiones de óxidode nitrógeno disminuyen, la fracción atribuible

Tendencia de mejoría significativa

Tendencia de mejoría posible

Tendencia de deterioro posible

Sin tendencia

Estados Unidos Continental

Hawaii Alaska

Islas Vírgenes

Figura 9. Tendencias en laconcentración de ozono

entre 1999 y 2008 en parquesnacionales. Se observa que

los programas regionalespara el control de óxido denitrógeno han producido la

disminución de ozono enmuchas áreas del este. El oeste

muestra una menor mejoría.Esta figura está basada en elNational Park Service Natural

Resource Report, Air Quality inNational Parks

(NPS/NRPC/ARD/NRR2010/266).

Nitrógeno en la lluvia y en la nieve

Cam

bio

po

rcen

tual

Nitrato oeste de EUA

Amonio oeste de EUA

Nitrato este de EUA

Amonio este de EUA

Figura 10. Las concentracionesde nitrato en la lluvia y en la

nieve en el este de EUA (círculosazules) han disminuido debido a

la implementación deregulaciones sobre la

contaminación del aire porautomóviles, plantas de

generación de electricidad eindustria, y a la innovación

tecnológica. Un menor progresoocurre en el oeste de EUA(círculos rojos). El amonio,

proveniente de la agricultura,permanece sin regulación y no

se han medido cambiosconsistentes (cuadrados rojos y

azules).



al amoníaco aumentará y llegará a representarel 60% para el 2020. Mientras que la mayoríade las emisiones de óxidos de nitrógeno seencuentran dentro de los límites establecidospor la APA con respecto a la contaminacióndel aire, las emisiones de amoníaco de la agri-cultura permanecen en su mayoría sin regu-lación. Sin ella será difícil lograr estándares másestrictos sobre las partículas finas en relacióncon la salud humana y reducir el depósito denitrógeno en los ecosistemas.

CONCLUSIONES

El incremento en la demanda por alimento,fibras y combustibles asegura que la sociedadenfrentará un reto creciente para cubrir talesdemandas y a la vez minimizar los impactos nointencionales en el medio ambiente y en lasalud humana. Las normas sobre la contami-nación del aire en EUA han demostrado quela reducciones de las emisiones de óxidos denitrógeno han sido tecnológica, social yeconómicamente viables y han producidomejoras medibles en la calidad del aire y en lasalud ambiental y humana. En general, la sagadel nitrógeno en la contaminación del aire es,por lo menos, una historia parcial de éxito dela política ambiental en EUA y se esperan másreducciones y mejoras. Sin embargo, la histo-ria aún no ha terminado, pues existen áreascon una calidad pobre del aire y con depósitosaltos como consecuencia de las emisiones deóxidos de nitrógeno y de amoníaco. Aunqueexiste la tecnología para reducir significativa-mente las emisiones de nitrógeno reactivoprovenientes de la agricultura, todavía haybarreras culturales y económicas por superar.La atención sobre la disyuntiva entre los efec-tos positivos de una buena nutrición humana ylas consecuencias negativas del uso ineficientedel nitrógeno en la producción de alimentosaumentará, seguramente, con la acumulacióncreciente de pruebas sobre los impactos de laingestión de nitrato, de la inhalación de dióx-ido de nitrógeno, del ozono y de las partículasfinas en la salud humana, así como del efectodel nitrógeno reactivo sobre los vectores deenfermedades en el ser humano. Debido a queeste elemento es de vital importancia en casitodos los procesos biológicos, las pruebas sobresus impactos ambientales se están acumu-lando, como lo son el cambio climático, labiodiversidad, la dispersión de especies invaso-ras, los riesgos de fuego, el manejo de pes-querías y la salud de los ecosistemas.

Nuestra habilidad para cuantificar las trans-

ferencias de nitrógeno entre la superficie ter-restre, el agua y el aire ha aumentado desde laprimera publicación de esta serie. Pero másimportante aún es el creciente reconocimientosobre la necesidad de integración de las cien-cias naturales y sociales para abordar las conse-cuencias del aumento del nitrógeno reactivoen el medio ambiente. Agrónomos, edafólogos,ingenieros, químicos atmosféricos, meteorólo-gos, ecólogos terrestres y acuáticos, biogeo-químicos, economistas y epidemiólogos seencuentran ahora trabajando en conjunto enobras como la presente publicación y en evalu-aciones planeadas para establecer las conse-cuencias y las opciones de mitigación desdemúltiples perspectivas. En muchos casos, ya setiene suficiente conocimiento científico y latecnología apropiada disponible para reducirlos impactos indeseables de las emisiones denitrógeno al medio ambiente. Sin embargo,consideraciones socio-económicas y políticaspresentan aún serios impedimentos, en partedebido a la falta de claridad sobre las disyunti-vas complejas entre la salud humana, la saludecosistémica y los costos económicos y sus ben-eficios. La colaboración entre sectores y entredisciplinas será necesaria para generar solu-ciones eficaces, debido a que estas cuestionesdel nitrógeno reactivo no caben claramente enel marco de una sola agencia gubernamental odisciplina científica, tal como la ambiental, laagrícola, la energética o la de la salud.

Bibliografía adicionalsugerida

Compton, J.E., J.A. Harrison, R.L. Dennis,T.L. Greaver, B.H. Hill, S.J. Jordan, H.Walker, and H.V. Campbell. 2011.Ecosystem services altered by humanchanges in the nitrogen cycle: A new per-spective for US decision making. EcologyLetters. 14(8): 804–815.

David, M.B., L.E. Drinkwater, and G.F.McIsaac. 2010. Sources of nitrate yields inthe Mississippi River basin. Journal ofEnvironmental Quality. 39: 1657–1667.

U.S. Environmental Protection Agency ScienceAdvisory Board. 2011. Reactive Nitrogenin the United States: An Analysis ofInputs, Flows, Consequences, and Man-agement Options - A Report of the EPAScience Advisory Board (August 2011).EPA-SAB-11-013. Washington, DC.

Galloway, J.N., J.D. Aber, J.W. Erisman, S.P.Seitzinger, R.W. Howarth, E.B. Cowling,and B. J. Cosby. 2003. The nitrogen cas-cade. BioScience. 53(4): 341.

16 esa © The Ecological Society of America • [email protected]


GLOSARIO. CONOCE TU NITRÓGENO

N2 Nitrógeno atmosférico, también llamado dinitrógeno, formado por dos átomos de dicho elemento. Es un gas inerte, inocuo e inutilizable para la mayoría de las formas de vida. Constituye el 78% de la atmósfera.

Nr Nitrógeno reactivo. Todas las formas de N que no son N2. Es un nutriente esencial para la vida y es también reactivo en la atmósfera. Se produce naturalmente por la fijación biológica de N (ver definición abajo) y por los rayos. Los seres humanos lo producen en la industria de los fertilizantes y de las municiones y por la quema de combustibles fósiles.

N2O Óxido nitroso. Un potente gas de efecto invernadero y reactivo que destruye el ozono estratosférico. Producido en su mayoría por bacterias en los suelos, los sedimentos y los cuerpos de agua, pero también debido a incendios y en la producción industrial de nylon.

NHx Nitrógeno reducido. Cualquier forma de N que tenga un estado de oxidación menor al N2 (p.ej. NH3, NH4+, urea,

aminoácidos).

NH3 Amoníaco. Gas emitido desde el suelo y del estiércol y como un componente menor del humo del escape de los automóviles. También se utiliza como fertilizante. Contribuye a la formación de smog y neblina y a las adiciones inadvertidas de nutrientes en ecosistemas viento abajo.

NH4+ Amonio. Una forma soluble del amoníaco que se encuentra en fertilizantes, suelos, cuerpos de agua y en la atmósfera.

Puede contribuir a la proliferación de algas y a la acidificación del suelo.

NO Óxido nítrico. Un precusor de la formación de ozono. Gas que se genera principalmente por los incendios y la quema de combustibles fósiles, aunque se emite también del suelo.

NO2 Dióxido de nitrógeno. Gas que participa en reacciones fotoquímicas complejas que involucran la formación y destrucción de ozono. Se produce cuando el NO se oxida en la atmósfera y por la quema de combustibles fósiles y los incendios. Es un contaminante regulado que se le relaciona con enfermedades respiratorias.

NOX Óxidos de nitrógeno. Una manera abreviada de referirse al NO + NO2–. Se generan mayormente por la quema de

combustibles fósiles, pero también se emiten del suelo.

NOy Nitrógeno oxidado. Cualquiera de los óxidos de N (p.ej. NO, NO2, NO2– , NO3

–).

NO2- Nitrito. Forma soluble que se encuentra usualmente en bajas concentraciones en suelos y cuerpos de agua, así como

en el cuerpo humano. Es tóxico en general para la mayoría de los organismos si se presenta en concentraciones altas.

NO3- Nitrato. Forma soluble que se encuentra en fertilizantes, suelos, cuerpos de agua y la atmósfera. Es un contaminante

regulado del agua potable y puede causar proliferaciones de algas.

CNOs Compuestos N-nitrosos tales como las N-nitrosaminas y N-nitrosamidas que se producen en el intestino de los animales (y los humanos) a partir del NO2- y son potencialmente carcinogénicos.

Depósito de N Nitrógeno reactivo, mayormente como NH4+, NO3

– y NOD, que llega al agua y a la tierra desde la atmósfera, transportadoya sea por la lluvia, la nieve, o los aerosoles.

FBN Fijación biológica de N. Proceso por medio del cual bacterias, hongos y algas verde-azules convierten el nitrógeno atmosférico (N2) en sus formas reactivas, utilizables por las plantas y los animales, incluidos los humanos.

Nitrificación Importante proceso de dos pasos que involucra la oxidación de NH4+ a NO2

– y finalmente a NO3–. Es llevado a cabo por

microorganismos en el suelo y en los cuerpos de agua.

Desnitrificación Proceso con múltiples pasos que convierte el NO3– reactivo a NO2

–, NO, N2O y finalmente a N2 (no reactivo). Es llevadoa cabo por bacterias en suelos, sedimentos y cuerpos de agua. Típicamente sucede en condiciones bajas de oxígeno.

NOD Nitrógeno orgánico disuelto. Formas orgánicas solubles de N que ocurren en suelos, agua subterránea y cuerpos de agua. Puede causar proliferaciones de algas.

N inorgánico Se refiere generalmente al NH4+ y al NO3

–, pero también incluye cualquier forma de Nr que no esté ligada al carbono en una molécula orgánica.

MP Materia particulada. Partículas finas, incluyendo aerosoles, encontradas en la atmósfera y que contienen con frecuencia NH4

+ y/o NO3–. La materia particulada muy fina de sólo 2.5 micrómetros de diámetro, conocida como PM2.5, es un conta-

minante regulado porque puede albergarse en los pulmones y ocasionar enfermedades respiratorias.

N sintético N reactivo creado industrialmente por el proceso Haber-Bosch mediante la reducción de N2 a NH3 bajo condiciones de temperatura y presión altas. Incluye el N en los fertilizantes, en explosivos y con otros usos industriales.

Urea Forma común de fertilizante nitrogenado sintético. Usualmente, se transforma rápidamente en el suelo a amonio o amoníaco. La orina animal (incluida la humana) contiene un compuesto similar llamado acido úrico. Puede contribuir a laproliferación de algas.

Howarth, R.W., G. Billen, F. Chan, D. Conley,S.C. Doney, J. Garnier, and R. Marino.2011. Coupled biogeochemical cycles:Eutrophication and hypoxia in coastalmarine ecosystems. Frontiers in Ecology andthe Environment. 9: 18–26.

Johnson, P.T., A.R. Townsend, C.C. Cleveland,P.M. Glibert, R.W. Howarth, V.J. McKenzie,E. Rejmankova, and M.H. Ward. 2010.Linking environmental nutrient enrich-ment and disease emergence in humans andwildlife. Ecological Applications. 20: 16–29.

Pardo, L.H., M.E. Fenn, C.L. Goodale, L.H.Geiser, C.T. Driscoll, E.B. Allen, J.S. Baron,R. Bobbink, W.D. Bowman, C.M. Clark,B.A. Emmett, F.S. Gilliam, T.L. Greaver, S.J.Hall, E.A. Lilleskov, L. Liu, J.A. Lynch, K.J.Nadelhoffer, S.S. Perakis, M.J. Robbin-Abbott, J.L. Stoddard, K.C. Weathers, andR.L. Dennis. 2011. Effects of nitrogen depo-sition and empirical nitrogen critical loadsfor ecoregions of the United States. EcologicalApplications. DOI 10.1890/10-2341.1

Smil, V. 2001. Enriching the earth: Fritz Haber,Carl Bosch and the transformation of worldfood production. MIT Press, Cambridge,Massachusetts, USA.

Snyder, C.S., T.W. Bruulsema, T.L. Jensen, andP.E. Fixen. 2009. Review of greenhouse gasemissions from crop production systems andfertilizer management effects. Agriculture,Ecosystems & Environment. 133: 247–266

Sutton, M.A., C.M. Howard, J.W. Erisman, G.Billen, A. Bleeker, P. Grennfelt, H. vanGrinsven, and B. Grizzetti. 2011. TheEuropean Nitrogen Assessment. CambridgeUniversity Press, Cambridge, UK. 612 pp.http://www.nine-esf.org/ENA-Book

Townsend, A. and R. W. Howarth. 2010.Human acceleration of the global nitrogencycle. Scientific American. 302: 32–39

Vitousek, P.M., J. D. Aber, R.W. Howarth, G.E.Likens, P.A. Matson, D.W. Schindler, W.H.Schlesinger, and D.G. Tilman. 1997.Human alteration of the global nitrogencycle: sources and consequences. EcologicalApplications. 7(3): 737–750.

Ward, M.H., T.M. de Kok, P. Levallois, J.Brender, G. Gulis, B.T. Nolan, and J.VanDerslice. 2005. Workgroup report:Drinking-water nitrate and health: Recentfindings and research needs. EnvironmentalHealth Perspectives. 113: 1607–1614.

WHRC and UNEP. 2007. Reactive Nitrogenin the Environment: Too Much or TooLittle of a Good Thing. Eric A. Davidson,Charles Arden-Clarke, and Elizabeth Braun(eds.). The United Nations EnvironmentProgramme. Paris, France. Available at:http://www.whrc.org/resources/publica-tions/pdf/UNEPetal.2007.pdf

Agradecimientos

Este trabajo es el resultado de un taller financiadopor la NSF Research Coordination Network, asignaciones DEB-0443439 y DEB-1049744. Elapoyo económico para MW provino del pro-grama de investigación intramuros del NationalCancer Institute (Instituto Nacional contra elCáncer). Agradecemos a Jenny Au, de ResourceMedia, por su ayuda con las gráficas y a EmmaSuddick, del Woods Hole Research Center, porsu ayuda en la corrección de pruebas. Esteartículo no ha sido sometido a la APA (EPA)para revisión por pares o administrativa; por lomismo, las conclusiones y opiniones contenidasaquí son solamente atribuibles a los autores y noreflejan los puntos de vista de la APA.

Sobre los Científicos

Eric A. Davidson, The Woods Hole ResearchCenter, Falmouth, MA 02540-1644.Mark B. David, University of Illinois atUrbana-Champaign, Department of NaturalResources and Environmental Sciences,Urbana, IL 61801James N. Galloway, Environmental SciencesDepartment, University of Virginia,Charlottesville, VA 22904Christine L. Goodale, Cornell University,Department of Ecology & EvolutionaryBiology, Ithaca, NY 14853Richard Haeuber, Assessment andCommunications Branch, Clean Air MarketsDivision, Office of Air and Radiation, U.S.Environmental Protection Agency,Washington, DC 20460John A. Harrison, Washington StateUniversity, School of Earth and Environ-mental Sciences, Vancouver, WA 98686Robert W. Howarth, Cornell University,Department of Ecology & EvolutionaryBiology, Ithaca, NY 14853Dan B. Jaynes, National Laboratory forAgriculture and the Environment, USDA-ARS, Ames, IA 50011-3120R. Richard Lowrance, USDA-ARS,Southeast Watershed Research, Tifton, GA31793B. Thomas Nolan, U.S. Geological SurveyNational Water Quality Assessment Program,Reston, VA 20192Jennifer L. Peel, Colorado State University,Department of Environmental andRadiological Health Sciences, Fort Collins,CO 80523



Robert W. Pinder, U.S. EnvironmentalProtection Agency, Research Triangle Park,NC 27711Ellen Porter, National Park Service AirResources Division, Lakewood, CO 80228Clifford S. Snyder, International PlantNutrition Institute, Conway, AR 72034Alan R. Townsend, INSTAAR, Dept ofEcology and Evolutionary Biology &Environmental Studies Program, University ofColorado, Boulder, CO 80303Mary H. Ward, Division of CancerEpidemiology and Genetics, National CancerInstitute, National Institutes of Health,Bethesda, MD 20892

Redacción Científica yEstructura del Manuscrito

Penelope Whitney, Science writerBernie Taylor, Design and layout

Sobre los Tópicos en Ecología

Los Tópicos en Ecología reportan el consenso deun grupo de científicos expertos sobre temasrelacionados con el medio ambiente en unlenguaje comprensible. El contenido técnico deltexto de cada número de Tópicos en Ecología esrevisado por pares expertos externos y todosdeben ser aprobados por el Editor en Jefe previoa su publicación. Este reporte es una publicaciónde la Ecological Society of America. Los editores yla editorial no asumen responsabilidad algunapor las opiniones vertidas por los autores en laspublicaciones de la ESA.

Jill S. Baron, Editor en Jefe, U.S. Geological Survey and Colorado StateUniversity, [email protected]

Consejo Asesor de Tópicos enEcología

Charlene D’Avanzo, Hampshire College Robert A. Goldstein, Electric Power ResearchInstitute Noel P. Gurwick, Union of ConcernedScientists Rachel Muir, U.S. Geological Survey

Christine Negra, the H. John Heinz III Centerfor Science, Economics, and the Environment Louis Pitelka, University of Maryland -Center for Environmental Science Sandy Tartowski, USDA - AgriculturalResearch Service, Jornada Experimental RangeDavid S. Wilcove, Princeton University Kerry Woods, Bennington College

Asesores Ex-Officio

Jayne Belnap, U.S. Geological Survey Clifford S. Duke, Ecological Society of AmericaDeborah Goldberg, University of MichiganRichard Pouyat, USDA Forest Service

Traducción al Español

Guillermo N. Murray-Tortarolo1,2

([email protected]) y Víctor J. Jaramillo1

([email protected])1 Universidad Nacional Autónoma de México2Estudiante de Doctorado, Universidad deExeter, Reino Unido

Personal de la ESA

Clifford S. Duke, Director of Science ProgramsJennifer Riem, Science Programs Coordinator

Copias adicionales

Este reporte y los números previos de Tópicosen Ecología están disponibles electrónicamentede manera gratuita en www.esa.org/issues.

Pueden solicitarse copias impresas en línea ocontactando a la ESA:

Ecological Society of America1990 M Street NW, Suite 700Washington, DC 20036(202) 833-8773, [email protected]


18 esa © The Ecological Society of America • [email protected]

Exceso de Nitrógeno en el Medio Ambiente de EUA: Tendencias, · Presentamos nuevos resultados de...

Documents

Transcript of Exceso de Nitrógeno en el Medio Ambiente de EUA: Tendencias, · Presentamos nuevos resultados de...