Limnología

La Limnología es la ciencia que estudia los fenómenos físicos y biológicos relativos a los lagos. La etimología de Limnología permite traducirla como ciencia de los lagos; pero la raíz griega limne hace referencia a una divinidad asociada a las aguas en general, y por tanto, resulta aplicable lo mismo a lagos que a fuentes, o a otro tipo de aguas. En los estatutos de la Sociedad Internacional de Limnología (1922) se la considera como el estudio del conjunto de aguas dulces o epicontinentales.

Como la mayor parte de las aguas dedicadas a la producción de agua potable, provienen de embalses, en ellos se dan los fenómenos que se van a describir a continuación.

La Eutrofización es el desarrollo excesivo de algas en el interior de un embalse como consecuencia del aporte de sustancias favorables para su desarrollo.

Las algas microscópicas, como vegetales que son, obtienen la energía necesaria para su vida de la luz solar. Para su desarrollo necesitan sustancias orgánicas, además de CO2, compuestos de

nitrógeno y fósforo que obtienen del agua. Estas sustancias, que llamamos nutrientes son las que regulan su crecimiento. El límite para su desarrollo es fundamentalmente el fósforo.

El carbono y el nitrógeno, lo pueden obtener del aire (si se acabara el N de los compuestos inorgánicos nitrogenados disueltos que llegan a un embalse, algunas algas son capaces de obtener N del aire) por el contrario el fósforo que es imprescindible para su desarrollo, como sucede en los seres vivos solo lo pueden obtener del que haya disuelto en el agua y que a su vez proviene de los contaminantes vertidos de diverso origen.

Si en un embalse existen nutrientes, el desarrollo de las algas es bastante probable, ya que el otro factor necesario que es la luz, se da por supuesto hasta determinadas profundidades.

El fenómeno de crecimiento de las algas en un embalse es en cierto modo el inverso de la depuración biológica de un agua residual. En esta depuración se tiende a que la materia orgánica pase a ser inorgánica, en el caso de las algas, para su desarrollo, parten de sustancias inorgánicas dando lugar a la formación de masas orgánicas, que son sus propios cuerpos. Por tanto si a un agua residual que va posteriormente a un embalse no se ha eliminado el fósforo, nos exponemos a que parte de la materia orgánica que se eliminó con la depuración sea formada de nuevo por las algas, por otra parte cuando las algas agotan los nutrientes de las capas superficiales, detienen su crecimiento, llegando a precipitarse hacia el fondo donde se descomponen y agotan el oxigeno de las capas más profundas.

Las algas pueden originar en el mejor de los casos atascamiento de los filtros y en el peor malos olores y sabores y determinadas especies como las cianobacterias, pueden originar toxinas perjudiciales para la salud humana.

2.4.1 Ciclos Térmicos de un Embalse (Estratificación y mezcla)

La composición de las aguas en cuanto a características físico-químicas y biológicas en los embalses y lagos no es homogénea, es decir, no están perfectamente mezclados sino que existen gradientes horizontales y sobre todo verticales (estratificación) motivadas por las diferentes temperaturas del agua, según las estaciones del año, de forma que unas veces está estratificado térmicamente y otras está en circulación. Las diferentes temperaturas ocasionan distintas densidades (máxima a 4º C).

La capa superior o epilimmión, fría en invierno y caliente en verano, protege o cubre a una capa más profunda, el hipolimmión, cuya temperatura es casi constante todo el año. En el intermedio de ambas zonas, existe una capa más estrecha, la termoclina, que está sometida a unos importantes cambios térmicos, correspondiéndole por tanto un importante gradiente de densidad motivado por el gradiente vertical de temperaturas y es esta capa la que aísla o dificulta la interacción entre las capas superficial y profunda.

El ciclo térmico que tiene lugar es un embalse o lago templado, puede empezar al considerarse la época fría, en la que el agua a temperaturas próxima a 4º C (densidad máxima) tiende a hundirse removiendo a la masa de agua, favorecido por la acción del viento.

En los embalses y lagos templados durante el invierno, las diferencias de temperatura que existen entre la aguas profundas y las de la superficie no suelen ser suficientes para impedir su mezcla, por lo que en estas condiciones la distribución vertical de diferentes características o propiedades del agua se hacen más uniformes, por ejemplo las concentraciones de oxigeno y otros elementos nutrientes.

Al ir aumentando las temperaturas por avance de la época del año, las capas superiores se calientan, disminuyen su densidad y flotan sobre la masa de agua más profunda y fría, lo que ocasiona cierta estabilidad. El calor ambiente va calentando la capa superficial y a su vez se va propagando hacia el interior y el agua se mezcla en superficie, ayudada por el viento, uniformizándose las propiedades del agua en un determinado espesor de la capa superior (epilimmión).

A medida que el espesor de esta capa se va haciendo mayor, el gradiente térmico de la parte inferior de esta capa va aumentando por incorporarse a esta parte inferior capas más profundas y frías; este aumento del espesor del epilimmión origina que la distancia hasta la superficie (por

donde entra la energía) sea cada vez mayor, provocando que el proceso de crecimiento del espesor de la capa sea cada vez más lento e incluso llega a detenerse, quedando la termoclina a una distancia que dependerá de la intensidad de la radiación solar y del viento.

Al llegar el otoño e ir enfriándose las capas superiores, la densidad de esta agua aumenta y se hundirá hasta la zona que le corresponda por densidad, pudiendo destruirse en pocos días la capa intermedia, (termoclina), que había tardado meses en formarse.

En los esquemas siguientes se muestran estos ciclos:

Hay que señalar que este ciclo anual de mezcla y estratificación térmica, va acompañado por cambios en la concentración de nutrientes, lo que provoca el aumento del fitoplancton durante la primavera y a veces en las aguas templadas, también en otoño. Las bajas temperaturas e intensidad de la luz, limita este crecimiento en invierno. Como casos extremos, en los lagos polares, no existe termoclina, siendo en verano cuando el crecimiento de fitoplancton es mayor, y en los lugares

tropicales la termoclina existe casi permanentemente, aunque en general en estos lagos suelen existir varios patrones de estratificación.