Objectiu

Constantar com la presència de plantes aquàtiques pot influir en la retenció i eliminació de nutrients de l’aigua subsuperficial en els rierols afectats pels efluents de les Estacions de Depuració d’Aigües Residuals (EDAR). També proporcionar informació sobre el paper de la qualitat del carboni orgànic dissolt (DOC) en els processos de desnitrificació (eliminació de nitrogen inorgànic dissolt, DIN) en aquests ecosistemes.

Mètodes bàsics

•  Àrea d'estudi: instal·lacions de l'Urban River Lab (URL), proveïdes d’una sèrie de canals on s’hi fa circular aigua provinent de l’efluent de l’EDAR de Montornés del Vallès (Vallès Oriental).

El disseny experimental consta de 3 canals amb només sediment (sense vegetació) i 9 canals amb sediment + 3 espècies d'helòfits (3 canals per a cadascuna): Iris pseudacorus (lliri groc), Scirpus lacustris (jonc d’estany) i Phragmites australis (canya borda), totes elles espècies autòctones de la regió i molt utilitzades en accions de restauració dels rierols.

Per mostrejar les aigües subterrànies al llarg de cadascun dels canals experimentals es van instal·lar 5 tubs de PVC de 50 cm de llarg i 2,5 cm de diàmetre ensorrats a 15 cm del llit del sediment. Els tubs de PVC es col·locaven a 1, 3, 5, 7 i 9 m de l'entrada del canal. L'experiment consistia en:

1. Mesurar les concentracions de DIN i de DOC per veure les taxes d'eliminació dels diferents tractaments.
2. Veure els efectes de l'addició d’una font de carboni orgànic de bona qualitat (làbil) en les concentracions de DOC i DIN dels fluxos dels canals. La concentració total de DIN es va estimar per la suma de les concentracions de les tres formes diferents de nitrogen (NO₃^-, NO₂^- i NH₄⁺).

Altrament es va avaluar la influència de la font de carboni orgànic làbil utilitzada sobre l'activitat enzimàtica de desnitrificació potencial dels microorganismes formadors de biofilms que creixen de forma natural als sediments i a les arrels de les plantes. Per fer-ho, al laboratori es van incubar els biofilms (provinents dels canals sense vegetació i dels canals amb lliris i amb canyes) amb l’aigua tractada solament o amb l’aigua tractada més la font de carboni làbil.

Resultats principals

Mentre que als canals desproveïts de vegetació no es van observar variacions rellevants en la concentració de DIN, en els canals amb presència de plantes es va detectar una reducció de fins al 37%, essent la canya l’espècie més eficient en l'eliminació del nitrogen.

La contribució relativa de NO₃^-, NO₂^- i NH₄⁺al DIN total es va mantenir constant al llarg dels fluxos dels canals sense vegetació. En canvi, amb la presència de vegetació disminueix la contribució de NH₄⁺ i augmenta la de NO₃^-. 

Encara que en un altre ordre de magnitud, per al DOC es va observar el mateix patró de variació al llarg dels canals: disminució de les concentracions en els canals amb vegetació i valors sense canvis significatius en els canals sense vegetació.

L’adició d’una font de carboni làbil als canals va fer augmentar significativament l’eliminació de nutrients ens els primers metres dels canals, sobretot pel cas del carboni. Aquest patró general però, no es va observar en els canals amb presència de canya.

Al laboratori, la taxa de desnitrificació potencial dels biofilms on no s’hi ha afegit carboni làbil (control) és diferent segons el tractament: més elevada en el cas de la canya i dels sediments desproveïts de vegetació que en el cas del lliri. Amb l’addició de carboni làbil l’activitat desnitrificant dels microorganismes augmenta dos ordres de magnitud respecte el control i és semblant a tots els tractaments (canya, lliri i sense vegetació).

Conclusions

Les plantes aquàtiques tenen una notable capacitat per transformar i eliminar nitrogen dels efluents provinents de les EDAR; fet que s’ha constatat tant per la contribució de les diferents formes de nitrogen al DIN total com per la disminució de la concentració total de DIN al llarg dels canals amb vegetació. A més, el seu sistema d’arrels augmenta el temps de residència de l’aigua i estimula la comunitat microbiana, que pot eliminar molt més nitrogen que els vegetals per si mateixos.

Altrament, la baixa qualitat del carboni provinent de les EDAR podria ser un dels factors limitants per a l’eliminació de nitrogen per part dels microorganismes a través de la desnitrificació, que necessiten la matèria orgànica per processar-lo.

En conjunt, els resultats obtinguts en aquest estudi posen en evidència la importància de les plantes aquàtiques com a eina eficaç de biorremediació per a la millora de la qualitat de l'aigua en ecosistemes aquàtics influenciats pels efluents provinents de les EDAR.