Denitrification of saline agricultural effluents (brine from groundwater desalination plants and agricultural leachates) in woodchip bioreactors in the SE of Spain

Abstract

[SPA] El Campo de Cartagena (1316 km2) se localiza en la Región de Murcia (sureste de España) y es una de las principales cuencas dedicadas a la agricultura intensiva de regadío en Europa. A pesar deser un territorio de clima semiárido (temperatura media anual 18 ̊C; precipitación media anual ≈300 mm; evapotranspiración media anual 1275 mm), las áreas de regadío intensivo cubren actualmente entre el 30 y el 38 % de la cuenca (≈40 000 -50 000 ha).Constituye uno de los principales proveedores de productos hortícolas y cítricos de los mercados europeos. Durante muchos años, los efluentes de las actividades agrícolas, así como los vertidos de plantas depuradoras de aguas residuales urbanas y filtraciones de redes de alcantarillado, se estuvieron vertiendo a las agua superficiales y subterráneas enriqueciéndolas en nutrientes, principalmente nitratos, pero también fósforo y materia orgánica. Una de las masas de agua más afectadas ha sido el acuífero Cuaternario, cuyas concentraciones de NO3--Nse encuentran entre 22 y 34 mg NO3--N L−1, llegando a 30 –45 mg NO3--N L−1en algunas zonas. Sin embargo, a pesar de tener mala calidad, el agua subterránea, que se extrae por mediode pozos ubicados en las propias fincas y explotaciones agrícolas, constituye uno de los principales suministros hídricos para el regadío. No obstante, para poder utilizarla es necesario desalobrarla. Este proceso, que se realiza habitualmente en desalobradoras instaladas en las explotaciones agrícolas, genera un residuo, la salmuera, altamente salino y con elevadas concentraciones de nitratos, que puede desencadenar procesos de eutrofización si se vierte a las agua superficiales y subsuperficiales. De hecho, grandes volúmenes de estas masas de agua contaminadas por nitrato descargan en el Mar Menor, bien por vía superficial o subsuperficial, aportando así toneladas de nutrientes que han perjudicado gravemente a esta laguna. Todo ello llevó a la Comunidad Europea a declarar la zona Mar Menor-Campo de Cartagena como Zona Vulnerable a la Contaminación por Nitratos bajo la Directiva 91/676/EEC. El Mar Menor es la laguna hipersalina costera más grande de la cuenca mediterránea. Su singularidad y su elevado valor ambiental han sido reconocidos internacionalmente de modo que fue incluida en la Convención de Ramsar como humedal de importancia internacional, está declarada como Zona Especialmente Protegida de Importancia para el Mediterráneo (ZEPIM) y forma parte dela Red Natura 2000 como Lugar de Importancia Comunitaria (LIC) y como Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA)

[ENG] The Campo de Cartagena watershed (1316 km2), Murcia Region, located in the southeast of Spain, is one of the main agricultural fertigation areas within Europe. Despite being a dryland territory, agricultural fertigation areas currently cover about 30–38% of the basin (≈ 40000–50000 ha). The areais a major supplier to European markets, particularly of horticulture products and citrus.For many years, effluents from agricultural activities, as well as from municipal wastewater treatment plants and sewage networks, have led to surface and subsurface water bodies being enriched in nutrients, mainly nitrate, but also phosphorus and organic matter. Of particular concern is the high nitrate content in the Quaternary aquifer (22 to 34 mg NO3--NL−1, reaching 30–45 mg NO3--N L−1in some sectors). To support the intensive fertigation agriculture,one of the main water resourcesconsists ofgroundwater withdrawal and desalinization. However, this activity implies significant environmental impacts since the brine (wastewater resulting from desalination)contains a high concentration of nitrate.Most of the nutrients present in the water bodies have reached the Mar Menor lagoon through surface and subsurface discharges. The MarMenor is the largest coastal hypersaline lagoon in the Mediterranean basin. Itis included in the Ramsar Convention of wetlandsand is a Specially Protected Area of Mediterranean Importance (SPAMI), a Site of Community Importance (SCI) and a Special Protection Area (SPA).