Contaminación por nitrato en las aguas subterráneas de la Demarcación Hidrológica del Segura (España) y su particular incidencia en el área de captación del Mar Menor

Abstract

The research focuses on analysing the impact of nitrate pollution on the groundwater bodies of the Segura Hydrological District under a source-pathway-receptor approach and its particular incidence in the catchment area of the coastal lagoon of Mar Menor, with the following specific objectives: (1) to assess the effectiveness of Nitrate Vulnerable Zones (NVZs) by statistically analysing pollution levels in their groundwater bodies during the period 2010-2021; (2) to analyse the current distribution of nitrate in the groundwater bodies to identify contaminated and at-risk areas; (3) to delineate and characterising the catchment areas of the affected zones; and (4) to explore the role of the physical environment and land use in the distribution of nitrate-contaminated areas through principal component analysis (PCA) of their catchment areas. Given the severe environmental degradation of Mar Menor, special attention is given to the incidence of nitrate pollution in the groundwater (primary receptor) draining into the lagoon (secondary receptor), and the territories comprising its catchment area are identified. No statistically significant interannual differences have been observed in the nitrate levels of groundwater bodies affected by nitrate pollution during the period 2010-2021, suggesting that the designated NVZs in the Segura Hydrological District do not appear to meet the expectations of reducing pollution for the moment. Using the catchment area of contaminated zones as the unit of analysis, PCA revealed a direct relationship between the extent of contaminated areas and intensive agriculture of irrigated herbaceous crops and citrus and fruit trees (crop groups with the highest annual N surpluses in the District). In contrast, mountainous areas with abundant forests and limited agricultural presence act as clear protective elements for water resources against nitrate pollution from diffuse sources. The ecological emergency of Mar Menor is a consequence of its severe state of eutrophication, to which the excess N from groundwater discharges rich in nitrate from the Quaternary aquifer of the Campo de Cartagena water mass contributes. Based on the results and as a preliminary step before strengthening the action programs of NVZs in the Segura Hydrological District, we propose to analyse the suitability of the 89 designated NVZs in the District through validations against a map of specific vulnerability to nitrate pollution and to revise them if necessary.La investigación se centra en analizar el impacto de la contaminación por nitrato en las masas de aguas subterráneas de la Demarcación Hidrológica del Segura bajo un enfoque fuente-vía-receptor y su particular incidencia en el área de captación de la laguna litoral del Mar Menor, con los siguientes objetivos específicos: (1) valorar la eficacia de las zonas vulnerables a la contaminación por nitrato (ZVNs) mediante el análisis estadístico de los niveles de contaminación en sus masas de agua subterránea durante el periodo 2010-2021; (2) analizar la distribución actual del nitrato en las masas de agua subterránea para identificar las zonas contaminadas y en riesgo; (3) delimitar y caracterizar las áreas de captación de las zonas afectadas por la contaminación; y (4) explorar el papel del medio físico y de los usos del suelo en la distribución de las zonas contaminadas por nitrato mediante el análisis de componentes principales (ACP) de sus áreas de captación. Dado el grave estado de degradación ambiental del Mar Menor, se analiza con especial atención la incidencia de la contaminación por nitrato en las aguas subterráneas (receptoras primarias) que drenan a la laguna (receptora secundaria) y se identifican los territorios que conforman su área de captación. No se han observado diferencias interanuales estadísticamente significativas en los niveles de nitrato de las masas de agua subterránea afectadas por contaminación de nitrato durante el periodo 2010-2021, lo que sugiere que las ZVNs designadas en la Demarcación del Segura no parecen estar cumpliendo, por el momento, con las expectativas de reducir la contaminación. Utilizando el área de captación de las zonas contaminadas como unidad de análisis, el ACP evidenció la relación directa entre la extensión de las superficies contaminadas y la agricultura intensiva de cultivos de herbáceos en regadío, cítricos y frutales (grupos de cultivos que presentan los mayores excedentes anuales de N de la Demarcación). En contraposición, las áreas de montaña, con abundancia de bosques y escasa presencia agrícola, constituyen un claro elemento protector para los recursos hídricos frente a los procesos de contaminación por el nitrato procedente de fuentes difusas. La situación de emergencia ecológica del Mar Menor es consecuencia de su grave estado de eutrofización, al que contribuye el sobreexceso de N procedente de descargas subterráneas ricas en nitrato desde el acuífero Cuaternario de la masa de agua Campo de Cartagena. A la vista de los resultados y como paso previo al reforzamiento de los programas de acción de las ZVNs de la Demarcación del Segura, se propone analizar la idoneidad de las 89 ZVNs designadas en la Demarcación mediante validaciones frente a un mapa de vulnerabilidad específica a la contaminación por nitrato y revisarlas si procede