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Lluvia ácida

Enviado por supergatoron



Partes: 1, 2


1. Introducción

3. Origen
4. Azufre como contaminante
5. Nitrógeno como contaminante
6. Fuentes de emision de la lluvia acida.
7. Lluvia Ácida : Un Problema Regional
8. Acdificación del medio: procesos en la atmósfera, suelo y agua.
9. Efectos
10. Efectos de la lluvia ácida en los ecosistemas terrestres
11. Efectos sobre la salud humana
12. Efecto de la acidificación sobre los bosques
13. Efectos en los Cultivos.
14. Efectos sobre la fauna y flora
15. Efectos sobre las aguas subterraneas
16. Efectos en construcciones, materiales y pinturas.
17. Soluciones
18. Medidas de remedio y control.
19. Conclusiones
20. Concientización
21. Glosario
22. Notas de actualidad: efectos de lluvia ácida
23. Bibliografía

1. Introducción

Los habitantes de casi todos los países estamos expuestos a unas 500,000 sustancias extrañas al medio ambiente natural, muchas de las cuales invaden el aire que respiramos y son nocivas para la salud. Otras sustancias de naturaleza coloidal o gaseosa como el monóxido de carbono, el ozono, polvos y humos son prácticamente ubicuas en el ambiente aéreo y resultan de procesos naturales abióticos y bióticos: actividad volcánica y geotérmica, descargas eléctricas, incendios forestales, fermentación y respiración celular, etc.

Todas las sustancias mencionadas se mantienen durante largo tiempo en rangos de concentración estrechos gracias a eficientes mecanismos de reciclamiento a cargo de la propia naturaleza. Sin embargo, la actividad industrial genera ahora tales cantidades de sustancias extrañas que están alcanzando ya el nivel de contaminantes peligrosos para la biota en general, puesto que rebasan la capacidad del ecosistema para deshacerse de ellos, y sus niveles tienden hacia el aumento, permanencia e irreversibilidad.

En consecuencia, la sociedad contemporánea está preocupada, cada vez más consciente y atenta a los problemas del entorno en que se vive. Ver el aire de la ciudad que se habita saturado de humo y polvo y pensar: "eso es lo que respiramos día tras día" nos preocupa y nos enoja.

La mayor fuente de contaminación atmosférica es el uso de combustibles fósiles como energéticos. Petróleo, gas y carbón son usados en cantidades enormes, del orden de millones de toneladas por día, y los desechos de su combustión se arrojan a la atmósfera en forma de polvo, humo y gases. Los dos primeros podemos verlos y nos desagradan, pero los gases que no podemos ver, son los más peligrosos.

En teoría al menos, polvo y humo pueden evitarse, pero los gases, son inevitables y pueden causar desde lluvia ácida hasta el calentamiento de la tierra (efecto invernadero), así como el incremento en los niveles del ozono y el monóxido de carbono que son altamente tóxicos para los humanos

Las principales causas de lluvia ácida son los óxidos de nitrógeno y azufre que se generan al momento de la combustión; el nitrógeno lo aporta la atmósfera y no hay forma de evitarlo, el azufre forma parte de los combustibles, eliminarlo completamente es muy costoso; la lluvia ácida y la niebla ácida estarán con nosotros dañando todo lo que toquen, tanto en el campo como en la ciudad. Estos compuestos en forma de gotas de lluvia y de niebla son de corta vida, pronto reaccionan con algo orgánico e inorgánico, al reaccionar se consumen pero dejan un daño que puede ser irritación de mucosas en humanos y animales o deterioro en la cutícula de las hojas de los vegetales, en ambos casos, dando entrada a patógenos y reduciendo la producción agrícola.

2. Objetivos

  • Conocimiento de los efectos negativos de la lluvia ácida en el ambiente (agua, suelo, fauna, flora, hombre y sus
  • Dar a conocer a los principales aportadores de contaminantes atmosféricos (petróleo, gas, carbón, plomo, derivados, etc.)
  • Tener en cuenta que el proceso de destrucción de nuestro planeta se da por tres problemas fundamentales originados por la actividad antropogenica y la relación entre ellas: Capa de ozono, Efecto Invernadero y Lluvia Ácida.
  • Tener como conocimiento los diferentes ciclos de contaminantes productores de la lluvia ácida.
  • Reconocer a los óxidos de Nitrógeno y de Azufre como los principales causantes de la lluvia ácida.
  • Conocer las enfermedades que aquejan a nuestro organismo producidos este problema.
  • Plantear soluciones para aminorar la acidificación de las aguas, por ser el medio de mayor vulnerabilidad al ingresar este a la cadena trófica (sin dejar de lado al medio en su conjunto.
  • Tener en claro que los principales productores y consumidores somos nosotros y que debemos de tomar conciencia de esto, sabiendo que existen medidas de prevención como el uso de tecnología limpia el cual tiene un elevado costo.
  • Saber que hoy en día la educación ambiental juega un papel muy importante en cuanto al comportamiento humano frente al medio y la vital importancia que éste tiene para nuestra supervivencia.

3. Origen

La lluvia ácida y otros tipos de precipitación ácida como neblina, nieve, etc. han llamado recientemente la atención pública como problemas específicos de contaminación atmosférica secundaria; sin embargo, la magnitud potencial de sus efectos es tal, que cada vez se le dedican más y más estudios y reuniones, tanto científicas como políticas ya que en la actualidad hay datos que indican que la lluvia es en promedio 100 veces más ácida que hace 200 años.

De una manera natural, el bióxido de carbono, al disolverse en el agua de la atmósfera, produce una solución ligeramente ácida que disuelve con facilidad algunos minerales. Sin embargo, esta acidez natural de la lluvia es muy baja en relación con la que le imparten actualmente los ácidos fuertes como el sulfúrico y el nítrico, sobre todo a la lluvia que se origina cerca de las zonas muy industrializadas como las del norte de Europa y el noreste de los estados unidos.

Se cree que estos ácidos se forman a partir de los contaminantes primarios como el bióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno por las siguientes reacciones:

La oxidación adicional de los óxidos de azufre (1) y de nitrógeno (2) puede ser catalizada por los contaminantes atmosféricos (3), incluyendo las partículas sólidas y por la luz solar. Una vez formados los óxidos SO3 y NO2, reaccionan con facilidad con la humedad atmosférica para formar los ácidos sulfúrico (4) y nítrico (5) respectivamente. Estos permanecen disociados en la atmósfera y le imparten características ácidas y, eventualmente, se precipitan con la neblina, la lluvia o la nieve, las que, por lo tanto, tendrán mayor acidez en las áreas que reciben continuamente dichos óxidos que en las que no están alteradas. Por ejemplo, existen pruebas circunstanciales de que las termoeléctricas en especial las que utilizan combustible rico en azufre, están muy relacionadas con la producción de lluvia ácida.

Como consecuencia del arrastre de diversas sustancias, componentes naturales del aire, partículas sólidas, y debido fundamentalmente a la disolución del dióxido de carbono en el agua de lluvia, ésta tiene una ligera acidez que oscila entre valores de 5,5-5,7 unidades de pH.

Se ha medido el grado de acidez del agua de lluvia en zonas donde existía una elevada concentración de ciertos contaminantes y se ha visto que su pH es mucho más bajo de lo normal, de hecho algunas lluvias llegan a tener pH del orden de 4,2-4,3, lo que indica un grado de acidez muy alto, esto es lo que conocemos con el nombre de "lluvia ácida", denominación con la que se designa cualquier agua de lluvia de pH inferior al natural de 5,5.

4. Azufre como contaminante

Los óxidos de azufre y nitrógeno son las principales causas de la acidificación tanto del suelo como de las aguas.

Los compuestos de azufre son responsables de dos tercios del total de la lluvia ácida y los compuestos de nitrógeno no producen acidificación si los mismos son absorbidos por las plantas.

Por dicha razón la polución real producida por los compuestos sulfurados es mayor a los dos tercios antes mencionados.

Dentro de dichos compuestos sulfurados el SO2 es el principal contaminante y se produce en la combustión de carbón y del petróleo crudo.

La concentración de azufre en el crudo varía de acuerdo a la procedencia del mismo por lo que se pueden dar valores de décimas de uno por ciento a dos o tres por ciento en peso.

En el carbón las concentraciones varían en un rango más amplio, mientras que en el gas natural los niveles son considerablemente menores.

El mayor consumo de crudos aumentó vertiginosamente luego de la segunda guerra mundial en Europa en 1970 a valores 15 veces mayores que en 1945.

En el orden de 30 millones de toneladas son las emitidas en Europa anualmente. La mayoría de esta cantidad (80%) proviene de la combustión de crudo y carbón, mientras que el 20% restante proviene del resto de los procesos industriales.

Dentro de Europa Occidental, el país con mayor emisión es Gran Bretaña sobrepasada únicamente por la Unión Soviética.

El valor anterior lo podemos comparar con los 16 millones de toneladas de azufre emitido por Estados Unidos y los 75 millones de toneladas que es emitido anualmente por todo el planeta debido a las diferentes actividades realizadas por el hombre.

La atmósfera también recibe azufre proveniente de las emisiones volcánicas y de los mares y de los suelos con respecto a Europa y EEUU, los niveles emitidos son 10 veces superior a los considerados naturales.

Ciclo del Azufre

El azufre se transforma en diversos compuestos y circula a través de la ecósfera en el ciclo del azufre, principalmente sedimentario. Entra en la atmósfera desde fuentes materiales como :

Sulfuro de hidrógeno (H2S), gas incoloro y altamente venenoso con olor a huevos podridos, desde volcanes activos y la descomposición de la materia orgánica en pantanos, ciénagas y llanuras cubiertas por las mareas, causada por degradadores aeróbicos.

Dióxido de azufre (SO2), gas incoloro y sofocante proveniente de volcanes activos.

Partículas de sulfatos (SO4), como el sulfato de amonio de la aspersión marina.

Cerca de un tercio de todos los compuestos de azufre y 99% del dióxido de azufre que llegan a la atmósfera desde todas las fuentes, proviene de las actividades humanas. La combustión de carbón y petróleo que contienen azufre, destinada a producir energía eléctrica, representa cerca de dos tercios de la emisión, por humanos, de dióxido de azufre a la atmósfera. El tercio restante proviene de procesos industriales cono la refinería del petróleo y la conversión (por fundición) de compuestos azufrados de minerales metálicos en metales libres como el cobre, plomo y zinc.

En la atmósfera, el dióxido de azufre, reacciona con oxígeno para producir tiróxido de azufre (SO3), el cual reacciona con vapor de agua para producir minúsculas gotas de ácido sulfúrico (H2SO4).También reacciona con otras sustancias químicas pequeñas de sulfato.

Estas gotículas de H2SO4 y partículas de sulfato caen a la tierra como componentes de la lluvia ácida, que daña los árboles y la vida acuática.

5. Nitrógeno como contaminante

Los principales compuestos nitrogenados que contaminan la atmósfera son el monóxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) que son agrupados con la denominación NOx.

Dichos óxidos son formados durante toda clase de combustión, y a diferencia del azufre que proviene en su mayoría del aire necesario para que la misma se efectúe.

En Escandinavia aproximadamente dos tercios del total de óxidos de nitrógeno que contaminar la atmósfera proviene de los coches de transporte.

Actualmente en Europa se liberan a la atmósfera 20 millones de toneladas de dióxido de nitrógeno.

Debido a que las emisiones de óxidos de azufre están siendo controladas para abatir las emisiones de óxidos de nitrógeno se convierten cada día en más importantes como acidificantes del medio ambiente.

También ciertos tipos de fertilizantes son fuente de compuestos nitrogenados contaminantes.

Es así que son liberados en cantidades importantes de amoniaco el cual causa un aumento en el pH de las lluvias, pero dicho efecto se elimina cuando los iones amoniaco (NH4+) en la lluvia son convertidos por microorganismos en los suelos o absorbidos por los árboles luego de su contacto con los suelos.

Las grandes cantidades de contaminantes en base a nitrógeno provocan una sobre fertilización de los suelos. La mayoría de las plantas se adaptan a una deficiencia de nitrógeno pero cuando se produce el fenómeno opuesto, aparecen daños a la vegetación y se causa problemas secundarios como en la potabilidad de las aguas y los fenómenos de entroficación de los cuerpos de agua.

Además de acidificación de los suelos producida por la reacción de nitratos provoca la liberación de sustancias peligrosas como el aluminio que ataca los países de los árboles y que al pasar a las aguas subterráneas llegan a los lagos depredando las colonias de peces.

Ciclo del nitrógeno.

Proceso cíclico natural en el curso del cual el nitrógeno se incorpora al suelo y pasa a formar parte de los organismos vivos antes de regresar a la atmósfera. El nitrógeno, una parte esencial de los aminoácidos, es un elemento básico de la vida. Se encuentra en una proporción del 79% en la atmósfera, pero el nitrógeno gaseoso debe ser transformado en una forma químicamente utilizable antes de poder ser usado por los organismos vivos. Esto se logra a través del ciclo del nitrógeno, en el que el nitrógeno gaseoso es transformado en amoníaco o nitratos. La energía aportada por los rayos solares y la radiación cósmica sirven para combinar el nitrógeno y el oxígeno gaseosos en nitratos, que son arrastrados a la superficie terrestre por las precipitaciones. La fijación biológica, responsable de la mayor parte del proceso de conversión del nitrógeno, se produce por la acción de bacterias libres fijadoras del nitrógeno, bacterias simbióticas que viven en las raíces de las plantas (sobre todo leguminosas y alisos), algas verdeazuladas, ciertos líquenes y epifitas de los bosques tropicales.

El nitrógeno fijado en forma de amoníaco y nitratos es absorbido directamente por las plantas e incorporado a sus tejidos en forma de proteínas vegetales. Después, el nitrógeno recorre la cadena alimentaria desde las plantas a los herbívoros, y de estos a los carnívoros. Cuando las plantas y los animales mueren, los compuestos nitrogenados se descomponen produciendo amoníaco, un proceso llamado amonificación. Parte de este amoníaco es recuperado por las plantas; el resto se disuelve en el agua o permanece en el suelo, donde los microorganismos lo convierten en nitratos o nitritos en un proceso llamado nitrificación. Los nitratos pueden almacenarse en el humus en descomposición o desaparecer del suelo por lixiviación, siendo arrastrado a los arroyos y los lagos. Otra posibilidad es convertirse en nitrógeno mediante la desnitrificación y volver a la atmósfera.

En los sistemas naturales, el nitrógeno que se pierde por desnitrificación, lixiviación, erosión y procesos similares es reemplazado por el proceso de fijación y otras fuentes de nitrógeno. La interferencia antrópica (humana) en el ciclo del nitrógeno puede, no obstante, hacer que haya menos nitrógeno en el ciclo, o que se produzca una sobrecarga en el sistema. Por ejemplo, los cultivos intensivos, su recogida y la tala de bosques han causado un descenso del contenido de nitrógeno en el suelo (algunas de las pérdidas en los territorios agrícolas sólo pueden restituirse por medio de fertilizantes nitrogenados artificiales, que suponen un gran gasto energético). Por otra parte, la lixiviación del nitrógeno de las tierras de cultivo demasiado fertilizadas, la tala indiscriminada de bosques, los residuos animales y las aguas residuales han añadido demasiado nitrógeno a los ecosistemas acuáticos, produciendo un descenso en la calidad del agua y estimulando un crecimiento excesivo de las algas. Además, el dióxido de nitrógeno vertido en la atmósfera por los escapes de los automóviles y las centrales térmicas se descompone y reacciona con otros contaminantes atmosféricos dando origen al smog fotoquímico.

6. Fuentes de emision de la lluvia acida.

Fuentes y distribución de la lluvia ácida

El material contaminante que desciende con la lluvia se conoce como sedimentación húmeda, e incluye partículas y gases barridos del aire por las gotas de lluvia. El material que llega al suelo por gravedad durante los intervalos secos se llama sedimentación seca, e incluye partículas, gases y aerosoles. Los contaminantes pueden ser arrastrados por los vientos predominantes a lo largo de cientos, incluso miles, de kilómetros. Este fenómeno se conoce como el transporte de largo alcance de contaminantes aéreos (TLACA). En1968, Svante Oden, de Suecia, demostró que la precipitación sobre los países escandinavos se estaba haciendo cada vez más ácida, que los compuestos de azufre de las masas de aire contaminado eran la causa primordial, y que grande cantidades de las sustancias acidificantes provenían de emisiones de las áreas industriales de Europa central y Gran Bretaña.

Poco tiempo después, se obtuvieron datos acerca de cambio en la acidez de los lagos. Los estudios de trayectorias en Norteamérica han demostrado que más del 50% de la precipitación ácida en Notario central se debe a las masas de aire que pasan sobre las fuentes emisoras de azufre más importantes de los estados del oeste medio de Estados Unidos, en especial Ohio e Indiana (Environment Canadá, 1981). Por otra parte, las lluvias ácidas de los Adirondacks y del sur de Quebec, en muchos casos parecen tener origen en los estados industriales del litoral oriental como Nueva York, Massachussets y Maryland, y también en Pensilvania y otros estados sobre los cuales ya ha pasado antes el aire. Las provincias marítimas de Canadá sufren los efectos de las emisiones del litoral oriental de Estados Unidos y también, en la ocasiones de ls fundiciones de Ontario y Quebec. Más del 10% de la lluvia ácida que cae en el noreste de Estados Unidos proviene de fuentes canadienses.

¿Qué actividades humanas originan la emisión de estos gases?

Todos ellos son consecuencia de los procesos de combustión. Los óxidos de azufre se emiten al quemar combustibles de baja calidad, que contienen azufre, en general son carbones o fracciones pesadas del petróleo.

Los óxidos de nitrógeno se producen, en mayor o menor cantidad, en todas las reacciones de combustión por reacción del oxígeno y nitrógeno del aire a temperaturas elevadas.

Tengamos en cuenta que los procesos de combustión son unos de los que más habitualmente efectuamos, tanto a nivel doméstico (calefacciones), como a nivel industrial (obtención de energía eléctrica por vía térmica, combustiones en calderas,) y que los medios de transporte, individuales y colectivos, incorporan motores en los que se queman combustibles de mejor o peor calidad.

Dióxido de Azufre (So2)

Es un contaminante primario que se produce en la combustión de carbón y petróleo que contienen azufre:

S(combustibles) + O2 ----------- SO2

El SO2 también se produce en la refinación de ciertos minerales que son sulfuros.

2 PbS + 302 ---------- 2PbO + 2 SO2

El SO2 es el contaminante del aire derivado del azufre más importante; sin embargo, algunos procesos industriales emiten trióxido de azufre, SO3, el cual se forma también en la atmósfera en pequeñas cantidades debido a la reacción entre el SO2 y el oxígeno

2 SO2 + O2 ------------- 2 SO3

Algunas macro partículas del aire catalizan esta reacción. A veces, el SO2 y el SO3 se mencionan en forma conjunta como óxidos de azufre, SOx.

Fuentes de emisión.-

La mayor parte de los SOx antropogénicos provienen de la combustión de carbón y petróleo en las plantas generadoras de electricidad (carboeléctricas y termoeléctricas).

Fuentes de Óxidos de Azufre

Fuente

Porcentaje del Total anual de emisiones de SOx

Transporte

2.4

 

- Vehículos motorizados (gasolina)

 

0.6

- Vehículos motorizados (diesel)

 

0.3

- Vehículos marinos

 

0.9

- Uso del combustible de motor para fines distintos del transporte

 

0.3

- Ferrocarriles

 

0.3

Combustión de productos energéticos (fuentes estacionarias, plantas de energía, calefacción de espacios industriales, etc.)

73.5

 

- Carbón

 

60.5

- Aceite combustible (combustóleo)

 

13.0

Procesos Industriales

22.0

 

Eliminación de Desechos Sólidos

0.3

 

Diversos

1.8

 

Los procesos industriales que más contribuyen a la presencia de SOx en la atmósfera son la calcinación de los minerales de sulfuro, la refinación del petróleo, la producción de óxido sulfúrico, y la de coque a partir del carbón.

Los óxidos de azufre se eliminan del aire mediante su conversión en ácido sulfúrico y sulfatos. En esta forma terminan depositándose sobre la tierra o en el mar, ya sea con la precipitación pluvial o sedimentándose en forma de partículas.

Oxido de Nitrógeno (NOx)

El monóxido (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) son contaminantes primarios del aire. El NO, también llamado óxido nítrico es un gas incoloro e inodoro, en tanto que el NO2 es un gas de color rojizo, de olor fuerte y asfixiante parecido al del cloro.

El óxido nítrico se forma en el aire mediante la reacción de oxígeno con el nitrógeno.

N2 + O2 ------------ 2 NO

Esta reacción ocurre a altas temperaturas durante el uso de combustibles fósiles.

El NO2 se forma por la reacción del NO con el O2 del aire :

2 NO + O2 ------------- 2 NO2

Fuentes de emisión.

Ciertas bacterias emiten una gran cantidad de óxido nítrico hacia la atmósfera, por lo que constituye una fuente natural que no es posible controlar.

La mayor parte de los óxidos de nitrógeno producidos por fuentes artificiales se deriva de las plantas generadoras de energía eléctrica, en las que la alta temperatura de la combustión de los energéticos facilita la formación de estos óxidos.

Fuentes de Oxido de Nitrógeno

Fuentes

Porcentaje del Total anual de emisiones de NOx

Transporte

39.3

 

- Vehículos motorizados (gasolina).

 

32.0

- Vehículos (diesel).

 

2.9

- Ferrocarriles.

 

1.9

- Uso de combustible de motor para fines distintos del transporte.

 

1.5

- Vehículos marinos.

 

1.0

Combustión de Productos energéticos (Fuentes estacionarias – Plantas de energía, calefacción de Espacios Industriales)

48.5

 

- Gas Natural

 

23.3

- Carbón

 

19.4

- Combustóleo

 

4.8

- Madera

 

1.0

Procesos Industriales (plantas de Ácido Nítrico, etc.)

1.0

 

Eliminación de desechos sólidos

2.9

 

Diversos (incendios forestales, quema agrícola, etc.)

8.3

 

Los óxidos de nitrógeno participan en la formación de contaminantes secundarios del aire, lo que tiende a eliminar una pequeña porción de la atmósfera. La mayoría de los NOx se convierten finalmente en ácido nítrico, (HNO3) y nitratos (NO3).

En esta forma se depositan sobre la tierra o en el mar, como consecuencia de las lluvias o se sedimentan como macropartículas. Por tanto la tierra y el mar son el depósito final de los óxidos de nitrógeno, una vez que éstos se han convertido en nitratos.

7. Lluvia Ácida : Un Problema Regional

La lluvia ácida, el rótulo con el que se describe normalmente la sedimentación ácida tanto húmeda

como seca, es una adición bastante reciente a nuestro idioma. Aunque el término fue acuñado hace 120 años por químico británico Augus Smith con base en sus estudios sobre el aire de Manchester, Inglaterra, no fue sino hasta que se creó una red de vigilancia de la calidad de la lluvia en el norte de Europa, en la década de 1950, cuando se reconoció la incidencia generalizada de la lluvia ácida. Durante la última década, la lluvia ácida ha sido un importante motivo de preocupación porque continúa contaminando grandes áreas de nuestro planeta . La lluvia ácida se produce (siguiendo la dirección del vínculo) en las áreas de importantes emisiones industriales de dióxido de azufre (SO2) y de óxidos de nitrógeno (NOx) (Environment Canadá,1981) .

Después que el SO2 y los NOx se depositan en la atmósfera se transforman en partículas de sulfato o de nitrato, y más tarde se combinan con vapor de agua en ácido sulfúrico o nítrico diluidos. Estos ácidos retornan más tarde al suelo en forma de rocío, llovizna, niebla, nieve y lluvia.

La precipitación pluvial transparente normal es ligeramente ácida, con un pH aproximado de 5.6.Esto se debe al equilibrio entre el agua de lluvia y el CO2 del aire, el cual se disuelve en cantidad suficiente en las gotas para dar una solución diluida de ácido carbónico. En la actualidad, sobre amplias áreas del este de Norteamérica y del norte de Europa, donde predominan las fuertes precipitaciones pluviales, la lluvia cae con un pH cercano a 4.0 y, en raras ocasiones, de 3.0.

La preocupación tiene relación sobre todo con los efectos de la acidez en las poblaciones de peces y otros animales acuáticos, con daños potenciales a cultivos y bosques y con el creciente deterioro de los materiales para construcción. Incluso parece probable que las lluvias acidificadas pudiesen penetrar en las reservas de aguas subterráneas y aumentar la solubilidad de los metales tóxicos.

Las aguas ácidas disuelven también metales como el plomo y el cobre de las tuberías de agua caliente y fría. Los efectos potenciales en el turismo y en los usos recreativos de lagos y ríos podrían haber sido enormes. Afortunadamente, desde la década de 1980 se ha avanzado mucho en la reducción de las emisiones de SO2 y algunos lagos muestran indicios de recuperación.

8. Acdificación del medio: procesos en la atmósfera, suelo y agua.

Los óxidos de azufre y el nitrógeno son emitidos desde los núcleos urbanos e industriales. Cierta cantidad de estos compuestos llega al suelo en forma de depósitos secos, el resto pasa a la atmósfera y se oxida formando el ácido sulfúrico (SO4H2) y el ácido nítrico (NO3H). Esta oxidación se realiza a gran velocidad en la atmósfera debido a dos procesos: a la denominada oxidación catalítica y a la oxidación fotoquímica.

Buena parte de la oxidación catalítica del anhídrido sulfuroso se cree que tiene lugar dentro de las gotas de agua. En esta oxidación intervienen el oxígeno(como agente oxidante) y sales de hierro y manganeso (como catalizadores). El anhídrido sulfúrico formado como consecuencia de esta oxidación, tiene gran afinidad por el agua, disolviéndose en ella con gran rapidez y da como resultado una niebla de gotas de ácido sulfúrico que aumentan de tamaño a medida que chocan con las moléculas de agua. Las sales de hierro y manganeso que sirven como catalizadores se encuentran comúnmente en las cenizas de carbón quemado transportadas por el viento, por tanto, la combustión del carbón proporciona tanto el anhídrido sulfuroso como los catalizadores necesarios para la formación del ácido sulfúrico.

Sin embargo, quizá el proceso más rápido de oxidación del anhídrido sulfuroso sea su interacción con oxidantes fotoquímicos que se encuentran presentes en las "nieblas" (smog) de las ciudades con contaminación atmosférica.

Con respecto a la oxidación de los óxidos de nitrógeno para formación de ácido nítrico se ha propuesto una reacción entre óxido nitroso (NO2) y el ozono atmosférico generándose un compuesto intermedio de naturaleza compleja, el cual se disuelve luego en agua para dar ácido nítrico (Stocker, 1982 y Vie le Sage, 1982).

Gran parte de estos ácidos se disuelven en el seno de las gotas de agua y alcanzan la superficie del terreno merced a la precipitación. Cuando los iones sulfato (SO4=), nitrato (NO3-) e hidrógeno caen con el agua de lluvia, hablemos de "deposición húmeda".

Acidificación de los Suelos.

Varios procesos de acidificación tienen lugar en forma natural en los suelos. Uno de los mas importantes es la absorción de nutrientes por las plantas a través de los iones positivos. A su vez las plantas compensan lo anterior liberando iones hidrógeno positivos. Por lo tanto el crecimiento de las plantaciones es de por sí acidificante mientras que la muerte de la misma provoca el efecto contrario. Es decir que en un ecosistema donde el crecimiento y el envejecimiento son aproximadamente iguales no se produce una acidificación. Pero si el ciclo se rompe por cosechas la acidificación dominará.

En el caso de bosques de coníferas existe usualmente una acumulación de residuos de plantas no totalmente muertas las cuales provocan un efecto acidificante similar al descrito anteriormente. Pero el problema grave de acidificación de suelos ocurre cuando la acidificación proviene del exterior y no solo de procesos naturales normales.

A su vez esa acidificación externa provoca los siguientes efectos biológicos:

  • Disminución de los valores de pH.
  • Incremento en los niveles de aluminio libre y otros metales tóxicos en las aguas que están en contacto con dichos suelos.
  • Pérdida de los nutrientes de las plantas como el potasio , calcio y magnesio.

Se constató además que el efecto Buffer de los suelos no poseen el poder suficiente como apara neutralizar dicha acidez que en el caso del sur de Escandinavia llega a valores de 0,3 a 1 unidad de pH.

Es de remarcar también que estos valores de pH no solo se dan en las capas superiores sino que los mismos se extienden hasta profundidades de 1 metro.

En este tipo de suelos desaparecen las bacterias y demás especies que tienen como función descomponer la materia animal o muerta pasando a desempeñar dicha función los hongos presentes. Pero, debido a que estos organismos realizan su función mucho más lento, gran parte de los nutrientes son perdidos agravando aún más la situación.

Acidificación del Agua.

Es un problema aún de mayor gravedad debido a su menor capacidad de neutralización en comparación con el suelo.

El agua que escurre de los suelos acidificados, causa la acidificación de arroyos, ríos y lagos, alterando el equilibrio de los iones del agua y aumentando el contenido en aluminio y demás metales pesados (RSCOIL, 1984).

Las precipitaciones ácidas lavan los metales contenidos en el suelo o los sedimentos de las cuencas hidrográficas y van separando partículas de materiales solubles, descargando estos metales en los lagos y cursos de agua (MASC, 1984).

La acidificación de aguas continentales consisten en la disminución de su capacidad de neutralizar ácidos (ANC). Las aguas húmicas, en las que la acidez viene regulada por ácidos orgánicos, no se incluyen.

La actual acidificación es producida por ácidos fuertes como sulfúrico y nítrico. El sulfato es la causa primordial a largo plazo. Pero tanto éste como el nitrato, pueden contribuir a la liberación de ácido, como ocurre cuando funde la nieve.

La pérdida de ANC se ha asociado a un cambio de hasta 1,5 unidades de pH y, en casos extremos, variaciones de 2-3 unidades de pH (Conferencia de Estocolmo, 1982).

Tanto los lagos como las corrientes de agua están menos protegidos contra la acidificación que el suelo y aguas subterráneas, habiendo sido precisamente en los lagos donde primero se notaron los efectos del aumento de ácidos (Conferencia de Estocolmo, 1982).

9. Efectos

Toxicidad

Oxido de Azufre

Agrava las enfermedades respiratorias: afecta la respiración en especial a los ancianos con enfermedades pulmonares crónicas; provoca episodios de tos y asfixia; crecientes índices de asma crónico y agudo, bronquitis y enfisema; cambios en el sistema de defensa de los pulmones que se agudiza con personas con desórdenes cardiovasculares y pulmonares; irrita los ojos y los conductos respiratorios; aumenta la mortalidad.

Efectos Tóxicos del SO2 para el Hombre

Concentración (partes por millón)

Efectos

1 – 6

Broncoconstricción.

3 – 5

Concentración mínima detectable por el olfato.

8 – 12

Irritación de la garganta.

20

Irritación en los ojos y tos.

50 – 100

Concentración máxima para una exposición corta (30 min.)

400 – 500

Puede ser mortal, incluso en una exposición breve.

Oxido de nitrógeno

Agrava las enfermedades respiratorias y cardiovasculares; irrita los pulmones; reduce la visibilidad en la atmósfera; causa daño al sistema respiratorio; afecta y reduce la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre, a las células y al corazón; dolor de cabeza, pérdida de visión, disminución de la coordinación muscular, náuseas, dolores abdominales (es crítico en personas con enfermedades cardíacas y pulmonares); eleva los índices de mortalidad por cáncer, por neumonías, cáncer del pulmón.

Efectos del NO2 en la Salud

Concentración (Partes por millón) – ppm (mg/l)

Efecto

1 – 3

Concentración mínima que se detecta por el olfato.

3

Irritación de nariz, garganta y ojos

25

Congestión y enfermedades pulmonares

100 – 1000

Puede ser mortal, incluso tras una exposición breve.

Oxido de Carbono

En forma de monóxido de carbono tiene la capacidad de reducir la capacidad de la sangre para transportar oxígeno, puede afectar los procesos mentales, agrava las enfermedades respiratorias y del corazón, puede causar dolor de cabeza y cansancio en concentraciones moderadas (de 50 a 10 p.p.m.) y la muerte en concentraciones altas y prolongadas (de 750 p.p.m. en adelante). La amenaza de óxido de carbono a la salud es mayor en personas que padecen enfermedades cardiovasculares (angina de pecho o enfermedades vasculares periferales).

¿Qué daños origina la lluvia ácida?

La lluvia ácida causa multitud de efectos nocivos tanto sobre los ecosistemas como sobre los materiales. Intentemos sintetizarlos:

Aumentan la acidez de las aguas de ríos y lagos, lo que se traduce en importantes daños en la vida acuática, tanto piscícola como vegetal.

Aumenta la acidez de los suelos, lo que se traduce en cambios en la composición de los mismos, produciéndose la lixiviación de nutrientes importantes para las plantas, tales como el calcio, y movilizándose metales tóxicos, tales como el cadmio, níquel, manganeso, plomo, mercurio, que de esta forma se introducen también en las corrientes de agua.

La vegetación expuesta directamente a la lluvia ácida sufre no sólo las consecuencias del deterioro del suelo, sino también un daño directo que puede llegar a ocasionar incluso la muerte de muchas especies.

El patrimonio construído con piedra caliza experimenta también muchos daños, pues la piedra sufre la siguiente reacción química, proceso conocido como mal de la piedra: CaCO3 (piedra caliza)+H2SO4 (lluvia ácida) ----> CaSO4 (yeso) + CO2 + H2O es decir, se transforma en yeso, y éste es disuelto por el agua con mucha mayor facilidad y además, al tener un volumen mayor, actúa como una cuña provocando el desmoronamiento de la piedra.

Los materiales metálicos se corroen a mucha mayor velocidad.

COMPOSICION QUIMICA DEL AIRE

GASES

% EN VOL.

TIEMPO PERMANENCIA

PERMANENTES

Nitrógeno

N2

78,08

10.000.000 años

Oxígeno

O2

20,95

5 X 10.000 años

Argón

Ar

0,93

-/-

Helio

He

0,00052

100.000.000

Neón

Ne

0,00018

-/-

Krypton

Kr

0,0001

-/-

Xenon

Xe

0,000008

-/-

VARIABLES

Dióxido Carbono

CO2

0,03

15 años

Metano

CH4

0,00015

5 años

Hidrógeno

H2

0,00005

7 años

Monóxido Dinitrógeno

N2O

0,00002

8 años

Ozono

O3

0,000002

2 años

MUY VARIABLES

Agua

H2O

entre 0,01 y 5

10 días

Monóxido de Carbono

CO

0,00001

1/2 años

Amoniaco

NH#

0,0000006

7 días

Dióxido de Nitrógeno

NO2

0,0000001

6 días

Dióxido de Azufre

SO2

0,00000002

3 días

Sulfuro de Hidrógeno

H2S

0,00000002

2 días

Efectos de la lluvia ácida en los sistemas acuáticos

El efecto más importante de la lluvia ácida en los sistemas acuáticos es el descenso de las poblaciones de peces, situación especialmente perjudicial para la pesca deportiva. El resultado indirecto en el turismo es de tipo económico. Otros efectos de la lluvia ácida relacionados con el agua incluyen los que se producen en los seres humanos que comen peces con una mayor concentración de metales en su carne y la reducción de ciertos grupos de zooplancton, algas y plantas acuáticas, todo lo cual trastorna la cadena alimenticia global de los lagos y potencialmente causa desequilibrios ecológicos. Los estudios han demostrado con claridad que la trucha y el salmón del Atlántico son particularmente sensibles a los niveles bajos de pH, los cuales interfieren con sus procesos reproductivos y con frecuencia dan origen a deformaciones en el esqueleto.

La altas concentraciones de aluminio en las aguas acidificadas suelen ser el agente que mata los peces y quizá otras biotas sensibles, como los crustáceos del plancton. En los lagos alcalinos o casi neutros las concentraciones de aluminio son muy bajas. No obstante, a medida que el pH desciende, el aluminio antes insoluble, que está presente en concentraciones muy altas en las rocas, los suelos y los sedimentos de ríos y lagos, comienza a disolverse.

Una vez en solución, el aluminio a bajas concentraciones (de 0.1 a 1 mg/L) es excesivamente tóxico para diversas formas de vida acuática. Aunque la concentración del aluminio aumenta de forma exponencial debajo de un pH de 4.5 a 4.7, la toxicidad para los peces se presenta arriba de este valor. Los estudios realizados en la Cornell University por Baker y Schofield (1980) muestran que la toxicidad máxima del aluminio para los peces tiene lugar alrededor de un pH de 5.0.

Esto se debe a la complejidad química del aluminio: la estructura y sus proporciones relativas en solución cambian con el pH. El aluminio iónico libre está presente sobre todo debajo de 4.2 y es muy tóxico. A un pH cercano a 5.0 las concentraciones de aluminio de 0.2 mg/l o mayores causan daños a las branquias y secreción de mucosidad hacia las mismas en la trucha parda y la rémora blanca. Parece ser que la mucosidad viscosa hace las veces de un tapón en las branquias y causa problemas respiratorios. Además se altera la integridad esenciadle la membrana branquial semipermeable, a través de la cual se verifica el intercambio de gases y sales. Así , todo indica que no sólo un aumento en la concentración de iones H+ puede causar mortandad de peces y descensos en su población, sino que además el aluminio puede ser factor tóxico adicional y tal vez crucial en aguas con un pH alrededor de 5.0 y sin duda alguna a un pH de 4.0.

Aunque los peces pueden morir a causa de la acidificación, lo más común es que dejan de reproducirse. Los añejos no se incorporan a la colonia o lo hacen en número reducido, y después de algunos años de este fracaso reproductivo cada vez se tiene una población más vieja, hasta que la especie termina por desaparecer del lago o la corriente. Este envejecimiento y merma poblacionales de un año se ilustra con los datos sobre la perca amarilla en el lago Patten, Notario.

Algunasde las áreas afectadas por la lluvia ácida son las siguientes:

· Alrededor de una docena de ríos de Nueva Escocia, muy lejos de las fuentes locales de contaminación situadas contra el viento, ya no cuentan con poblaciones saludables de salmón del Atlántico.

· Unos 200 lagos de los Adirondacks del norte del estado de Nueva York ya no sustentan trucha de arroyo ni cherna de boca pequeña. Miles de lagos más están perdiendo su capacidad para amortiguar la lluvia ácida.

· De los 4,016 lagos evaluados en la provincia de Ontario, se han encontrado acidificados 155, el 4% , y su capacidad para sustentar vida acuática en muy limitada. Un total de 2,896 de lagos mostraron cierta susceptibilidad a la acidificación. D.W. Schindler sugiere que estas estimaciones subestiman en grado considerable la magnitud del problema.

Se han producido fenómenos similares en los ríos del sur de Noruega, en un buen número de lagos de Galloway, Escocia, y en la región de Eizgebirge en Alemania oriental, donde las poblaciones de peces han desaparecido o han sufrido notables reducciones a lo largo de los últimos 30 años.

Muchas especies de anfibios (por ejemplo, ranas, sapos y salamandras) se reproducen en estanques temporales que forman las lluvias de primavera y la nieve fundida. Los huevecillos y los embriones en desarrollo están expuestos al choque ácido primaveral, el cual causa deformaciones o muertes. El trabajo de campo establecido que el 80% de los huevos de salamandra no maduran en aguas con nivel de pH inferior a 6.0 . Para la rana grillo y la piadora primaveral nórdica, una exposición a aguas con un nivel de pH cercano a 4.0 produjo una mortalidad superior al 85%. Los anfibios son miembros significativos de los ecosistemas acuáticos y terrestres; como depredadores importantes de insectos acuáticos y también como alimento de alto contenido proteínico para muchas aves y mamíferos, estos animales son eslabones importantes de la cadena alimenticia.

Cierto grupo de biotas, como los moluscos que incluyen animales con concha (por ejemplo, caracoles, lapas, mejillones y ostras), en gran medida dependen del calcio para su esqueleto externo protector. Puesto que el agua ácida disuelve con facilidad el carbonato de calcio e interfiere para que los organismos incorporen el calcio, mueren en este tipo de aguas.

Muchos crustáceos (familia de la langosta) del pequeño grupo de nadadores libres que se conoce como zooplancton ( animales microscópicos de la columna de agua), también son muy sensibles a un aumento en la acidez del agua dulce. Puesto que muchos miembros del zooplancton son fuente de alimento muy importante para los peces, su pérdida eliminará especies sin un efecto directo de la acidez en los peces mismos.

Por último, al considerar los efectos en la cadena alimenticia es necesario reconocer el papel fundamental de las plantas verdes. Éstas constituyen el sistema de sustento para toda la biota acuática, pues son los únicos organismos capaces de fijar carbono (en presencia de luz) produciendo los carbohidratos, grasas y proteínas indispensables para la vida. Su desaparición causaría un desplome directo de la cadena alimenticia.

En un estudio a cargo de la Environmenatl Protection Agency de Estados Unidos (Lee y Neely, 1980) se observó un aumento en el crecimiento de plantas recién nacidas en cuatro especies, mientras que otras siete no sufrieron efecto alguno hasta 3.0 de pH. Se sugirió que, en virtud de las propiedades del suelo, el efecto de crecimiento fue un efecto de fertilización por incorporación de azufre a través del follaje.

El estudio más detallado se realizo en grupos de pinos albares en Noruega (Drabos y Tollan, 1980). Las aplicaciones se hicieron por encima del pabellón y variando el pH desde 5.6 hasta 2.0 en vástagos de pino albar se observó incluso un pH de 2.0 con mayor altura y crecimiento del diámetro en los primeros cuatro años. El efecto se atribuyó a la fertilización con nitrógeno por las adiciones de ácido hídrico. Estos datos han sido tomados por algunas como "prueba" de que la lluvia ácida es benéfica para los bosques. Por desgracia para esta hipótesis, en reducción del crecimiento en las parcelas tratadas con ácido en comparación con las parcelas testigo. Parece ser que el efecto benéfico de fertilización fue superado por los efectos perjudiciales de la acidez y el aluminio.

Es importante entender que por sí mismos los suelos ácidos no son dañinos para el crecimiento de las plantas. La acidificación del terreno y el deslave de nutrimentos del mismo, en especial de calcio, magnesio y otras bases, son procesos normales de los suelos. Los vastos bosques boreales que se extienden por todo el mundo en latitudes altas del hemisferio norte están creciendo en suelos ácidos que se formaron desde la última gran glaciación de hace 10,000 o 12,000 años. Por consiguiente, las plantas se ha adaptado al suelo ácido. La pregunta que se nos plantea al evaluar el peligro de la lluvia ácida es: ¿acaso los aumentos de acidez pueden llevar a estos bosques a trasponer un umbral más allá del cual no están adaptados fisiológicamente? La respuesta es crucial, pero en la actualidad desconoce. sin duda, la decadencia del abeto rojo en el oriente de Norteamérica está bien documentada (Klein y Perkins, 1987), y la propagación del marchitamente del arce de azúcar en Quebec y en áreas adyacentes han sido motivo desde 1982 de gran preocupación.

Otro efecto de la lluvia ácida en los bosques incluye el deslave de componentes fácilmente solubles en ácido del follaje, de los troncos de los árboles, y de las capas superiores del suelo. Algunos de estos componentes se vuelven a depositar en el suelo, o bien, se deslavan hacia la cuenca colectora o las aguas subterráneas. Se piensa que los niveles más altos de K, Ca, Mg, Al y SO4 que aparecen en las corrientes de áreas afectadas por la lluvia ácida proceden de los suelos. Es posible que , con el tiempo, los componentes fundaméntales de estos suelos se agoten a tal grado que se presenten deficiencias de nutrimentos. También se podría inducir toxicidad por aluminio. Por dos razones, las concentraciones altas de este metal parecen ser dañinas para muchas especies de plantas superiores en función de sus efectos en los sistemas radiculares. La primera es que inhibe la división celular y las raíces pierden su flexibilidad y plasticidad; se hacen cortas y frágiles. La segunda, que el aluminio tiene diversos efectos en otros iones, entre los cuales se sienta la interferencia con la incorporación de fósforo y su precipitación como fosfato de aluminio.


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