La lluvia ácida es una lluvia o cualquier otra forma de
precipitación que es inusualmente ácida, lo que significa que tiene niveles
elevados de iones de hidrógeno que darán valores inferiores a 7 de pH. Puede
tener efectos nocivos en las plantas, los animales acuáticos y la
infraestructura. La lluvia ácida es causada por las emisiones de dióxido de
azufre y óxido de nitrógeno, que reaccionan con las moléculas de agua en la
atmósfera para producir ácidos. Algunos gobiernos han hecho esfuerzos desde la
década de 1970 para reducir la emisión de dióxido de azufre y óxido de
nitrógeno a la atmósfera con resultados positivos. Los óxidos de nitrógeno
también pueden producirse naturalmente por los rayos, y el dióxido de azufre se
produce por erupciones volcánicas. Se ha demostrado que la lluvia ácida tiene
impactos adversos sobre los bosques, las aguas dulces y los suelos, mata
insectos y formas de vida acuáticas, provoca que la pintura se pele, corroe
estructuras de acero como puentes, erosiona edificios y estatuas de piedra, además
de tener impactos en salud humana.
Lluvia
ácida natural
La lluvia es naturalmente ácida debido a la presencia de CO2
en fase gaseosa, el cual reacciona con el vapor de agua para dar lugar a ácido
carbónico: CO2(g) +H2O(l)
⇄ H2CO3(aq).
Posteriormente el ácido carbónico se disociará parcialmente en un equilibrio
triple. Por esta razón la lluvia posee normalmente un contenido mayor de iones
de hidrógeno que de iones hidroxilo. Otra fuente de acidez es el ácido nítrico,
trazas de ácido nítrico se pueden sintetizar ocasionalmente cuando hay una
descarga eléctrica durante una tormenta, la energía del rayo provoca que el gas
de nitrógeno N2 reaccione. Sin embargo, esta acidez natural es débil
en comparación con la causada por el ser humano.
La única causa natural que puede causar una acidificación
notable de la lluvia es un volcán activo, por ejemplo, las fumarolas del cráter
Laguna Caliente del volcán Poás crean cantidades extremadamente altas de lluvia
ácida y niebla ácida, con una acidez tan alta como un pH de 2, despejando un
área extensa de cualquier vegetación y frecuentemente causando irritación en
los ojos y pulmones de habitantes en asentamientos cercanos (Rouwet, Hidalgo,
Joseph, & González-Ilama, 2017). Los gases productores de
ácido también son creados por procesos biológicos que ocurren en la tierra, en
los pantanos y en los océanos. La principal fuente biológica de compuestos que
contienen azufre es sulfuro de dimetilo.
Teoría
de la lluvia ácida
El término lluvia ácida fue acuñado en 1852 por el químico
escocés Robert Angus Smith, según la Royal Society of Chemistry, que lo llama
el "padre de la lluvia ácida". Smith decidió el término mientras
examinaba la química del agua de lluvia cerca de ciudades industriales en
Inglaterra y Escocia. Escribió sobre sus hallazgos en 1872 en el libro
"Aire y lluvia: los comienzos de una climatología química". En la
década de 1950, los científicos en los Estados Unidos comenzaron a estudiar el
fenómeno, y en la década de 1960 y principios de 1970, la lluvia ácida se
convirtió en un problema ambiental regional que afectaba a Europa occidental y
al este de América del Norte (Haynes, 1982; Truog,
1947).
Aunque los contaminantes artificiales actualmente están
afectando a la mayoría de las precipitaciones ácidas, los desastres naturales
también pueden ser un factor. Por ejemplo, los volcanes pueden causar lluvia
ácida al disparar contaminantes al aire. Estos contaminantes pueden
transportarse por todo el mundo en chorros de agua y convertirse en lluvia
ácida lejos del volcán. Después de que un asteroide acabó con los dinosaurios hace
65,5 millones de años, el trióxido de azufre fue lanzado al aire. Cuando llegó
al aire, se convirtió en ácido sulfúrico, generando un aguacero de lluvia ácida
(Haynes, 1982; Truog,
1947).
Lluvia
ácida no natural
La principal causa de la lluvia ácida son los compuestos de
azufre y nitrógeno de origen humano, como la generación de electricidad, las
fábricas y los vehículos de motor. La generación de energía eléctrica
utilizando carbón es uno de los mayores contribuyentes a las contaminaciones
gaseosas que son responsables de la lluvia ácida.
Los gases pueden transportarse cientos de kilómetros en la
atmósfera antes de convertirse en ácidos y depositarse. En el pasado, las
fábricas tenían embudos cortos para dejar salir el humo, pero esto causaba
muchos problemas a nivel local; por lo tanto, las fábricas ahora tienen embudos
de humo más altos. Sin embargo, la dispersión de estas pilas más altas hace que
los contaminantes se lleven más lejos, causando un daño ecológico generalizado (Kumar, Patil, Dikshit,
Islam, & Kumar, 2016; Newman, 2014).
Efectos
de la lluvia ácida en los ecosistemas
Tanto el pH más bajo como las mayores concentraciones de
aluminio en el agua superficial que ocurren como resultado de la lluvia ácida
pueden causar daños a los peces y otros animales acuáticos. A pHs inferiores a
5, la mayoría de los huevos de peces no eclosionarán y los pH más bajos pueden
matar a los peces adultos. A medida que los lagos y ríos se vuelven más ácidos,
la biodiversidad se reduce. La lluvia ácida ha eliminado la vida de los
insectos y algunas especies de peces, incluida la trucha de arroyo en algunos
lagos, arroyos y riachuelos en áreas geográficamente sensibles, como las
Montañas Adirondack de los Estados Unidos (Kumar et al.,
2016; Newman, 2014).
Sin embargo, el grado en que la lluvia ácida contribuye directa o
indirectamente, a través de la corriente desde el nacimiento hasta las
desembocaduras es variable y depende de las características geográficas y
geológicas locales. El sitio web de la Agencia de Protección Ambiental de los
Estados Unidos (EPA) declara: "De los lagos y arroyos encuestados, la
lluvia ácida causó acidez en el 75% de los lagos y alrededor del 50% en los
rios". Los lagos alojados en rocas de basamento de silicato son más ácidos
que los lagos dentro de piedra caliza u otras rocas con una composición de
carbonato (es decir, mármol) debido a los efectos amortiguadores de pH de los
minerales de carbonato, incluso con la misma cantidad de lluvia ácida.
La lluvia ácida puede dañar seriamente la biología y la
química del suelo. Algunos microbios son incapaces de tolerar los cambios a pH
bajo y son eliminados del ecosistema. Las enzimas de estos microbios se
desnaturalizan (cambian de forma y por lo tanto su funcionalidad) por el ácido.
Los iones hidronio de la lluvia ácida también movilizan toxinas, como el
aluminio, y eliminan nutrientes y minerales esenciales como el magnesio (Mancuso, 2010).
Los efectos adversos de la lluvia ácida en la vida vegetal
pueden estar relacionados indirectamente con esta, como los efectos del ácido
sobre el suelo o la alta concentración de precursores gaseosos a la lluvia
ácida. Los bosques de gran altura son especialmente vulnerables ya que a menudo
están rodeados por nubes y niebla que son más ácidas que la lluvia. Otras
plantas también pueden dañarse con la lluvia ácida, pero el efecto sobre los
cultivos alimentarios se minimiza mediante la aplicación de cal y fertilizantes
para reemplazar los nutrientes perdidos. En áreas cultivadas, también se puede
agregar piedra caliza para aumentar la capacidad del suelo para mantener el pH
estable, pero esta táctica es inutilizable en el caso de tierras silvestres.
Cuando se filtra el calcio de las agujas de la picea roja, estos árboles se
vuelven menos tolerantes al frío y exhiben lesiones en el invierno e incluso la
muerte (Mancuso, 2010).
La lluvia ácida tiene un efecto mucho menos dañino en los
océanos ya que aumenta su acidez, lo que hace más difícil para diferentes
especies costeras crear sus exoesqueletos que necesitan para sobrevivir, y el
problema es que estas especies son la base de las redes tróficas en muchos
ecosistemas. El esqueleto de piedra caliza de Coral es sensible a la caída de
pH, porque el componente central de la piedra caliza, carbonato de calcio, se
disuelve en soluciones ácidas (pH bajo) (Clark, Frid, &
Attrill, 1989; Veron, 2008).
Lluvia
ácida y salud humana
La lluvia ácida no afecta directamente la salud humana. El
ácido en el agua de lluvia está demasiado diluido para tener efectos adversos
directos. Sin embargo, las partículas responsables de la lluvia ácida (dióxido
de azufre y óxidos de nitrógeno) tienen un efecto adverso. El aumento de la
cantidad de partículas finas en el aire contribuye a problemas cardíacos y
pulmonares, como el asma y la bronquitis, esto debido a que provocan una
acidificación de la mucosa por las mismas reacciones que sintetizan los ácidos
en la atmósfera (Goyer et al.,
1985).
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