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Lluvia ácida

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Procesos involucrados en la deposición ácida. Tenga en cuenta que entre los contaminantes atmosféricos mostrados, solo dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOX) juegan un papel importante en la lluvia ácida.

El termino lluvia ácida se usa comúnmente para significar la deposición de componentes ácidos en lluvia, nieve, niebla, rocío o partículas secas. El término más preciso es lluvia ácida. La lluvia "limpia" o no contaminada es ligeramente ácida, porque el dióxido de carbono y el agua en el aire reaccionan juntos para formar ácido carbónico, un ácido débil.1 La lluvia adquiere acidez adicional a través de la reacción de los contaminantes del aire (principalmente óxidos de azufre y nitrógeno) con agua en el aire, para formar ácidos fuertes (como el ácido sulfúrico y el ácido nítrico). Las principales fuentes de estos contaminantes son las emisiones de vehículos, plantas industriales y plantas generadoras de energía.

Se ha demostrado que la lluvia ácida tiene efectos adversos en los bosques, el agua dulce y los suelos, matando insectos y formas de vida acuáticas. También daña edificios y estatuas, y puede afectar negativamente la salud humana. Estos problemas, que han aumentado con el crecimiento de la población y la industria, se están abordando mediante el uso de equipos de control de la contaminación que reducen la emisión de óxidos de azufre y nitrógeno.

Historia

Robert Angus Smith observó por primera vez la lluvia ácida en Manchester, Inglaterra. En 1852, informó sobre la relación entre la lluvia ácida y la contaminación atmosférica. Sin embargo, no fue hasta finales de la década de 1960 que los científicos comenzaron a observar y estudiar ampliamente el fenómeno. Harold Harvey de Canadá fue uno de los primeros en investigar un lago "muerto". En los Estados Unidos, la conciencia pública sobre el problema aumentó en la década de 1990, después de que el New York Times promulgara informes del Bosque Experimental Hubbard Brook en New Hampshire sobre la miríada de efectos ambientales perjudiciales resultantes de la lluvia ácida.

Desde la Revolución Industrial, las emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno a la atmósfera han aumentado. Las instalaciones industriales y generadoras de energía que queman combustibles fósiles, principalmente carbón, son las principales fuentes de aumento de los óxidos de azufre. 2

Emisiones de productos químicos que conducen a la acidificación.

El gas más significativo que conduce a la acidificación del agua de lluvia es el dióxido de azufre (SO2) Además, las emisiones de óxidos de nitrógeno, que se oxidan para formar ácido nítrico, son cada vez más importantes debido a los controles más estrictos sobre las emisiones de compuestos que contienen azufre. Se ha estimado que alrededor de 70 Tg (S) por año en forma de SO2 proviene de la combustión de combustibles fósiles y la industria, 2.8 Tg (S) por año proviene de incendios forestales, y 7-8 Tg (S) por año proviene de volcanes.3

Actividad humana

La central eléctrica de carbón de Gavin en Cheshire, Ohio.

Los compuestos de azufre y nitrógeno son las principales causas de la lluvia ácida. Muchos de ellos son generados por la actividad humana, como la generación de electricidad, fábricas y vehículos de motor. Las centrales eléctricas de carbón se encuentran entre las más contaminantes. Los gases pueden transportarse cientos de kilómetros en la atmósfera antes de convertirse en ácidos y depositarse.

Las fábricas solían tener chimeneas cortas para liberar humo, pero debido a que contaminaron el aire en sus localidades cercanas, las fábricas ahora tienen chimeneas altas. El problema con esta "solución" es que esos contaminantes se llevan lejos, liberando gases a la circulación atmosférica regional y contribuyendo a la propagación de la lluvia ácida. A menudo, la deposición se produce a distancias considerables a favor del viento de las emisiones, y las regiones montañosas tienden a recibir más (debido a su mayor precipitación). Un ejemplo de este efecto es el bajo pH de la lluvia (en comparación con las emisiones locales) que cae en Escandinavia.

Química en gotas de nubes

Cuando hay nubes, la tasa de pérdida de SO2 es más rápido de lo que puede explicarse solo por la química de la fase gaseosa. Esto se debe a reacciones en las gotas de agua líquida.

Hidrólisis

El dióxido de azufre se disuelve en agua y luego, como el dióxido de carbono, se hidroliza en una serie de reacciones de equilibrio:

ASI QUE2 (g) + H2O ⇌ SO2· H2O
ASI QUE2· H2O ⇌ H++ HSO3-
HSO3- ⇌ H++ SO32-
Oxidación

Muchas reacciones acuosas oxidan el azufre de S (IV) a S (VI), lo que conduce a la formación de ácido sulfúrico. Las reacciones de oxidación más importantes son con ozono, peróxido de hidrógeno y oxígeno. (Las reacciones con oxígeno son catalizadas por hierro y manganeso en las gotas de nubes).

Deposición ácida

Deposición húmeda

La deposición húmeda de ácidos ocurre cuando cualquier forma de precipitación (lluvia, nieve, etc.) elimina los ácidos de la atmósfera y los lleva a la superficie de la Tierra. Esto puede resultar de la deposición de ácidos producidos en las gotas de lluvia (véase la química de la fase acuosa arriba) o por la precipitación que elimina los ácidos en las nubes o debajo de las nubes. La eliminación húmeda de gases y aerosoles son importantes para la deposición húmeda.

Deposición en seco

La deposición ácida también ocurre por deposición seca en ausencia de precipitación. Esto puede ser responsable de hasta un 20-60 por ciento de la deposición ácida total. Esto ocurre cuando las partículas y los gases se adhieren al suelo, las plantas u otras superficies.

Efectos adversos

Gráfico que muestra diferentes niveles de acidez en el agua tolerada por una variedad de especies.

Aguas superficiales y animales acuáticos.

Tanto el pH más bajo como las concentraciones más altas de aluminio en el agua superficial que se producen como resultado de la lluvia ácida pueden causar daños a los peces y otros animales acuáticos. A niveles de pH inferiores a 5, la mayoría de los huevos de pescado no eclosionan, y niveles de pH más bajos pueden matar a los peces adultos. A medida que los lagos se vuelven más ácidos, la biodiversidad se reduce. Se ha debatido hasta qué punto las causas de la acidez del lago causadas por el hombre causaron la muerte de los peces; por ejemplo, Edward Krug determinó que la lluvia ácida era una molestia ambiental, no una catástrofe, e incluso esa lluvia ácida podría no ser la causa del lago acidez.4

Suelos

La biología del suelo puede verse seriamente dañada por la lluvia ácida. Algunos microbios tropicales pueden consumir ácidos rápidamente5 pero otros microbios no pueden tolerar niveles bajos de pH y son asesinados. Las enzimas de estos microbios se desnaturalizan (cambian de forma para que ya no funcionen) por el ácido. La lluvia ácida también elimina minerales y nutrientes del suelo que los árboles necesitan para crecer.6

Bosques y otra vegetación

Efecto de la lluvia ácida en una zona boscosa de las montañas de Jizera, República Checa.

La lluvia ácida puede retrasar el crecimiento de los bosques, hacer que las hojas y las agujas se vuelvan marrones, se caigan y mueran. En casos extremos, los árboles o acres enteros de bosque pueden morir. La muerte de los árboles no suele ser un resultado directo de la lluvia ácida, pero a menudo debilita los árboles y los hace más susceptibles a otras amenazas. El daño a los suelos (mencionado anteriormente) también puede causar problemas. Los bosques de gran altitud son especialmente vulnerables ya que a menudo están rodeados de nubes y niebla que son más ácidas que la lluvia.

La lluvia ácida también puede dañar otras plantas, pero el efecto sobre los cultivos alimentarios se minimiza mediante la aplicación de fertilizantes para reemplazar los nutrientes perdidos. En áreas cultivadas, también se puede agregar piedra caliza para aumentar la capacidad del suelo para mantener estable el pH, pero esta táctica es en gran medida inutilizable en el caso de las tierras silvestres. La lluvia ácida agota los minerales del suelo y luego impide el crecimiento de la planta.

Salud humana

Algunos científicos han sugerido vínculos directos con la salud humana, pero ninguno ha sido probado. Sin embargo, las partículas finas, una gran parte de las cuales se forman a partir de los mismos gases que la lluvia ácida (dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno), han demostrado causar problemas con la función cardíaca y pulmonar.6

Otros efectos adversos

Las estatuas son dañadas por la lluvia ácida.

La lluvia ácida también puede causar daños a ciertos materiales de construcción y monumentos históricos. Esto se debe a que el ácido sulfúrico en la lluvia reacciona químicamente con los compuestos de calcio en las piedras (piedra caliza, arenisca, mármol y granito) para crear yeso, que luego se desprende. Esto también se ve comúnmente en las lápidas antiguas donde la lluvia ácida puede hacer que la inscripción se vuelva completamente ilegible. La lluvia ácida también causa un aumento en la tasa de oxidación del hierro, causando daños a las estructuras y monumentos metálicos.6

Métodos de prevención

Soluciones tecnologicas

En los Estados Unidos y en otros países, muchas centrales eléctricas que queman carbón utilizan desulfuración de gases de combustión (FGD) para eliminar los gases que contienen azufre de sus gases de chimenea. Un ejemplo de FGD es el depurador húmedo, que es básicamente una torre de reacción equipada con un ventilador que hace pasar gases calientes por la torre. La cal o la piedra caliza en forma de suspensión también se inyecta en la torre para mezclar con los gases de la pila y combinar con el dióxido de azufre presente. El carbonato de calcio de la piedra caliza produce sulfato de calcio con pH neutro que se elimina físicamente del depurador. En otras palabras, el depurador convierte la contaminación de azufre en sulfatos industriales.

En algunas áreas, los sulfatos se venden a las compañías químicas como yeso cuando la pureza del sulfato de calcio es alta. En otros, se colocan en vertederos. Sin embargo, los efectos de la lluvia ácida pueden durar generaciones, ya que los efectos del cambio del nivel de pH pueden estimular la lixiviación continua de productos químicos no deseados en fuentes de agua inmaculadas, matando especies vulnerables de insectos y peces y bloqueando los esfuerzos para restaurar la vida nativa.

Tratados Internacionales

Se han firmado varios tratados internacionales sobre el transporte a larga distancia de contaminantes atmosféricos. Un ejemplo es el Protocolo de reducción de emisiones de azufre en virtud del Convenio sobre la contaminación atmosférica transfronteriza a gran distancia.

Comercio de emisiones

Un esquema regulatorio más reciente involucra el comercio de emisiones. En este esquema, cada instalación contaminante actual recibe una licencia de emisiones que se convierte en parte de los equipos de capital. Los operadores pueden instalar equipos de control de contaminación y vender partes de sus licencias de emisiones. La intención aquí es dar a los operadores incentivos económicos para instalar controles de contaminación.

Ver también

  • Ingeniería Ambiental
  • Dioxido de nitrogeno
  • Dióxido de azufre

Notas

  1. ↑ El agua destilada, que no contiene dióxido de carbono, tiene un pH neutro de 7. Los líquidos con un pH inferior a 7 son ácidos, y aquellos con un pH superior a 7 son alcalinos (o básicos).
  2. ↑ Lluvia ácida. Glosario de la NASA. Consultado el 13 de junio de 2018.
  3. ↑ H. Berresheim, P. H. Wine y D. D. Davies, "Azufre en la atmósfera". En Hanwant B. Singh (ed.), Composición, química y clima de la atmósfera. (Wiley, 1995, ISBN 978-0471285144), 251-307.
  4. ^ William Anderson, Prueba de ácido: Edward Krug reproba ciencia política. The Reason Foundation, Enero de 1992. Consultado el 13 de junio de 2018.
  5. ^ H. Rodhe, et al., "La distribución global de la deposición húmeda acidificante" Ciencia y tecnología ambiental 36 (20) (2002): 4382-4388. Consultado el 13 de junio de 2018.
  6. 6.0 6.1 6.2 Efectos de la lluvia ácida EPA. Consultado el 13 de junio de 2018.

Referencias

  • McCormick, John. Tierra ácida: la amenaza global de la contaminación ácida. Londres, Reino Unido: Earthscan, 1989. ISBN 185383033X
  • Morgan, Sally y Jenny Vaughan. Lluvia ácida (Tierra SOS). Londres, Reino Unido: Franklin Watts Ltd., 2007. ISBN 0749676728
  • Parques, Peggy J Nuestro medio ambiente - Lluvia ácida (Nuestro medio ambiente). Farmington Hills, MI: KidHaven Press (Thomson Gale), 2005. ISBN 0737726288
  • Singh, Hanwant B. (ed.). Composición Química y Clima de la Atmósfera. Wiley, 1995. ISBN 978-0471285144

Enlaces externos

Todos los enlaces recuperados el 3 de noviembre de 2019.

  • Informe del Programa Nacional de Evaluación de la Precipitación Ácida: un informe de 98 páginas para el Congreso.
  • Lluvia ácida para las escuelas.
  • Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. - Lluvia ácida
  • U.S.Geological Survey - ¿Qué es la lluvia ácida?

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