Una alternativa es el uso de combustibles con bajo contenido de azufre. En el caso de los óxidos de nitrógeno se puede reducir mediante el cambio en los métodos de combustión, un ejemplo son los quemadores de baja producción de NOx los que requieren menor exceso de oxigeno, tiempos más cortos de combustión y menores temperaturas.
Alternativamente se puede purificar los humos mediante métodos catalíticos los cuales permiten la reacción de los óxidos de nitrógeno con amoníaco convirtiéndose en nitrógeno gas y agua. Debido a que un alto porcentaje de los óxidos de nitrógeno provienen de los vehículos de motor, las medidas a tomar son la reducción del tránsito carretero, establecimiento de límites de velocidad y la imposición de obligatoriedad en el uso de convertidores catalíticos. Con respecto a los gases de escape de los automotores veremos las diferentes formas de reducir los escapes de óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y monóxido de carbono.
Lo primero que hay que tener presente es un diseño adecuado del motor que permita una combustión lo más completa posible. Con la recirculación de los gases de escape las emisiones de óxidos de nitrógeno pueden en parte reducirse.
La inyección controlada del fuel permite a su vez evitar la emisión de partículas que son producto de una combustión incompleta.
Para reducir las emisiones de hidrocarburos los autos deben ser equipados con un catalizador para oxidación. El sistema más eficiente para la purificación de los gases de escape de los automotores es el convertidor catalítico el cual transforma más del 90% de los óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y monóxido de carbono en nitrógeno, dióxido de carbono y agua.
La lluvia ácida
La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida. Los contaminantes atmosféricos primarios que dan origen a la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, trasladándolos los vientos cientos o miles de kilómetros antes de precipitar en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve, niebla o neblina. Cuando la precipitación se produce, puede provocar importantes deterioros en el ambiente. La lluvia normalmente presenta un pH de aproximadamente 5.65 (ligeramente ácido), debido a la presencia del CO2 atmosférico, que forma ácido carbónico, H2CO3. Se considera lluvia ácida si presenta un pH de menos de 5 y puede alcanzar el pH del vinagre (pH 3). Estos valores de pH se alcanzan por la presencia de ácidos como el ácido sulfúrico, H2SO4, y el ácido nítrico, HNO3. Estos ácidos se forman a partir del dióxido de azufre, SO2, y el monóxido de nitrógeno que se convierten en ácidos.
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 políticasya 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.
Causas de la lluvia ácida
Los componentes tóxicos que forman la lluvia acida son el dióxido de azufre y el oxido de nitrógeno provenientes de la combustión del carbón o de hidrocarburos. Mediante una serie de reacciones químicas, el dióxido de azufre se transforma en trióxido de azufre que a su vez y a través de algunos catalizadores ambientales o bien por la acción directa de la luz solar, se transforma en acido sulfúrico provocando importantes daños ambientales al regresar a la tierra a través de la lluvia acida.
Consecuencias provocadas por la lluvia ácida
La lluvia acida genera severos daños ambientales y de ahí su importancia desde el punto de vista ecológico. Sin lugar a dudas, existen diferencias entre algunos ecosistemas que los hacen más susceptibles que otros. Las características biológicas de los suelos mas afectados son: los formados por partículas gruesas sobre principalmente granito, de poca profundidad y no calcáreos, presentan poca capacidad de procesar la materia orgánica lo cual genera que toda sustancia que ingresa al ecosistema sea eliminada de forma pausada. Debemos pensar que además del daño producido a través de la tierra existe un daño directo sobre los elementos vegetales producidos por los tóxicos presentes en la lluvia acida.
Uno de los ecosistemas mas afectados por la lluvia acida son los acuáticos y en especial aquellos de agua dulce. Esto es así porque cuando se depositan los tóxicos presentes en la lluvia acida generan una disminución del pH del agua y los seres vivos que habitan dentro (peces, crustáceos y plantas acuáticas) no soportan niveles de acidez mayores a un pH de 5. Esto provoca irremediablemente la muerte de ellos e incluso algunos lagos del norte de Europa se ha descrito que han quedado totalmente estériles (sin presencia de organismos vivos) luego de la contaminación por lluvia acida.
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.
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. 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.
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.
Fuentes de emisión de la lluvia ácida
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).
¿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 mediosde 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
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. 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 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.
Acidificación 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.
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 más 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.
Efectos
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.
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.
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.
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.
Las 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.
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 han adaptado al suelo ácido.
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.
Efectos de la lluvia ácida en los ecosistemas terrestres
Efectos en los bosques: Los bosques de Canadá, Estados Unidos y Escandinavia tiene una enorme importancia económica. Cientos de miles de personas son empleadas por las diversas industrias asociadas con la madera y los bosques. Uno de cada 10 canadienses trabaja de manera directa o indirecta en este tipo de industrias, y Suecia y Noruega tienen un perfil de empleo similar. Además, los bosques y lagos de estos países son importantes áreas turísticas y recreativas. La lluvia ácida plantea una amenaza insidiosa y potencialmente devastadora para nuestros bosques. Se ha demostrado que la lluvia moderadamente ácida (pH 4.6) daña las plantas recién nacidas. Los investigadores están comenzando a evaluar el papel de la lluvia ácida en el aumento de vulnerabilidad de los árboles ante enfermedades e insectos.
En los bosques de mayor altitud, las aguas de nubes ácidas envuelven los árboles en niebla durante largos periodos cada año. Una de las mayores dificultades que enfrentamos al estudiar el crecimiento forestal y los posibles efectos de la lluvia ácida en éste es la muy considerable variación anual en cuanto a crecimiento, causada por fluctuaciones climáticas normales y por el ataque de insectos. El crecimiento puede diferir en varios tantos de un año a otro. Por consiguiente, es muy difícil identificar tendencias pequeñas en la reducción del crecimiento forestal en un periodo corto. Las evaluaciones de este tipo se han basado en la anchura de la madera depositada en los troncos de los árboles cada año en forma de anillos. Esta clase de estudios se han llevado a cabo en Estados Unidos y Noruega. Todos ellos han utilizado cantidades limitadas de datos, han tenido dificultades para tomar en cuenta el crecimiento normal en edades diferentes dentro de una misma especie, y no han llegado a conclusiones concretas.
Efectos sobre la salud humana
No esta del Todo claro que las aguas subterráneas ácidas sean por si mismas nocivas para la salud. Pero si se conoce el efecto negativo de los metales como el aluminio y el cadmio que se libera en la tercera etapa a pH inferiores a 5. Aunque se ha encontrado casos altos de niveles de plomo zinc y cadmio aun a pH superiores (entre 5.2 y 6.4)
Con respecto a los metales tenemos:
Cadmio: ES el más móvil de los metales pesados comunes y debido a las latas concentraciones presentes en los países industrializados, es necesario alertar sobre su presencia. El cadmio se acumula en la corteza renal causando graves lesiones. Las principales fuentes son los fertilizantes y las debidas a la acidificación de las aguas subterráneas.
Cobre: Debido a que es el metal con el cual se construye la mayoría de las cañerías, cuando las aguas se tornan corrosivas dicho elemento es disuelto. Uno de los efectos más comunes sobre la es la diarrea infantil.
Aluminio: Es el más común en la corteza terrestre y si bien está unido a los minerales que constituyen la misma, la acidificación lo torna soluble. El aluminio penetra en la corriente sanguínea en forma directa pasando las barreras de protección normales del ser humano y provocando graves daños al cerebro y al sistema óseo. Si la concentración es muy elevada puede causar demencia senil y muerte.
Plomo: También se libera por acidificación de las aguas y en los países donde este elemento es utilizado para la construcción de las cañerías de agua la situación se puede tornar bastantes peligrosa. Dicho elemento provoca daños considerados a nivel cerebral, sobre todo en los niños.
Efecto de la acidificación sobre los bosques
Los árboles dañados exhiben una serie de síntomas pero es muy dificultoso establecer una conexión entre cada tipo de daño y las causas correspondientes. El aire contaminado afecta directamente e indirectamente los árboles.
Los efectos directos consisten en daños sobre las hojas debido a que la capa de grasa protectora es corroída por el depósito seco de dióxido de azufre, la lluvia ácida o el ozono. Además de las membranas constituyentes de la estructura interna del árbol son atacadas provocando la pérdida de nutrientes.
Los efectos indirectos están relacionados con la acidificación del suelo lo que produce una reducción de nutrientes y una liberación de sustancias perjudiciales para el árbol como lo es el aluminio.
La sensibilidad de las diferentes especies frente a los contaminantes atmosféricos varía de acuerdo con la superficie de las hojas y la caducidad de las mismas.
El daño sobre los abetos se traduce en un color marrón amarillento de sus hojas, pérdidas de las mismas y deterioro de sus raíces.
Los pinos sufren también decoloración con estrechamiento de su extremo cónico superior por pérdida de sus hojas.
Incidencia de los deterioros sobre los bosques
La forestación en Escandinavia es importante para toda Europa Occidental dado que es la mayor fuente de materia prima en la industria de la madera. Cerca del 80% de sus producciones está destinada a la exportación.
Además los bosques son el ambiente natural para varias especies de insectos, pequeños animales, plantas y mamíferos de mayor tamaño.
Efectos en los Cultivos.
Aunque la sensibilidad hacia el daño foliar directo por la lluvia ácida de algunos cultivos parece ser mayor que la de muchas especies de árboles, no existen pruebas sólidas de que las hojas de los cultivos hayan sido dañadas por gotas ácidas en el campo (NATO, 1980). No obstante, algunos estudios detallados han comenzados a insinuar que incluso en un sistema agrícola bien amortiguado la lluvia ácida puede ser perjudicial. En un estudio realizado por Lee y Neely (1980) a 27 plantas agrícolas cultivadas en tiestos y expuestas a lluvia ácida simulada con un intervalo de pH de 2.5 a 5.7, aparecieron lesiones visibles y desagradables en el follaje en 21 cultivos a un pH de 3.0, el cual se presenta con una frecuencia de precipitación de 0.5 a 1.0% en las regiones afectadas de Norteamérica.
Estos daños de semilla en un cultivo importante, como la soya, equivaldrían a pérdidas de muchos millones de dólares al año en Estados Unidos. De manera experimental se ha demostrado que la etapa crítica del ciclo vital de las plantas, en la cual el polen se transfiere a la flor hembra y lo fertiliza para producir un largo tubo (de polen), es muy sensible a un pH bajo (sidhu, 1983). En general la germinación y el crecimiento del tubo plìnico de manzanas y uvas se reducen con un pH igual o menor a 3.5.
En estudios de especies forestales boreales (Cox, 1983) se encontró que el polen de abedul es muy sensible, en tanto que el polen de un buen fruto en el tiempo de la polinización, la lluvia ácida plantea un peligro que no ha sido evaluado. En resumen, queda claro que los sistemas terrestres son menos sensibles a la sedimentación ácida que los sistemas acuáticos. Algunos efectos a corto plazo de la lluvia ácida pueden ser benéficos, probablemente a causa de las aportaciones de nitrógeno fertilizante. Sin embargo, a largo plazo es muy posible que se produzcan efectos dañinos. Sin duda se afectarán los ciclos y los equilibrios de los nutrientes en el bosque, y el crecimiento de los árboles puede menguar.
Efectos sobre la fauna y flora
Con respecto a las plantas, las especies que se ven más afectadas son los líquenes y los musgos que toman directamente el agua a través de sus hojas. Además estas especies son indicadores directos de la contaminación atmosférica como es el caso de los líquenes respecto a las emisiones de SO2. También en el caso de los pájaros pequeños que viven cerca de aguas acidificadas se ve afectada su reproducción.
Los huevos de varias especies de pájaros aparecen con paredes muy delgadas debido al aluminio ingerido a través de los insectos de los cuales se alimentan. Dichos insectos precisamente se desarrollan en aguas acidificadas.
Los animales herbívoros se ven afectados ya que al acidificarse los suelos, las plantas que aquellos ingieren, acumulan una mayor cantidad de metales pesados (aluminio, cadmio, etc.) Resumiendo lo anterior, se puede afirmar que la fauna también se verá afectada por los cambios en la composición y estructura de la vegetación. Si, por ejemplo, los bosques son dañados, se producirán grandes cambios en las especies animales que integran el ecosistema forestal.
Efectos sobre las aguas subterráneas
Parte importante de las precipitaciones penetran a través del suelo y cuanto más permeable sea el mismo, más profundidad alcanza.
En áreas donde el suelo está densamente compactado, la casi totalidad del agua caída fluye hacia los lagos y otras corrientes.
El agua que ha percolado alcanza por último, niveles donde el suelo está completamente saturado pasando a formar parte de las aguas subterráneas que son la principal fuente de suministro de agua.
Las aguas en los lagos son siempre más ácidas que las aguas subterráneas debido a la función de filtro que desempeña el suelo, removiendo así gran parte del ácido.
Si el suelo está constituido por material finamente granulado y el pozo de atracción es lo suficientemente profundo, el agua de lluvia ha sido neutralizada y al ser extraída no presenta problemas de acidificación.
La acidificación de las aguas subterráneas se realiza en tres etapas.
Primero disminuye la capacidad de los suelos de neutralizar las precipitaciones. Aumentan los niveles de sulfato, calcio y potasio, en las aguas subterráneas, no existiendo ningún otro efecto que altere la calidad del agua. En esta etapa el agua se torna corrosiva y ataca las cañerías.
Luego de esta etapa la acción neutralizante del suelo decae aún más y el efecto buffer de las aguas subterráneas comienza a disminuir. Se nota en esta etapa un aumento en el poder corrosivo sobre metales y concreto.
Por último, la capacidad neutralizante del suelo desaparece y los valores de pH descienden con un aumento en las concentraciones de metales en las aguas de los pozos, tornándose aún más corrosivos.
Reducción de la contaminación
Los científicos han encontrado diversas maneras de reducir el volumen de dióxido de azufre proveniente de las centrales eléctricas que queman carbón. Una opción consiste en usar carbón que contenga menos azufre. Otra posibilidad es la de "lavar" el carbón para quitarle parte del azufre. La central eléctrica también puede instalar equipos llamados torres de lavado de gases, los cuales eliminan el dióxido de azufre de los gases que salen por la chimenea. Debido a que los óxidos de nitrógeno son creados durante el proceso de combustión de carbón y otros combustibles fósiles, algunas centrales eléctricas están cambiando la manera en que queman el carbón.
Otras fuentes de energía
Una excelente manera de disminuir la lluvia ácida es generar energía eléctrica sin usar combustibles fósiles. En su lugar, la gente puede utilizar fuentes de energía renovable, tales como la energía solar y la energía eólica. Dichas fuentes de energía renovable pueden ayudar a reducir la lluvia ácida porque producen mucho menos contaminación, y pueden ser usadas para hacer funcionar maquinaria eléctrica y producir electricidad.
Vehículos más limpios
Los automóviles y los camiones son fuentes importantes de los contaminantes que producen lluvia ácida. A pesar de que un automóvil por sí solo no produce mucha contaminación, son todos los vehículos que transitan por las calles, en su conjunto, los que crean un gran volumen de contaminación. Se requiere, por lo tanto, que los fabricantes de automóviles reduzcan el nivel de óxidos de nitrógeno y otros contaminantes que emiten los vehículos nuevos. Un tipo de tecnología usado en los automóviles es la del convertidor catalítico. Ésta se ha venido usando durante los últimos veinte años para reducir el volumen de óxidos de nitrógeno que emiten los automóviles. Algunos automóviles nuevos pueden también usar combustibles más limpios, tales como el gas natural.
Los automóviles que producen menos contaminación y que son mejores para el medio ambiente se conocen generalmente como vehículos de bajas emisiones.
Conclusiones
Las lluvias ácidas constituyen una amenaza ilimitada sobre nuestro ambiente, en uno de los más grandes problemas que tienen planteado la sociedad actual. La comisión económica Europea ha considerado las lluvias ácidas como el segundo problema en importancia después del paro.
Es un precio demasiado elevado el que estamos pagando por causa de nuestra creciente industrialización .Es el ser humano quien en ultima instancia, debe resolver este acuciante problema, no podemos permanecer pasivos ante dicho fenómeno, ya que la recuperación de los medios naturales redundara en nuestro propio beneficio y en el de las especies animales y vegetales que con nosotros cohabitan. Sin embargo, hoy por hoy, no conocemos una solución viable clara para paliar este fenómeno, dado que tanto causas como efectos son aún poco conocidos.
En realidad toda la lluvia es ácida en cierta medida y esa acidez es beneficiosa para el suelo. Pero se considera Lluvia Ácida toda aquella cuyo grado de acidez o PH es un indicador del grado de acidez. Un PH de 7 significa neutralidad; valores superiores, alcalinidad y valores inferiores, acidez) es inferior a 5,6.
Lo esencial del problema estriba en que los vientos y masas de aire transportan emisiones contaminantes de unas áreas a otras. Vientos y masas de aire no entienden de fronteras y, por ello, la polución ambiental se convierte en un problema de ámbito internacional. El carácter transfronterizo de las lluvias ácidas obliga a los países industrializados a realizar un profundo análisis de sus causas y sus consecuencias. Surge así la necesidad de buscar soluciones conjuntas y establecer programas de actuación que se en beneficio de todos los países.
La tecnología humana puede ser la causa de graves impactos económicos en extensas áreas del planeta, incluso en zonas que están a cientos o miles de kilómetros de los emisores de la contaminación. La razón de esto es que la atmósfera es un portador muy eficaz de gases y partículas. Los gases poco solubles como el CO2 y diversos compuestos sintéticos como los halocarbonos se dispersan por todo el mundo y se convierten en parte duradera o permanente de la atmósfera. Los gases más solubles como el SO2 y los NOx pueden afectar grandes porciones de los continentes y causar graves daños a los ecosistemas, el turismo, la agricultura y la silvicultura, así como a construcciones y materiales. De esto se concluye que la acción correctiva sólo es posible si los gobiernos en cuestión están de acuerdo con cooperar.
Bibliografía
Juan E. Figueruelo y Martín Marino Dávila
Química fisica del ambiente y de los procesos medioambientales
Capitulo 6 "Lluvias acidas"
Saneamiento ambiental
Raquel S. Acosta
Michael Bright
es.wikipedia.org/wiki/Lluvia_ácida
www.monografias.com
Dedicatoria
Este presente trabajo esta dedicado a nuestros padres ya que con su esfuerzo podemos superarnos en la vida, a nuestros maestros por enseñarnos con paciencia y dedicación pero muy en especial hacia nuestra Institución Educativa.
Autor:
Isabel Rojas Herrera
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