logo
Universidad Complutense de Madrid
Facultad de Educación - Dpto. Didáctica de las Ciencias Experimentales
Inicio
Características del Agua
Estr. de la Molécula del Agua
Propiedades del Agua
Cambios de Estado
El Agua en la Tierra
El Ciclo del Agua
El Ciclo Hidrológico
Evaporación
Transpiración
Condensación
Precipitación
Escorrentía Superficial
Escorrentía Subterránea
Origen
Infiltración
Porosidad y Permeabilidad
Distribución de Aguas
Movimiento
Acuíferos
Retorno a Superficie
Aspectos Ambientales
Intervención Humana
Introducción
Atmósfera
Ríos y Lagos
Mares
Aguas Subterráneas
Contaminación
Aérea
Ríos y Lagos
Marina
Aguas Subterráneas
Consideraciones Finales
Aspectos Didácticos
Ideas de los Alumnos
Experimentos para el Aula
Propiedades del Agua
Modelos de A. Subt.
Mapa del Sitio
Participantes

Aspectos Ambientales

Lluvia Ácida

La lluvia ácida es un cambio en el pH del agua atmosférica y de las precipitaciones, principalmente lluvia, que a partir de ella se producen. Afecta a la fase aérea del ciclo del agua y, por lo tanto, es a la vez una de las principales formas de contaminación atmosférica más relevantes, junto con el efecto invernadero y la disminución de la capa de ozono. Es un cambio de origen antropogénico principalmente y de amplias consecuencias ambientales. Fue estudiada por primera vez por Roberth August Smith en 1872, al estudiar la relación del aumento de la acidez en las lluvias de la región de Manchester y la contaminación industrial que la ciudad sufría.

Proceso de Formación

El agua de lluvia en condiciones naturales, tiene un pH de 5.6 acidez debida principalmente al CO2 al que lleva disuelto. Cuando la acidez del agua de lluvia es superior a este valor es cuando se considera que la lluvia es ácida. 

Cuando los óxidos de nitrógeno,  NO y NO2 (NOx)  los óxidos de azufre, SO2 llegan al la atmósfera se oxidan y se combinan con el agua de ésta y se transforman en ácido nítrico y ácido sulfúrico respectivamente.

2(SO2) + O2    --------------- 2(SO3)
SO3  + H2O ---------------------  H2 SO4
NOx  + O2 + H2O   ---------------- HNO3

Las fuentes naturales de estas sustancias pueden ser las erupciones volcánicas, manantiales termales, descargas eléctricas en las tormentas,  así como del metabolismo final de algunas bacterias. Sin embargo, ni la cantidad, ni la reiteración de estos fenómenos supone variaciones importantes del pH de la atmósfera. En sentido contrario, las fuentes artificiales emiten cantidades mayores y de una forma continua, lo que produce efectos mucho más importantes. Estas fuentes artificiales son en mayor medida la combustión de los combustibles fósiles, carbón, petróleo, gas natural, y, en menor medida, otros procesos industriales como las refinerías de petróleo o como la producción (por fundición) de metales como plomo, cobre y zinc. También los incendios forestales, ciertos tipos de fertilizantes, y la quema de rastrojos de la agricultura pueden liberar estos óxidos de azufre y nitrógeno precursores de la lluvia ácida.

Hay que tener en cuenta que los procesos de combustión están enormemente extendidos en las sociedades humanas de los países desarrollados. La obtención de energía eléctrica en las centrales térmicas, la combustión en calderas en otros procesos industriales y en las calefacciones  domésticas y también los motores de combustión que utilizan  los medios de transportes, tanto individuales como colectivos, son procesos que están alimentados con carbón y derivados del petróleo. La concentración de azufre en el petróleo puede estar entre el 0.1 % y el 3%, dependiendo del origen del mismo. En el gas natural los niveles son considerablemente menores, sin embargo en el carbón es mucho mayor. Las centrales térmicas son las responsables de la producción de 2/3 de dióxido de azufre  y de 1/4 parte de los óxido se nitrógeno de la atmósfera. Los coches y camiones de gasolina producen la 1/2 de los óxidos de nitrógeno atmosférico.

Otra característica de estos procesos es que la producción de ácidos sulfúricos y nítricos contaminantes y la descarga de las precipitaciones ácidas, suelen ocurrir  en lugares distantes. Esto es debido a que las nubes que los contienen se desplazan, por la acción del viento, hasta 500 Km por día y, por lo tanto, los efectos de la lluvia ácida pueden tener lugar en naciones distintas de donde se encuentran las causas que las produjeron;  por ello, se habla de contaminación transfronteriza. Esto explica que gran parte de la lluvia ácida de los países escandinavos llegara, con las masas de aire contaminado por óxidos de azufre, procedentes de emisiones de las de las áreas industriales de Europa central y Gran Bretaña. De la misma forma, las lluvias ácidas que caen en zonas de Canadá como Québec parecen tener su origen en zonas industriales del litoral oriental de Estados Unidos.

Consecuencias

Las gotas de lluvia que contienen estos ácidos  al caer en distintas superficies,  suelo, agua, plantas, animales o edificios, reaccionan fácilmente con substancias orgánicas e inorgánicas y las modifican, y con ello  perjudican o destruyen de esta manera a:

  • Las plantas, sufren abrasión de sus partes verdes, principalmente las hojas; con estos órganos dañados  la planta queda debilitada, retrasado su desarrollo, es fácilmente atacada por distintos tipos de parásitos, y con más sensibilidad a los periodos de sequía, situaciones todas ellas que en condiciones normales hubiera resistido. Esto puede llegar a causar la muerte de grandes masas vegetales, como los bosques, y el deterioros más o menos importante de la producciónes agrícolas.

hojas daņadas
deforestacion
Manifestaciones de los daños producidos en las hojas.
Desforestación provocada por la lluvia ácida
Fuente http://zonapaisa.activoforo.com/historia-f6/como-se-forma-la-lluvia-acida-t97.htm
  • El agua. Las poblaciones de algas, plantas y animales acuáticos se dañan de varias maneras. El agua ácida interrumpe su ciclo reproductivo. También separa compuestos de aluminio del suelo al agua, obstruyendo las branquias de los peces y alterando la química de su sangre o produciendo otros efectos igualmente tóxicos en otros animales. Mientras un lago se acidifica, desaparece una especie tras otra, empezando por las más sensibles al pH del agua, pero en situaciones extremas desaparecen también las más tolerantes. Además de lagos, las corrientes y ríos son también sensibles a los depósitos ácidos. Algunos de ellos pueden  disminuir su pH al derretirse la nieve ácida en primavera. El exceso de ácido nítrico puede provocar un aumento de nitratos en los lagos, mares y océanos y la consiguiente eutrofización de los mismos con  sus dramáticas consecuencias.

  • El suelo. El aumento de la acidez del suelo destruye a los microorganismos que lo forman, con lo que este se va deteriorando. Además, la persistencia de la lluvia ácida sobre el suelo puede facilitar la perdida de algunos nutrientes de las plantas como Ca, K y Mg, ya que con el aumento de acidez aumenta su solubilidad y su perdida por lixiviación. Los suelos se empobrecen más todavía. En este tipo de suelos, también se inhibe la germinación de las semillas y con ello la reproducción de las plantas. Todo ello parece influir  de nuevo negativamente en las plantas, esta vez a través del suelo.
    Se produce además la solubilización de compuestos de metales tóxicos (cadmio, níquel, manganeso, plomo, mercurio, aluminio) y puede aumentar el contenido de los mismos en las plantas y, a través de las cadenas alimenticias, también pueden verse afectados los animales. Si estos metales también son movilizados y conducidos a las corrientes de agua, pueden tener un efecto venenoso en animales acuáticos o en otros que solamente beben esta agua.
    Incluso parece probable que las lluvias acidificadas pudiesen penetrar en las reservas de aguas subterráneas y aumentar la solubilidad de los metales tóxicos.

  • La salud humana. Determinadas concentraciones de estos compuestos de azufre y nitrógeno de la atmósfera pueden penetrar a los sistemas respiratorio y cardiovascular, dando como resultado enfermedades o incluso la muerte. Los metales como el mercurio y cadmio de depósitos del suelo de lagos, corrientes y reservas pueden acumularse en los tejidos vegetales y animales, haciéndolos tóxicos para el consumo humano. Los metales también pueden separarse del suelo hacia las reservas de agua o de viejas tuberías de plomo y cobre, llegando directamente hacia el agua corriente de los hogares y causando serias enfermedades.

  • Los edificios, principalmente los construidos por rocas calcáreas (calizas y mármoles) y por aquellas rocas que estén cementadas por carbonatos, (areniscas y otras) son especialmente sensibles a la lluvia ácida. El carbonato cálcico de todas estas rocas es atacado por los ácidos, transformándose en yeso, formando una costra llamada sulfin, que no sólo es mas soluble y por tanto, mas fácilmente  

    CaCO3 + H2SO4             flecha              Ca SO4 + CO2 + H2O

    arrastrada por el agua, sino que, además, por ocupar más volumen, actúa como una cuña sobre la piedra, aumentando la destrucción de la misma ahora por erosión mecánica. Todo ello produce una descomposición superficial de la piedra en forma de exfoliaciones, arenilla y desprendimiento de las capas externas. Lo que a su vez da como resultado un desgaste de los relieves y formas escultóricos, así como pérdida de las policromías e incluso el desprendimiento de algunas partes, que pueden producir inestabilidad mecánica y daños muy serios en este tipo de edificaciones. Esto es lo que se conoce con el nombre de “mal de la piedra”.

 

gargola
Gárgola deteriorada por la lluvia ácida
Fuente: en.wikipedia.org

Esta enfermedad de la piedra resulta especialmente significativa cuando afecta a famosas estatuas y monumentos, como la Acrópolis de Atenas o tesoros artísticos de Italia y España. Todos ellos y los de muchos otros lugares han acelerado sorprendentemente su deterioro en los últimos 30 años, teniendo además en cuenta que se habían conservado en muy buen estado durante siglos.
Por otro lado, otros materiales metálicos empleados en la construcción se corroen más rápidamente si la lluvia tiene ese carácter ácido.

La lluvia ácida tiene efectos muy diversificados  con repercusiones en la salud humana,  los ecosistemas, al patrimonio artístico  de nuestras sociedades, la producción agrícola y los consiguientes gastos económicos  que todas estas alteraciones conllevan.

Medidas para reducir la lluvia ácida

La lucha mas eficaz a largo plazo es evitar las emisiones de los precursores de la lluvia ácida, óxidos de nitrógeno y azufre, y, principalmente en aquellos procesos que tienen una mayor incidencia en su producción

Las emisiones de dióxido de azufre y nitrógeno pueden reducirse:

  • Antes de la combustión, utilizando los combustibles con menor cantidad de azufre y reduciendo el azufre de los combustibles mediante procesos físicos o químicos.

  • Durante la combustión utilizando quemadores especiales y lechos adsorbentes de piedra caliza o dolomía, que transforman el SO2  en CaSO4.

  • Después de la combustión, mediante el tratamiento químico de los gases producidos con sosa, cal o piedra caliza,  para eliminar los óxidos residuales de azufre y nitrógeno. Esta fase es la más eficaz de todas.

En los coches se impone el uso de convertidores catalíticos que producen la combustión total o transformación de los óxidos de azufre y nitrógeno, principalmente este último, contenidos en los gases emitidos antes de salir del motor. Los catalizadores empleados aquí son platino rodio y óxidos de metales de transición. El hecho de utilizar  gasolinas sin plomo, también tiene que ver con el  empleo de estos catalizadores ya que son inactivados por el tetrametilo de plomo.
La aplicación de estas y otras medidas correctoras en varias naciones Europeas y en Estados Unidos, desde el periodo de tiempo comprendido entre 1980 y 1995, supuso descensos considerables de las emisiones de estas sustancias contaminantes. La intensificación y extensión de estas medidas ha mejorado, aunque no resuelto, la situación general de los países occidentales, pero las propias autoridades chinas han reconocido recientemente, que esta nación es el primer emisor mundial de dióxido de azufre, afectando este tipo contaminación a casi la mitad de sus ciudades. No en vano, China es el principal productor mundial de carbón y éste constituye con diferencia su fuente principal  de energía.

Para una lucha más eficaz contra este tipo de contaminación y otras asociadas es también indispensable un uso más estricto, más eficiente y menos despilfarrador de la energía. En la misma dirección seria un remedio más eficaz la sustitución de este tipo de fuentes de energía por otras “más limpias”.