edafología

 Contaminantes específicos. Lluvia ácida.

El agua de lluvia suele tener un pH de 5.6 debido a la disolución del dióxido de carbono presente en el aire. Cuando los valores de pH se encuentran por debajo del indicado se habla de "lluvia ácida", si bien suele reservarse el término para auqellas lluvias cuyo pH es de 5 o menor, pero puede llegar a 2.5 y, en casos excepcionales a 1.5. El hecho se conoce desde hace mucho tiempo si bien ha sido atribuido a las emanaciones volcánicas que liberan gran cantidad de compuestos de azufre y nitrógeno, así como a los geiseres.

En 1920 se produjo en Sudbury (Canadá) un hecho especialmente grave como fue la muerte de una gran cantidad de peces en un lago cercano a los yacimientos de piritas mayores del mundo; analizadas las aguas del lago se encontró una marcada acidez en las mismas que no podría tener un origen diferente del de la lluvia de la zona. La tostación de las piritas desprende grandes cantidades de dióxido de azufre, este se oxida con la ayuda de la energia solar a trióxido de azufre que en presencia de agua forma ácido sulfúrico.

En Europa se detecta en los años setenta en países como Noruega y Finlandia. En este caso el origen no está tan claro como en caso canadiense porque las emisiones en esos países son bajas en relación a las producidas en Centroeuropa. En este caso es necesario atribuirla a una mayor sensibilidad del suelo a este fenómeno, ello es lógico considerando la mayor acidez del mismo ocasionada por los materiales originales dominantes y el lavado a que están sometidos por las fuertes precipitaciones. Ello nos lleva a considerar la gran difusión que puede tener esta alteración de la composición atmosférica.

Las corrientes de airen pueden difundir los gases emitidos hasta enormes distancias de su punto de origen. El arrastre de los mismos hasta la superficie de la Tierra no solo se produce por la lluvia sino también por la nieve, las nieblas e incluso en forma directa, por ello el término "lluvia ácida", acuñado hace más de un siglo por meteorólogos ingleses al analizar los efectos aparecidos en la región de Manchester, debería sustituirse por "deposición ácida" que cada vez se va utilizando con mayor profusión.

Ahora conocemos que su origen se remonta a la Revolución Industrial, desde la cual se inicia la emisión masiva de gases a la atmósfera. Desde entonces el problema no ha dejado de agravarse, las nieblas ácidas de las zonas muy industrializadas no son mas que una manifestación más del fenómeno. No obstante en las últimas décadas sus efectos han recobrado importancia al aparecer en el norte de Europa donde las emisiones no justifican los daños producidos en estructuras,bosques, cultivos y lagos de agua dulce, donde ha diezmado la población de peces y aves acuáticas. Todo esto ha llevado a numerosos países a establecer acuerdos de limitación en las emisiones de derivados del azufre y del nitrógeno, en ellos se establecen umbrales máximos referidos a determinadas fechas que en el momento de hacerlos se veían muy lejos, pero que al llegar se ha mostrado claramente el incumplimiento de las mismas. A pesar de ello es bueno que se vayan moviendo las conciencias de los dirigentes mundiales a la par que se apaciguan los bolsillos industriales.

En el problema hay tres factores que afectan a la gravedad del mismo. En primer lugar la intensidad de las emisiones cuyo origen es muy diverso y no siempre inducido. Los principales agentes son los óxidos de azufre y de nitrógeno; en el caso del primero la procedencia fundamental es el uso de combustibles fósiles, de ellos la aportación del carbón se estima en casi 70 millones de Mg/año expresados en S elemental y los derivados del petróleo contribuyen con casi 24 millones de Mg/año, el otro foco de emisión es la metalurgia de Cr, Cu, Pb, Zn y Ni que aporta otros 11 millones de Mg/año, todos ellos junto con otras fuentes de menor importancia hacen que las emisiones totales anuales superen los 106 millones de Mg. Las emisiones naturales suponen entre 80 y 140 millones de Mg/ año, por ello la contribución antrópica podemos estimarla entre el 40 y el 60 % del total emitido. El caso del enriquecimiento de los minerales de Ni fundamentalmente, fue el causante del desastre de Sudbury, mientras que las combustiones y la metalurgia fueron la causa de la aparición del fenómeno en Escandinavia, si bien su origen no estaba alli. Como fuentes naturales se consideran los volcanes y los gases biogénicos de los ecosistemas terrestres y oceánicos, en los primeros el principal influjo lo ejercen las zonas pantanosas por su anaerobiosis. En cuanto a fuentes antropogénicas las principales son las industrias y la producción de energía mediante centrales térmicas, principales consumidores de combustibles fósiles.

El origen del nitrógeno es muy parecido si bien la industria contribuye en menor medida, por contra aparece otra fuente importante constituida por la desnitrificación llevada a cabo en el suelo; en este sentido la intensidad de los abonados nitrogenados es decisiva, de esta forma se prevee que en los años sucesivos las emisiones aumenten al ritmo que lo hace el uso intensivo del suelo, siendo los países más poblados los que contribuirán en mayor medida a este incremento. El nitrógeno actúa sobre la acidificación del suelo de otra forma que puede llegar a ser muy importante, como es el desprendimiento de amoniaco en las zonas de ganadería intensiva y en las zonas urbanas por descomposición de los residuos orgánicos; el amoniaco es arrastrado rápidamente al suelo donde se oxida a nitrato con la consiguiente acidificación del mismo. Este efecto se hizo notar en los suelos de bosque alemanes por la intensa emisión realizada en las granjas holandesas.

Estos dos componentes de las emisiones se oxidan en la atmósfera y provocan la formación de ácido sulfúrico y nítrico que son la causa final de la lluvia ácida que afecta al pH de los lagos, a los materiales de construcción, a la vida vegetal y animal y al suelo, además de a la visibilidad superficial. En el caso del suelo la acción varía con la sensibilidad del mismo. En este sentido los suelos naturales se ven más afectados que los suelos de cultivo en donde se produce una fuerte absorción de los causantes de la lluvia ácida; la cantidad de nitrógeno aportado por la lluvia resulta insignificante con respecto al añadido como abono, de modo que se absorbe y puede resultar incluso beneficioso por la reducción en los aportes que puede facilitar, algo similar ocurre con el azufre. Se ha constatado que las disminuciones de emisiones llevadas a cabo en ciertas zonas ha incrementado el consumo de abonos azufrados y nitrogenados.

En los suelos de bosque es donde se aprecia con mayor intensidad la degradación procedente de la lluvia ácida, así como en las zonas desarrolladas sobre rocas ácidas donde el pH es bajo y cualquier disminución puede resultar fatal. esta es la principal razón de que los efectos en Europa aparecieran en Noruega y Finlandia en lugar de en las zonas de origen de los gases, sus suelos desarrollados sobre granitos preferentemente, resultan especialmente sensibles; si a ello se suma el hecho de tener una gran superficie cubierta por lagos, donde la defensa es prácticamente nula, es fácil comprender ese hecho que podría resultar paradógico.

En la figura de la derecha se muestra la diferente sensibilidad de los suelos atendiendo a su material original y también a la pluviometría cuyo efecto es doble, incrementa el lavado y la acidificación del suelo cuando es natural, y aporta una gran cantidad de acidez cuando su pH es especalmente bajo. Si nos fijamos en la parte del mapa que nos es más conocida, la España llamada caliza tiene una sensibilidad menor que la España llamada silícea.

Por último se ha de considerar la reacción del suelo ante las midificaciones inducidas por la lluvia ácida. En este sentido el factor a considerar es su capacidad tampón. Los suelos arcillosos y cuyas arcillas presente una elevada actividad resistirán mejor los ataques que los arenosos o con arcillas de baja actividad; los suelos calcáreos presentarán una especial resitencia a esta agresión por su alta capacidad neutralizante.

Ante todo lo expuesto es previsible que se produzca una extensión del problema a medida que se vaya agotando la capacidad tampón del suelo y el nivel de las emisiones continúe. Los mapas que figuran a continuación marcan la situación existente en el final del siglo XX y las predicciones para el 2010.

Hay que hacer notar que son algo catastrofistas pues la evolución que se va observando no parece coincidir con la situación final del periodo.

Los principales efectos que provoca la lluvia ácida sobre el suelo está basada en cuatro acciones principales, todas ellas derivadas de la bajada del pH y que son las mismas que las analizadas al tratar la degradación físico química.

La primera es una reducción de nutrientes catiónicos que se pierden por lavado al ser desplazados del complejo de cambio por el hidronio resultante de la acidificación de la solución. Por contra se produce un incremento en nitrógeno y azufre. El fósforo puede mejorar su situación en suelos calcáreos o empeorarla en los suelos ácidos.

Otro efecto es la movilización de elementos tóxicos como el aluminio o el incremento de micronutrientes como el manganeso, el hierro y otros que pueden alcanzar niveles de toxicidad por exceso.

La liberación de metales pesados que estuviesen ocluidos por precipitación en un medio suficientemente alcalino para ellos, es otra de las consecuencias que puede traer la lluvia ácida, recordemos los casos de intoxicaciones por estos elementos provocadas por acidificación del suelo.

Por último la acidificación del suelo puede llevar consigo modificaciones en el contenido y la distribución específica de la microflora y la fauna del suelo. Ello puede provocar grandes desarreglos en la transformación de la materia orgánica y en la liberación de nutrientes.

La evaluación de la sensibilidad del suelo a la lluvia ácida y su nivel de resitencia a la misma es uno de los problemas más acuciantes en la actualidad, pues permitiria delimitar las zonas de actuación prioritaria. Para ello se han propuesto numerosos procedimientos entre los que destacan los siguientes:

McFee propone en 1980 un método basado exclusivamente en la capacidad de intercambio catiónico del suelo. Así clasifica los suelos en tres categorías según su sensibilidad:

Suelos muy sensibles: CIC < 6.2 cmol(+)/kg

Suelos poco sensibles: 6.2 cmol(+)/kg < CIC < 15.4 cmol(+)/kg

Suelos no sensibles: CIC > 15.4 cmol(+)/kg

El método es excesivamente simplista y no considera la presencia de neutralizantes como los carbonatos, el grado de saturación o la posible presencia de elementos con una toxidad potencial elevada. Solo se considera uno de los sistemas tampón del suelo como es su complejo de cambio.

Posteriormente en 1986 Reuss y Johnson analizan el mismo aspecto pero desde una visión más amplia y valoran los efectos de la lluvia ácida sobre la pérdida de bases, la bajada del pH y la solubilización del Al.

De cualquier forma es el concepto de "carga crítica" el que mejor se ha desarrollado para la acidificación del suelo por la lluvia ácida. Ya fue definido en su momento y cuando se aplica al fenómeno que nos ocupa se tienen en cuenta dos factores, la acidez y el contenido en azufre. El aplicado en la realización de los mapas europeos vuelve a pecar de simplista y se basa en los hechos observados en Escandinavia; si allí se atribuyo un mayor efecto que en Centroeuropa por razón del material granítico predominante como sustrato de los suelos, se le ha otorgado el principal papel a este factor. Como aspecto más destacado del método se encuentra el establecimiento de unos umbrales de acidez y azufre asumibles por los suelos desarrollados sobre diferentes materiales.

Si observamos la tabla elaborada para su aplicación al mapa europeo encontramos que los suelos sobre caliza soportan deposiciones ácidas fortísimas, esto sería real cuando el suelo permanece carbonatado pero sucede que en suelos antiguos, con espesores considerables, la decarbonatación ha sido tan grande que el pH de los mismos está alrededor de 5.5 por una desbasificación posterior; en estos casos la naturaleza del material original es irrelevante pues cuando la acidez llega a la caliza y se neutrliza ya ha provocado todos los daños posibles en el suelo. Si vale el modelo para estimar la posible degradación de los medios acuáticos a los que puedan llegar las aguas de lavado del suelo.

Valores de carga crítica.

Clase	Minerales	Roca	Acidez kmolH+/km²/año	S kg/ha/año
1	Q, Fp	Granito, Cuarcita	< 20	< 3
2	M, Pl, B (5%)	Granito, gneis	20 – 50	3 – 8
3	B, A (5%)	Diorita, grauvaca. Esquisto, gabro	50 – 100	8 – 16
4	Pi, E, O (<5 o:p="">

Gabro, basalto

100 – 200

13 – 32

5

C

Caliza, marga

> 200

> 32

Para corregir algunos defectos se establecen una serie de modificadores que en cierto modo representan las características principales del suelo, aunque algunos sean indirectos como puede ser la vegetación, la pendiente o la altitud. Estos modificadores permiten fijar los valores dentro del rango utilizado.

Modificadores.

Factor	Decrecimiento	Aumento
Precipitación	Alta	Baja
Vegetación	Coníferas	Caducifolia
Altitud/pendiente	Elevada	Baja
Textura	Arenosa gruesa	Fina
Espesor efectivo	Somero	Alto
Adsorción SO4=	Baja	Alta
Aportes catiónicos	Bajos	Altos