Términos biológicos

Lluvia Ácida

Es la lluvia más ácido de lo normal. Natural lluvia y la nieve es ligeramente ácido ( pH 5,6), ya que el dióxido de carbono (CO ₂ ) disuelto en ella. Pero en las últimas décadas, la lluvia en América del Norte y Europa a favor del viento de las zonas industriales ha tenido un pH cercano a 4.5 y, a veces tan bajo como 2.1 (equivalente a jugo de limón).

Dioxido de azufre

La evidencia es muy fuerte que la mayoría de esta acidez es causada por el dióxido de azufre (SO ₂ ) liberado de las chimeneas de las centrales eléctricas que queman carbón y otras fuentes industriales. El dióxido de azufre se convierte en ácido sulfúrico (H ₂ SO ₄ ). Esto se puede llevar a la tierra en la lluvia o la nieve, pero a menudo las partículas que contiene ácido sulfúrico sedimente de aire seco. Así que el problema de la lluvia ácida es realmente uno de los depósitos ácidos en tiempo seco y mojado.

Los óxidos de nitrógeno

Los óxidos de nitrógeno ("NO _x "), que se convierten en ácido nítrico, también contribuyen a la deposición ácida. Cuentas de escape de vehículos de 50% o más de los óxidos de nitrógeno en el aire contaminado.
[ Ver ]

Tipos de daños

La lluvia ácida ha sido responsable de los edificios perjudiciales y estatuas de piedra caliza (true - ver un ejemplo ), dañando la vida acuática en los lagos (true), causando una disminución en el vigor de los Estados Unidos y los bosques europeos (puede ser en parte responsable), y dañar la salud humana (dudoso).

Las zonas sensibles

Hay evidencia sólida de que los lagos en ciertas áreas "sensibles" de América del Norte y Europa se han vuelto más ácido en las últimas décadas. Las áreas sensibles son a favor del viento de las principales áreas industriales y donde la roca subyacente es de granito en lugar de piedra caliza. En América del Norte, las montañas Adirondack de Nueva York, las montañas del norte de Nueva Inglaterra, así como grandes zonas del sur de Quebec han sido particularmente golpeado duramente. Tanto la vida vegetal y animal en un lago convertido alterado como el pH desciende. La productividad de los lagos, y su contenido en el pescado deseable, declinan.

El papel de las chimeneas

La quema de carbón por la industria pesada estaba pasando mucho antes de los lagos del noreste de América del Norte comenzaron a mostrar signos de daño. Su acidificación parece haber coincidido con la tendencia de construir chimeneas de gran altura - a menudo más de 500 pies (152 m) de altura. Esto se hizo para reducir la contaminación del aire local, pero el resultado ha sido simplemente para transferir el problema adicional a favor del viento.

Masas de aire contaminadas pueden cruzar las fronteras políticas

La lluvia ácida no respeta fronteras políticas. Los lagos de Noruega y Suecia sufren de la contaminación atmosférica generada por las zonas industriales a su sur y suroeste. Los canadienses están angustiados por el daño causado por la contaminación del aire generada por el corazón industrial de los EE.UU. Los Estados Unidos no es del todo la culpa de sus problemas, sin embargo. Las áreas sensibles en Quebec también están a favor del viento de las fundiciones en Sudbury, Ontario, que tienen el dudoso honor de generar más contaminación por dióxido de azufre que cualquier otro lugar en el mundo entero.

Tendencias actuales

Desde principios de la década de 1980, las emisiones de dióxido de azufre se han reducido tanto en Europa y América del Norte. A pesar de que los óxidos de nitrógeno no se han reducido proporcionalmente, el resultado ha sido una reducción en la cantidad de la deposición ácida. Esto parece haber detenido la acidificación de los lagos, pero aún no se revirtió. Existe la tecnología para generar electricidad a partir del carbón con emisiones muy reducidos y como esta tecnología se pone en uso, ese aspecto del problema debe mejorar.

¿Qué pasa con los bosques?

Insuficiente es aún conocido por ser seguro, pero mi conjetura es que el dióxido de azufre resultará tener sólo un papel de apoyo para jugar y que el principal culpable será llegar a ser de ozono . La contaminación del aire por el ozono, como el de los óxidos de nitrógeno, es en gran medida una cuestión de escape de los automóviles. [ Enlace ]

Figura de piedra arenisca sobre el portal de un castillo en Westfalia, Alemania, fotografiado en 1908 (izquierda) y de nuevo en 1968 (derecha). La lluvia ácida producida por la contaminación atmosférica generada en la región del Ruhr fuertemente industrializado de Alemania probablemente explica el daño grave. El castillo fue construido en 1702. (Fotos cortesía de Herr Schmidt-Thomsen.)

• Conocimiento de los efectos negativos de la lluvia ácida en el ambiente (agua, suelo, fauna, flora, hombre y sus
• Dar a conocer a los principales aportadores de contaminantes atmosféricos (petróleo, gas, carbón, plomo, derivados, etc.)
• Tener en cuenta que el proceso de destrucción de nuestro planeta se da por tres problemas fundamentales originados por la actividad antropogenica y la relación entre ellas: Capa de ozono, Efecto Invernadero y Lluvia Ácida.
• Tener como conocimiento los diferentes ciclos de contaminantes productores de la lluvia ácida.
• Reconocer a los óxidos de Nitrógeno y de Azufre como los principales causantes de la lluvia ácida.
• Conocer las enfermedades que aquejan a nuestro organismo producidos este problema.
• Plantear soluciones para aminorar la acidificación de las aguas, por ser el medio de mayor vulnerabilidad al ingresar este a la cadena trófica (sin dejar de lado al medio en su conjunto.
• Tener en claro que los principales productores y consumidores somos nosotros y que debemos de tomar conciencia de esto, sabiendo que existen medidas de prevención como el uso de tecnología limpia el cual tiene un elevado costo.
• Saber que hoy en día la educación ambiental juega un papel muy importante en cuanto al comportamiento humano frente al medio y la vital importancia que éste tiene para nuestra supervivencia.

3. 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 políticas ya 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 deEuropa 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.

4. 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.

El mayor consumo de crudos aumentó vertiginosamente luego de la segunda guerra mundial en Europa en 1970 a valores 15 veces mayores que en 1945.

En el orden de 30 millones de toneladas son las emitidas en Europa anualmente. La mayoría de esta cantidad (80%) proviene de la combustión de crudo y carbón, mientras que el 20% restante proviene del resto de los procesos industriales.

Dentro de Europa Occidental, el país con mayor emisión es Gran Bretaña sobrepasada únicamente por la Unión Soviética.

El valor anterior lo podemos comparar con los 16 millones de toneladas de azufre emitido por Estados Unidos y los 75 millones de toneladas que es emitido anualmente por todo el planeta debido a las diferentes actividades realizadas por el hombre.

La atmósfera también recibe azufre proveniente de las emisiones volcánicas y de los mares y de los suelos con respecto a Europa y EEUU, los niveles emitidos son 10 veces superior a los considerados naturales.

Ciclo del Azufre

El azufre se transforma en diversos compuestos y circula a través de la ecósfera en el ciclo del azufre, principalmente sedimentario. Entra en la atmósfera desde fuentes materiales como :

Sulfuro de hidrógeno (H2S), gas incoloro y altamente venenoso con olor a huevos podridos, desde volcanes activos y la descomposición de la materia orgánica en pantanos, ciénagas y llanuras cubiertas por las mareas, causada por degradadores aeróbicos.

Dióxido de azufre (SO2), gas incoloro y sofocante proveniente de volcanes activos.

Partículas de sulfatos (SO4), como el sulfato de amonio de la aspersión marina.

Cerca de un tercio de todos los compuestos de azufre y 99% del dióxido de azufre que llegan a la atmósfera desde todas las fuentes, proviene de las actividades humanas. La combustión de carbón y petróleo que contienen azufre, destinada a producir energía eléctrica, representa cerca de dos tercios de la emisión, por humanos, de dióxido de azufre a la atmósfera. El tercio restante proviene de procesos industriales cono la refinería del petróleo y la conversión (por fundición) de compuestos azufrados de minerales metálicos en metales libres como el cobre, plomo y zinc.

En la atmósfera, el dióxido de azufre, reacciona con oxígeno para producir tiróxido de azufre (SO3), el cual reacciona con vapor de agua para producir minúsculas gotas de ácido sulfúrico (H2SO4).También reacciona con otras sustancias químicas pequeñas de sulfato.

Estas gotículas de H2SO4 y partículas de sulfato caen a la tierra como componentes de la lluvia ácida, que daña los árboles y la vida acuática.

5. 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.

Actualmente en Europa se liberan a la atmósfera 20 millones de toneladas de dióxido de nitrógeno.

Debido a que las emisiones de óxidos de azufre están siendo controladas para abatir las emisiones de óxidos de nitrógeno se convierten cada día en más importantes como acidificantes del medio ambiente.

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. La mayoría de las plantas se adaptan a una deficiencia de nitrógeno pero cuando se produce el fenómeno opuesto, aparecen daños a la vegetación y se causa problemas secundarios como en la potabilidad de las aguas y los fenómenos de entroficación de los cuerpos de agua.

Además de acidificación de los suelos producida por la reacción de nitratos provoca la liberación de sustancias peligrosas como el aluminio que ataca los países de los árboles y que al pasar a las aguas subterráneas llegan a los lagos depredando las colonias de peces.

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. Otra posibilidad es convertirse en nitrógeno mediante la desnitrificación y volver a la atmósfera.

En los sistemas naturales, el nitrógeno que se pierde por desnitrificación, lixiviación, erosión y procesos similares es reemplazado por el proceso de fijación y otras fuentes de nitrógeno. La interferencia antrópica (humana) en el ciclo del nitrógeno puede, no obstante, hacer que haya menos nitrógeno en el ciclo, o que se produzca una sobrecarga en el sistema. Por ejemplo, los cultivos intensivos, su recogida y la tala de bosques han causado un descenso del contenido de nitrógeno en el suelo (algunas de las pérdidas en los territorios agrícolas sólo pueden restituirse por medio de fertilizantes nitrogenados artificiales, que suponen un gran gasto energético). Por otra parte, la lixiviación del nitrógeno de las tierras de cultivo demasiado fertilizadas, la tala indiscriminada de bosques, los residuos animales y las aguas residuales han añadido demasiado nitrógeno a los ecosistemas acuáticos, produciendo un descenso en la calidad del agua y estimulando un crecimiento excesivo de las algas. Además, el dióxido de nitrógeno vertido en la atmósfera por los escapes de los automóviles y las centrales térmicas se descompone y reacciona con otros contaminantes atmosféricos dando origen al smog fotoquímico.

6. Fuentes de emision de la lluvia acida.

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). Por otra parte, las lluvias ácidas de los Adirondacks y del sur de Quebec, en muchos casos parecen tener origen en los estados industriales del litoral oriental como Nueva York, Massachussets y Maryland, y también en Pensilvania y otros estados sobre los cuales ya ha pasado antes el aire. Las provincias marítimas de Canadá sufren los efectos de las emisiones del litoral oriental de Estados Unidos y también, en la ocasiones de ls fundiciones de Ontario y Quebec. Más del 10% de la lluvia ácida que cae en el noreste de Estados Unidos proviene de fuentes canadienses.

¿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 medios de 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

Fuente	Porcentaje del Total anual de emisiones de SOx
Transporte	2.4
- Vehículos motorizados (gasolina)		0.6
- Vehículos motorizados (diesel)		0.3
- Vehículos marinos		0.9
- Uso del combustible de motor para fines distintos del transporte		0.3
- Ferrocarriles		0.3
Combustión de productos energéticos (fuentes estacionarias, plantas de energía, calefacción de espacios industriales, etc.)	73.5
- Carbón		60.5
- Aceite combustible (combustóleo)		13.0
Procesos Industriales	22.0
Eliminación de Desechos Sólidos	0.3
Diversos	1.8

Los procesos industriales que más contribuyen a la presencia de SOx en la atmósfera son la calcinación de los minerales de sulfuro, la refinación del petróleo, la producción de óxido sulfúrico, y la de coque a partir del carbón.

Los óxidos de azufre se eliminan del aire mediante su conversión en ácido sulfúrico y sulfatos. En esta forma terminan depositándose sobre la tierra o en el mar, ya sea con la precipitación pluvial o sedimentándose en forma de partículas.

Oxido de Nitrógeno (NOx)

El monóxido (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) son contaminantes primarios del aire. El NO, también llamado óxido nítrico es un gas incoloro e inodoro, en tanto que el NO2 es un gas de color rojizo, de olor fuerte y asfixiante parecido al del cloro.

El óxido nítrico se forma en el aire mediante la reacción de oxígeno con el nitrógeno.

N2 + O2 ------------ 2 NO

Esta reacción ocurre a altas temperaturas durante el uso de combustibles fósiles.

El NO2 se forma por la reacción del NO con el O2 del aire :

2 NO + O2 ------------- 2 NO2

Fuentes de emisión.

Ciertas bacterias emiten una gran cantidad de óxido nítrico hacia la atmósfera, por lo que constituye una fuente natural que no es posible controlar.

La mayor parte de los óxidos de nitrógeno producidos por fuentes artificiales se deriva de las plantas generadoras de energía eléctrica, en las que la alta temperatura de la combustión de los energéticos facilita la formación de estos óxidos.

Fuentes de Oxido de Nitrógeno

Fuentes	Porcentaje del Total anual de emisiones de NOx
Transporte	39.3
- Vehículos motorizados (gasolina).		32.0
- Vehículos (diesel).		2.9
- Ferrocarriles.		1.9
- Uso de combustible de motor para fines distintos del transporte.		1.5
- Vehículos marinos.		1.0
Combustión de Productos energéticos (Fuentes estacionarias – Plantas de energía, calefacción de Espacios Industriales)	48.5
- Gas Natural		23.3
- Carbón		19.4
- Combustóleo		4.8
- Madera		1.0
Procesos Industriales (plantas de Ácido Nítrico, etc.)	1.0
Eliminación de desechos sólidos	2.9
Diversos (incendios forestales, quema agrícola, etc.)	8.3

Los óxidos de nitrógeno participan en la formación de contaminantes secundarios del aire, lo que tiende a eliminar una pequeña porción de la atmósfera. La mayoría de los NOx se convierten finalmente en ácido nítrico, (HNO3) y nitratos (NO3).

En esta forma se depositan sobre la tierra o en el mar, como consecuencia de las lluvias o se sedimentan como macropartículas. Por tanto la tierra y el mar son el depósito final de los óxidos de nitrógeno, una vez que éstos se han convertido en nitratos.