La denominación de lluvia ácida se utiliza para nombrar cualquier lluvia que tiene un pH inferior a 4,5.
Esta acidez de la lluvia es causada por la solubilización de algunos gases presentes en la atmósfera cuya hidrólisis sea ácida. Entre ellos destacamos los gases que contienen impurezas de azufre a partir de la quema de combustibles fósiles.
También se puede decir que las lluvias comunes son ligeramente ácidas, pues presentan un valor de pH aproximado de 5,6. Esa acidez natural es causada por la disociación de dióxido de carbono en agua, formando un ácido débil, conocido como ácido carbónico, conforme a la reacción química siguiente:
CO2 (g) + H2O (l) —› H2CO3 (aq)
¿Qué causa la lluvia ácida?
Si bien hay procesos naturales que contribuyen a la acidificación de las precipitaciones, especialmente los gases emitidos a la atmósfera por los volcanes y generados por los procesos biológicos que se producen en los suelos, los pantanos y los océanos, las fuentes antropogénicas – como resultado de la acción humana – son claramente dominantes.
La prueba de esta posición dominante se obtiene determinando la diferencia entre la acidez de las precipitaciones en las zonas industriales y en partes remotas del mundo, mediante la comparación de la acidez actual con el registro dejado por la captura de las lluvias en el hielo glaciar durante millones de años y por el registro dejado en los fondos de lagos y océanos por la deposición de restos orgánicos indiciadores de las condiciones de acidez prevalecientes.
El análisis del hielo depositado sobre los glaciares y los casquetes polares muestran una rápida disminución en el pH de la precipitación desde el comienzo de la revolución industrial, pasando en promedio de 5.6 a 4.5 o incluso 4.0 en algunas regiones, mostrando una fuerte acidificación.
Fig. 1 – La lluvia ácida reacciona con el mármol de los monumentos y esculturas
La misma conclusión se extrae a partir del análisis de la prevalencia de especies de diatomeas capas de sedimento recogido del fondo de lagos, confirmando la correlación entre la industrialización y la disminución del pH de la precipitación.
La acción humana en nuestro planeta la gran responsable de este fenómeno. Las principales fuentes humanas de estos gases son las industrias, las plantas termoeléctricas y los vehículos de transporte.
Estos gases pueden ser transportados durante mucho tiempo, atravesando miles de kilómetros en la atmósfera antes de reaccionar con las partículas de agua, produciendo ácidos que se precipitan después.
La precipitación ácida se produce cuando la concentración de dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NO, NO2, N2O5) es suficiente para reaccionar con las gotas de agua suspendidas en el aire (las nubes).
Por lo general, la lluvia ácida tiene un pH alrededor de 4,5, y puede transformar la superficie de mármol en yeso.
La lluvia ácida industrial es un problema importante en China, en Europa Occidental, en Rusia y en zonas bajo la influencia de las corrientes de aire procedentes de esos países. Los contaminantes resultan esencialmente de la combustión de carbón con azufre en su composición, utilizado para generar calor y electricidad.
Pero no siempre las zonas en las que se liberan contaminantes, tales como zonas industriales, sufren las consecuencias de las precipitaciones, precisamente porque el constante movimiento de las masas de aire transporta estos contaminantes a zonas remotas.
Por esta razón, la lluvia ácida también se considera una forma de contaminación transfronteriza, ya que las regiones que no contaminan pueden ser gravemente dañadas por su precipitación.
¿Cómo se forman las lluvias ácidas?
Los dos compuestos principales que son la causa de este problema ambiental conducen a diferentes procesos de formación de ácidos: el azufre y el nitrógeno.
1- El azufre
El azufre es una impureza común en los combustibles fósiles, principalmente en el carbón mineral y en el petróleo, que al ser quemados también promueven la combustión de ese compuesto, conforme a las siguientes reacciones químicas:
S (s) + O2 (g) —› SO2 (g)
2 SO2 (g) + O2 (g) —› 2 SO3 (g)
El azufre y los óxidos de azufre también pueden ser liberados a la atmósfera por los volcanes.
Los óxidos ácidos formados reaccionan con el agua para formar ácido sulfúrico (H2SO4) de acuerdo con la siguiente ecuación:
SO3 (g) + H2O (l) —› H2SO4 (aq)
O también puede ocurrir la siguiente reacción, formando ácido sulfuroso (H2SO3):
SO2 (g) + H2O (l) —› H2SO3 (aq)
2 – Nitrógeno
El nitrógeno (N2) es un gas abundante en la composición de la atmósfera y muy poco reactivo. Para reaccionar con el oxígeno atmosférico requiere gran cantidad de energía, como la que se libera en una descarga eléctrica o en el funcionamiento de un motor de combustión. Estos motores son actualmente los mayores responsables por la reacción de oxidación del nitrógeno. Los óxidos reaccionan con el agua para formar ácido nitroso (HNO2) y ácido nítrico (HNO3), de acuerdo con las siguientes reacciones químicas:
En la cámara de combustión de los motores ocurre la siguiente reacción química:
N2 (g) + O2 (g) —› 2 NO (g)
El monóxido de nitrógeno (NO) formado, en presencia de oxígeno atmosférico, produce dióxido de nitrógeno:
2 NO (g) + O2 (g) —› 2 NO2 (g)
A su vez, el dióxido de nitrógeno formado en la presencia de agua (procedente de la lluvia), forma ácidos de acuerdo con la ecuación:
2 NO2 (g) + H2O (l) —› HNO3 (aq) + HNO2 (aq)
La evidencia de un aumento cada vez mayor de los niveles de lluvia ácida provienen del análisis del hielo procedente de los glaciares.
Se comprueba una disminución repentina en el pH a partir de la revolución industrial de entre 6 y 4.5-4. Desde la Revolución Industrial las emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno en la atmósfera aumentaron.
Las industrias y centrales térmicas que queman combustibles fósiles, especialmente el carbón, son la principal fuente de gases de efecto invernadero. Ya llegaron a ser registrados valores de pH inferiores a 2,4 en algunas áreas industriales. El sector del transporte, impulsado por los combustibles fósiles, se juntan a las dos fuentes mencionadas de la contaminación, y estos tres se consideran en gran parte responsables del aumento de los óxidos de nitrógeno.
El problema de la lluvia ácida no sólo ha aumentado con el crecimiento demográfico e industrial, sino que también se extendió.
Fig. 2 – La lluvia ácida ataca gravemente a los bosques
El uso de grandes chimeneas a fin de reducir la contaminación local contribuyó a la propagación de la lluvia ácida, liberando gases en la atmósfera de la región.
Existe una fuerte relación entre los niveles bajos de pH y la pérdida de poblaciones de peces en los lagos. Con un pH por debajo de 4,5, prácticamente no hay peces en vida, mientras que niveles igual o superior a 6 promueven poblaciones sanas.
El bajo pH también hace circular metales pesados como el aluminio en los lagos. El aluminio hace que algunos peces lleguen producir el exceso de mucosidad en la zona de las branquias, lo que dificulta la respiración. El crecimiento del fitoplancton se inhibe por altos niveles de acidez y los animales que se alimentan de él se ven afectados de esta manera.
Los árboles se ven perjudicados por la lluvia ácida de diversas maneras. La superficie cerosa de sus hojas se rompe y los nutrientes se pierden, haciéndolos más susceptibles al hielo, a hongos y a insectos. El crecimiento de las raíces se vuelve más lento y, en consecuencia, menos nutrientes son transportados. Los iones tóxicos se acumulan en el suelo y los minerales valiosos para estas especies son dispersados (o en el caso de los fosfatos) se vuelven próximos a la arcilla.
Los iones tóxicos liberados debido a la lluvia ácida representan la mayor amenaza para los seres humanos. El cobre se ha involucrado en brotes de diarrea en niños pequeños, y se cree que existen vínculos entre el abastecimiento de agua contaminada con aluminio y la ocurrencia de casos de la enfermedad de Alzheimer.
Consecuencias de la lluvia ácida
Para la salud
La lluvia ácida libera metales tóxicos que estaban en el suelo. Estos metales pueden contaminar ríos y se utilizan de forma inadvertida por los seres humanos que causan serios problemas de salud.
La lluvia ácida también ayuda a erosionar algunos de los materiales utilizados en edificios, dañando algunas estructuras como las presas, las turbinas de generación de energía, etc.
Para el medio ambiente
Lagos – Los lagos pueden ser los cuerpos de agua más afectados por el efecto de la lluvia ácida, pues pueden quedar totalmente acidificados perdiendo toda su vida.
Deforestación – La lluvia ácida provoca lagunas, matando especies de árboles. Podemos imaginar un bosque, que empieza a ser diezmado progresivamente llegando incluso a su destrucción.
Agricultura – La lluvia ácida afecta a los cultivos en casi la misma forma que los bosques, con destrucción más rápida dado que las plantas son todas del mismo tamaño y así igualmente afectadas por la lluvia ácida.
¿Qué soluciones se plantean para este problema?
En resumen, podemos señalar algunas soluciones que, al ser adoptadas, contribuirán decisivamente para la disminución de este problema.
- 1) Fomentar el uso del transporte público como una forma de reducir el número de vehículos que circulan por las carreteras.
- 2) Utilizar metros (subterráneos o de superficie) para reemplazar la flota de autobuses diésel, o promover su sustitución por flotas de vehículos más ecológicos (usando motores eléctricos, por ejemplo).
- 3) Promover la descentralización industrial.
- 4) Desulfurar combustibles con alto contenido de azufre antes de su distribución y consumo.
- 5) Quitar el azufre de los gases de combustión en las industrias antes de su emisión a la atmósfera.
- 6) Apoyar el uso de combustibles limpios (gas natural, energía hidráulica, energía eléctrica, energía solar y energía eólica) en las fuentes típicas de contaminación urbana, tales como hospitales, lavanderías y restaurantes.
- 7) Utilizar combustibles limpios en los vehículos, industrias y calderas.
