Procesos implicados en la deposición ácida. Obsérvese que entre los contaminantes atmosféricos mostrados, sólo el dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx) desempeñan un papel significativo en la lluvia ácida.

El término lluvia ácida se utiliza comúnmente para referirse a la deposición de componentes ácidos en la lluvia, la nieve, la niebla, el rocío o las partículas secas. El término más preciso es precipitación ácida. La lluvia «limpia» o no contaminada es ligeramente ácida, porque el dióxido de carbono y el agua del aire reaccionan juntos para formar ácido carbónico, un ácido débil. La lluvia adquiere una acidez adicional por la reacción de los contaminantes atmosféricos (principalmente óxidos de azufre y nitrógeno) con el agua del aire, para formar ácidos fuertes (como el ácido sulfúrico y el ácido nítrico). Las principales fuentes de estos contaminantes son las emisiones de los vehículos, las plantas industriales y las centrales eléctricas.

Se ha demostrado que la lluvia ácida tiene efectos adversos en los bosques, el agua dulce y los suelos, matando a los insectos y a las formas de vida acuática. También daña edificios y estatuas, y puede afectar negativamente a la salud humana. Estos problemas, que han aumentado con el crecimiento demográfico e industrial, se están abordando mediante el uso de equipos de control de la contaminación que reducen la emisión de óxidos de azufre y nitrógeno.

Historia

La lluvia ácida fue observada por primera vez por Robert Angus Smith en Manchester, Inglaterra. En 1852, informó de la relación entre la lluvia ácida y la contaminación atmosférica. Sin embargo, no fue hasta finales de la década de 1960 que los científicos comenzaron a observar y estudiar ampliamente el fenómeno. El canadiense Harold Harvey fue uno de los primeros en investigar un lago «muerto». En Estados Unidos, la concienciación pública sobre el problema aumentó en la década de los 90, después de que el New York Times promulgara informes del Bosque Experimental Hubbard Brook, en New Hampshire, sobre los innumerables efectos perjudiciales para el medio ambiente derivados de la lluvia ácida.

Desde la Revolución Industrial, las emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno a la atmósfera han aumentado. Las instalaciones industriales y de generación de energía que queman combustibles fósiles, principalmente carbón, son las principales fuentes de aumento de los óxidos de azufre.

Emisiones de sustancias químicas que provocan la acidificación

El gas más importante que provoca la acidificación del agua de lluvia es el dióxido de azufre (SO2). Además, las emisiones de óxidos de nitrógeno, que se oxidan para formar ácido nítrico, tienen una importancia creciente debido a los controles más estrictos de las emisiones de compuestos que contienen azufre. Se ha estimado que unas 70 Tg(S) al año en forma de SO2 proceden de la combustión de combustibles fósiles y de la industria, 2,8 Tg(S) al año proceden de los incendios forestales y 7-8 Tg(S) al año proceden de los volcanes.

Actividad humana

La central eléctrica Gavin de carbón en Cheshire, Ohio.

Los compuestos de azufre y nitrógeno son las principales causas de la lluvia ácida. Muchos de ellos son generados por la actividad humana, como la generación de electricidad, las fábricas y los vehículos de motor. Las centrales eléctricas de carbón están entre las más contaminantes. Los gases pueden ser transportados cientos de kilómetros en la atmósfera antes de que se conviertan en ácidos y se depositen.

Las fábricas solían tener chimeneas cortas para liberar el humo, pero debido a que contaminaban el aire en sus localidades cercanas, las fábricas ahora tienen altas chimeneas. El problema de esta «solución» es que esos contaminantes son transportados lejos, liberando gases en la circulación atmosférica regional y contribuyendo a la propagación de la lluvia ácida. A menudo, la deposición se produce a distancias considerables a favor del viento de las emisiones, siendo las regiones montañosas las que suelen recibir la mayor parte (debido a su mayor pluviosidad). Un ejemplo de este efecto es el bajo pH de la lluvia (en comparación con las emisiones locales) que cae en Escandinavia.

Química en las gotas de las nubes

Cuando hay nubes, la tasa de pérdida de SO2 es más rápida de lo que puede explicar la química en fase gaseosa únicamente. Esto se debe a las reacciones en las gotas de agua líquida.

Hidrólisis

El dióxido de azufre se disuelve en agua y luego, al igual que el dióxido de carbono, se hidroliza en una serie de reacciones de equilibrio:

SO2 (g) + H2O ⇌ SO2-H2O SO2-H2O ⇌ H++HSO3- HSO3- ⇌ H++SO32- Oxidación

Muchas reacciones acuosas oxidan el azufre de S(IV) a S(VI), llevando a la formación de ácido sulfúrico. Las reacciones de oxidación más importantes son con el ozono, el peróxido de hidrógeno y el oxígeno. (Las reacciones con el oxígeno son catalizadas por el hierro y el manganeso de las gotas de las nubes).

Deposición de ácidos

Deposición húmeda

La deposición húmeda de ácidos se produce cuando cualquier forma de precipitación (lluvia, nieve, etc.) extrae ácidos de la atmósfera y los lleva a la superficie de la Tierra. Esto puede ser el resultado de la deposición de los ácidos producidos en las gotas de lluvia (véase la química de la fase acuosa más arriba) o por la precipitación que elimina los ácidos en las nubes o por debajo de las nubes. La eliminación húmeda de gases y aerosoles es importante para la deposición húmeda.

Deposición seca

La deposición de ácidos también se produce a través de la deposición seca en ausencia de precipitaciones. Esto puede ser responsable de hasta el 20-60 por ciento de la deposición ácida total. Esto ocurre cuando las partículas y los gases se adhieren al suelo, a las plantas o a otras superficies.

Efectos adversos

Gráfico que muestra los diferentes niveles de acidez en el agua tolerados por una variedad de especies.

Aguas superficiales y animales acuáticos

Tanto el pH más bajo como las mayores concentraciones de aluminio en las aguas superficiales que se producen como resultado de la lluvia ácida pueden causar daños a los peces y otros animales acuáticos. Con niveles de pH inferiores a 5, la mayoría de los huevos de los peces no eclosionan, y los niveles de pH más bajos pueden matar a los peces adultos. A medida que los lagos se vuelven más ácidos, la biodiversidad se reduce. Se ha debatido hasta qué punto las causas de la acidez de los lagos provocadas por el hombre causan la muerte de los peces; por ejemplo, Edward Krug determinó que la lluvia ácida era una molestia ambiental, no una acatástrofe, e incluso que la lluvia ácida podría no ser la causa de la acidez de los lagos.

Suelos

La biología del suelo puede verse seriamente dañada por la lluvia ácida. Algunos microbios tropicales pueden consumir rápidamente los ácidos, pero otros microbios son incapaces de tolerar niveles bajos de pH y mueren. Las enzimas de estos microbios se desnaturalizan (cambian de forma para dejar de funcionar) por el ácido.La lluvia ácida también elimina los minerales y nutrientes del suelo que los árboles necesitan para crecer.

Bosques y otra vegetación

Efecto de la lluvia ácida en una zona boscosa de las montañas Jizera, República Checa.

La lluvia ácida puede ralentizar el crecimiento de los bosques, hacer que las hojas y las agujas se vuelvan marrones y se caigan y mueran. En casos extremos, pueden morir árboles o hectáreas enteras de bosque. La muerte de los árboles no suele ser un resultado directo de la lluvia ácida, pero suele debilitarlos y hacerlos más susceptibles a otras amenazas. Los daños en los suelos (mencionados anteriormente) también pueden causar problemas. Los bosques de gran altitud son especialmente vulnerables, ya que suelen estar rodeados de nubes y niebla, que son más ácidas que la lluvia.

Otras plantas también pueden resultar dañadas por la lluvia ácida, pero el efecto sobre los cultivos alimentarios se minimiza con la aplicación de fertilizantes para reponer los nutrientes perdidos. En las zonas cultivadas, también se puede añadir piedra caliza para aumentar la capacidad del suelo de mantener el pH estable, pero esta táctica es en gran medida inutilizable en el caso de los terrenos silvestres. La lluvia ácida agota los minerales del suelo y luego atrofia el crecimiento de la planta.

Salud humana

Algunos científicos han sugerido vínculos directos con la salud humana, pero ninguno ha sido probado. Sin embargo, se ha demostrado que las partículas finas, una gran fracción de las cuales se forman a partir de los mismos gases que la lluvia ácida (dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno), causan problemas en la función cardíaca y pulmonar.

Otros efectos adversos

Las estatuas resultan dañadas por la lluvia ácida.

La lluvia ácida también puede causar daños en ciertos materiales de construcción y monumentos históricos. Esto se debe a que el ácido sulfúrico de la lluvia reacciona químicamente con los compuestos de calcio de las piedras (caliza, arenisca, mármol y granito) para crear yeso, que luego se desprende. Esto también se ve comúnmente en las lápidas antiguas, donde la lluvia ácida puede hacer que la inscripción se vuelva completamente ilegible. La lluvia ácida también provoca un aumento de la tasa de oxidación del hierro, causando daños en las estructuras metálicas y en los monumentos.

Métodos de prevención

Soluciones tecnológicas

En los Estados Unidos y en otros países, muchas centrales eléctricas de carbón utilizan la desulfuración de los gases de combustión (FGD) para eliminar los gases que contienen azufre de sus chimeneas. Un ejemplo de FGD es el lavador húmedo, que es básicamente una torre de reacción equipada con un ventilador que hace pasar los gases de chimenea calientes a través de la torre. También se inyecta cal o piedra caliza en forma de lodo en la torre para que se mezcle con los gases de chimenea y se combine con el dióxido de azufre presente. El carbonato de calcio de la piedra caliza produce sulfato de calcio de pH neutro que se elimina físicamente del depurador. En otras palabras, el depurador convierte la contaminación por azufre en sulfatos industriales.

En algunas zonas, los sulfatos se venden a las empresas químicas como yeso cuando la pureza del sulfato de calcio es alta. En otras, se depositan en vertederos. Sin embargo, los efectos de la lluvia ácida pueden durar generaciones, ya que los efectos del cambio del nivel de pH pueden estimular la lixiviación continua de sustancias químicas indeseables en fuentes de agua que de otro modo serían prístinas, matando especies vulnerables de insectos y peces y bloqueando los esfuerzos para restaurar la vida nativa.

Tratados internacionales

Se han firmado varios tratados internacionales sobre el transporte a larga distancia de contaminantes atmosféricos. Un ejemplo es el Protocolo de Reducción de las Emisiones de Azufre del Convenio sobre la Contaminación Atmosférica Transfronteriza a Larga Distancia.

Comercio de emisiones

Un sistema de regulación más reciente es el comercio de emisiones. En este esquema, cada instalación contaminante actual recibe una licencia de emisiones que pasa a formar parte del equipo de capital. Los operadores pueden entonces instalar equipos de control de la contaminación y vender partes de sus licencias de emisiones. La intención es ofrecer a los operadores incentivos económicos para que instalen controles de contaminación.

Véase también

• Ingeniería medioambiental
• Dióxido de nitrógeno
• Dióxido de azufre

Notas

• McCormick, John. Tierra Ácida: La amenaza global de la contaminación ácida. Londres, Reino Unido: Earthscan, 1989. ISBN 185383033X
• Morgan, Sally, y Jenny Vaughan. Acid Rain (Earth SOS). Londres, Reino Unido: Franklin Watts Ltd., 2007. ISBN 0749676728
• Parks, Peggy J Our Environment – Acid Rain (Our Environment). Farmington Hills, MI: KidHaven Press (Thomson Gale), 2005. ISBN 0737726288
• Singh, Hanwant B. (ed.). Composition Chemistry, and Climate of the Atmosphere. Wiley, 1995. ISBN 978-0471285144

Todos los enlaces recuperados el 3 de noviembre de 2019.

• Informe del Programa Nacional de Evaluación de la Precipitación Ácida – un informe de 98 páginas para el Congreso.
• La lluvia ácida para las escuelas.
• Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos – Lluvia ácida
• Servicio Geológico de los Estados Unidos – ¿Qué es la lluvia ácida?