Processos envolvidos na deposição ácida. Note que entre os poluentes atmosféricos mostrados, apenas dióxido de enxofre (SO2) e óxidos de nitrogênio (NOx) desempenham um papel significativo na chuva ácida.

O termo chuva ácida é comumente usado para significar a deposição de componentes ácidos na chuva, neve, neblina, orvalho ou partículas secas. O termo mais preciso é precipitação ácida. A chuva “limpa” ou não poluída é ligeiramente ácida, porque o dióxido de carbono e a água no ar reagem juntos para formar ácido carbônico, um ácido fraco. A chuva adquire acidez adicional através da reação de poluentes do ar (principalmente óxidos de enxofre e nitrogênio) com a água no ar, para formar ácidos fortes (como ácido sulfúrico e ácido nítrico). As principais fontes destes poluentes são emissões de veículos, plantas industriais e plantas geradoras de energia.

A chuva ácida tem demonstrado ter efeitos adversos nas florestas, água doce e solos, matando as formas de vida insetífera e aquática. Ela também danifica edifícios e estátuas, e pode afetar negativamente a saúde humana. Estes problemas, que têm aumentado com o crescimento populacional e industrial, estão sendo tratados através do uso de equipamentos de controle de poluição que reduzem a emissão de óxidos de enxofre e nitrogênio.

História

Chuva ácida foi observada pela primeira vez por Robert Angus Smith em Manchester, Inglaterra. Em 1852, ele relatou a relação entre a chuva ácida e a poluição atmosférica. Foi, porém, só no final dos anos 60 que os cientistas começaram a observar e a estudar o fenômeno amplamente. Harold Harvey do Canadá foi um dos primeiros a pesquisar um lago “morto”. Nos Estados Unidos, a consciência pública do problema aumentou nos anos 90, depois que o New York Times promulgou relatórios do Hubbard Brook Experimental Forest, em New Hampshire, sobre a miríade de efeitos ambientais nocivos resultantes da chuva ácida.

Desde a Revolução Industrial, as emissões de óxidos de enxofre e nitrogênio para a atmosfera aumentaram. As instalações industriais e geradoras de energia que queimam combustíveis fósseis, principalmente carvão, são as principais fontes de aumento de óxidos de enxofre.

Emissões de produtos químicos que levam à acidificação

O gás mais significativo que leva à acidificação da água da chuva é o dióxido de enxofre (SO2). Além disso, as emissões de óxidos de nitrogênio, que são oxidados para formar ácido nítrico, são de importância crescente devido ao controle mais rigoroso das emissões de compostos contendo enxofre. Estima-se que cerca de 70 Tg(S) por ano na forma de SO2 provém da combustão de combustíveis fósseis e da indústria, 2,8 Tg(S) por ano provém de incêndios, e 7-8 Tg(S) por ano provém de vulcões.

Atividade humana

A usina elétrica a carvão Gavin em Cheshire, Ohio.

Compostos de enxofre e nitrogênio são as principais causas da chuva ácida. Muitos deles são gerados pela atividade humana, como a geração de eletricidade, fábricas e veículos automotores. As centrais eléctricas a carvão estão entre as mais poluentes. Os gases podem ser transportados centenas de quilômetros na atmosfera antes de serem convertidos em ácidos e depositados.

Fábricas costumavam ter chaminés curtas para liberar fumaça, mas como poluíam o ar em suas localidades próximas, as fábricas agora têm chaminés altas. O problema com esta “solução” é que esses poluentes são transportados para longe, liberando gases na circulação atmosférica regional e contribuindo para a propagação da chuva ácida. Muitas vezes a deposição ocorre a distâncias consideráveis a sotavento das emissões, sendo as regiões montanhosas as que mais tendem a receber (devido à sua maior pluviosidade). Um exemplo deste efeito é o baixo pH da chuva (comparado com as emissões locais) que cai na Escandinávia.

Chemistry in cloud droplets

Quando nuvens estão presentes, a taxa de perda de SO2 é mais rápida do que pode ser explicado apenas pela química da fase gasosa. Isto é devido a reações nas gotículas de água líquida.

Hidrólise

O dióxido de enxofre se dissolve na água e depois, como o dióxido de carbono, hidrolisa em uma série de reações de equilíbrio:

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

Muitas reacções aquosas oxidam o enxofre de S(IV) a S(VI), levando à formação de ácido sulfúrico. As reações de oxidação mais importantes são com ozônio, peróxido de hidrogênio e oxigênio. (Reações com oxigênio são catalisadas por ferro e manganês nas gotículas de nuvens).

Depósito ácido

Depósito úmido

Depósito úmido de ácidos ocorre quando qualquer forma de precipitação (chuva, neve, etc.) remove ácidos da atmosfera e os entrega à superfície da Terra. Isto pode resultar da deposição de ácidos produzidos nas gotas de chuva (ver química de fase aquosa acima) ou pela precipitação removendo os ácidos nas nuvens ou abaixo das nuvens. A remoção úmida dos gases e do aerossol são importantes para a deposição úmida.

Depósito seco

A deposição ácida também ocorre via deposição seca, na ausência de precipitação. Isto pode ser responsável por até 20-60 por cento da deposição ácida total. Isto ocorre quando partículas e gases aderem ao solo, plantas ou outras superfícies.

Efeitos adversos

Gráfico mostrando diferentes níveis de acidez na água tolerada por uma variedade de espécies.

Águas superficiais e animais aquáticos

Bem o pH mais baixo e as concentrações mais altas de alumínio na água superficial que ocorrem como resultado da chuva ácida podem causar danos aos peixes e outros animais aquáticos. A níveis de pH inferiores a 5, a maioria das ovas de peixe não eclodirão, e níveis de pH mais baixos podem matar os peixes adultos. À medida que os lagos se tornam mais ácidos, a biodiversidade é reduzida. Tem havido algum debate sobre até que ponto as causas causadas pelo homem da acidez dos lagos causam a morte de peixes – por exemplo Edward Krug determinou que a chuva ácida foi um incômodo ambiental, não uma acatástrofe, e até mesmo que a chuva ácida pode não ser a causa da acidez dos lagos.

Solo

A biologia do solo pode ser seriamente danificada pela chuva ácida. Alguns micróbios tropicais podem rapidamente consumir ácidos, mas outros micróbios são incapazes de tolerar baixos níveis de pH e são mortos. As enzimas destes micróbios são desnaturadas (alteradas na forma para que não funcionem mais) pelo ácido. A chuva ácida também remove minerais e nutrientes do solo que as árvores precisam para crescer.

Florestas e outra vegetação

Efeito da chuva ácida em uma área florestal da Serra de Jizera, República Tcheca.

Chuva ácida pode retardar o crescimento das florestas, fazer com que folhas e agulhas fiquem marrons e caiam e morram. Em casos extremos, árvores ou acres inteiros de floresta podem morrer. A morte das árvores não é geralmente um resultado direto da chuva ácida, mas frequentemente enfraquece as árvores e as torna mais suscetíveis a outras ameaças. Danos aos solos (mencionados acima) também podem causar problemas. As florestas de alta altitude são especialmente vulneráveis, pois muitas vezes estão cercadas por nuvens e neblina que são mais ácidas que a chuva.

Outras plantas também podem ser danificadas pela chuva ácida, mas o efeito nas culturas alimentares é minimizado pela aplicação de fertilizantes para substituir os nutrientes perdidos. Em áreas cultivadas, calcário também pode ser adicionado para aumentar a capacidade do solo de manter o pH estável, mas esta tática é largamente inutilizável no caso de terras silvestres. Chuva ácida empobrece os minerais do solo e depois atrofia o crescimento da planta.

Saúde humana

Alguns cientistas sugeriram ligações directas com a saúde humana, mas nenhuma foi provada. Entretanto, partículas finas, uma grande fração das quais são formadas dos mesmos gases que a chuva ácida (dióxido de enxofre e dióxido de nitrogênio), demonstraram causar problemas com a função cardíaca e pulmonar.

Outros efeitos adversos

As estátuas são danificadas pela chuva ácida.

A chuva ácida também pode causar danos a certos materiais de construção e monumentos históricos. Isto porque o ácido sulfúrico na chuva reage quimicamente com os compostos de cálcio nas pedras (calcário, arenito, mármore e granito) para criar o gesso, que depois se desprende. Isto também é comumente visto em lápides antigas, onde a chuva ácida pode fazer com que a inscrição se torne completamente ilegível. A chuva ácida também causa um aumento da taxa de oxidação do ferro, causando danos a estruturas e monumentos metálicos.

Métodos de prevenção

Soluções tecnológicas

Nos Estados Unidos e em vários outros países, muitas centrais eléctricas a carvão utilizam a dessulfuração de gases de combustão (FGD) para remover gases contendo enxofre da sua pilha de gases. Um exemplo de FGD é o lavador úmido, que é basicamente uma torre de reação equipada com um ventilador que passa os gases da pilha de fumaça quente através da torre. Cal ou calcário em forma de lama também é injetado na torre para misturar com os gases da pilha e combinar com o dióxido de enxofre presente. O carbonato de cálcio do calcário produz sulfato de cálcio com pH neutro que é fisicamente removido do depurador. Em outras palavras, o lavador transforma a poluição de enxofre em sulfatos industriais.

Em algumas áreas, os sulfatos são vendidos a empresas químicas como gesso quando a pureza do sulfato de cálcio é alta. Em outras, eles são colocados em aterros. Entretanto, os efeitos da chuva ácida podem durar gerações, já que os efeitos da mudança do nível de pH podem estimular a lixiviação contínua de produtos químicos indesejáveis em fontes de água de outra forma puras, matando espécies vulneráveis de insetos e peixes e bloqueando os esforços para restaurar a vida nativa.

Tratados internacionais

Um número de tratados internacionais foram assinados em relação ao transporte a longo prazo de poluentes atmosféricos. Um exemplo é o Protocolo de Redução de Emissões de Enxofre no âmbito da Convenção sobre Poluição Atmosférica Transfronteiriça a Longa Distância.

Comércio de Emissões

Um esquema regulatório mais recente envolve o comércio de emissões. Neste esquema, cada instalação poluidora atual recebe uma licença de emissões que se torna parte do equipamento de capital. Os operadores podem então instalar equipamentos de controle de poluição, e vender partes de suas licenças de emissão. A intenção aqui é dar aos operadores incentivos econômicos para instalar controles de poluição.

Veja também

• Engenharia ambiental
• Dioxido de nitrogênio
• Dioxido de enxofre

Notas

• McCormick, John. Terra Ácida: A Ameaça Global de Poluição Ácida. Londres, Reino Unido: Earthscan, 1989. ISBN 185383033X
• Morgan, Sally, e Jenny Vaughan. Chuva Ácida (Terra SOS). Londres, Reino Unido: Franklin Watts Ltd., 2007. ISBN 0749676728
• Parks, Peggy J Our Environment – Acid Rain (Nosso Ambiente). Farmington Hills, MI: KidHaven Press (Thomson Gale), 2005. ISBN 0737726288
• Singh, Hanwant B. (ed.). Composition Chemistry, and Climate of the Atmosphere (Composição Química, e Clima da Atmosfera). Wiley, 1995. ISBN 978-0471285144

Todos os links recuperados 3 de novembro de 2019.

• Relatório do Programa Nacional de Avaliação de Precipitação Ácida – um relatório de 98 páginas para o Congresso.
• Chuva ácida para escolas.
• Agência de Proteção Ambiental dos EUA – Chuva Ácida
• Levantamento Geológico dos EUA – O que é chuva ácida?