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Archivo:Trash bin.pngOtros tipos de Polución
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La lluvia ácida, o con más propiedad deposição ácida, es la designación dada a la lluvia, u otra forma de precipitación atmosférica, cuya acidez sea substancialmente mayor del que la resultante de la dissociação del dióxido de carbono (CO2) atmosférico disuelto en el agua precipitada.[1] La principal causa de aquella acidificação es la presencia en la atmósfera terrestre de gases y partículas ricos en enxofre y azoto reactivo cuya hidrólise enmedio atmosférico produce ácidos fuertes. Asumen particular importancia los compuestos azotados (EN La x) generados por las altas temperaturas de quema de los combustibles fósiles y los compuestos de enxofre (SOx) producidos por la oxidação de las impurezas sulfurosas existentes en la mayor parte de los carbones y petróleos .[2] Los efectos ambientales de la precipitación ácida llevaron a la adopción, por la generalidade de los países, de medidas legales restritivas de la quema de combustibles ricos en enxofre y obligando a la adopción de tecnologías de reducción de las emisiones de azoto reactivo para la atmósfera.
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En la ausencia de cualquier contaminante atmosférico, el agua precipitada por la lluvia es levemente ácida, siendo de esperar un pH de aproximadamente 5,2 a 20 ºC, valor inferior al que resultaría si la solución ocurriera en agua destilada (pH = 5,6) debido a la presencia de otros compuestos en la atmósfera terrestre no poluída.[3] Esa acidez natural, a pesar de localmente poder ser influenciada por la presencia de compuestos orgánicos voláteis y de óxidos de azoto generados por trovoadas, resulta esencialmente de la dissociação del dióxido de carbono atmosférico disuelto en el agua, formando un ácido débil, conocido como ácido carbónico, según la reacción:
El ácido carbónico sufre ionização en solución aquosa, formando bajas concentración acidificantes de iões hidrónio:
La ionização arriba referida ocurre tanto en las gotículas de agua atmosférica (en las nubes, nieblas y neblinas ), en el agua existente en la superficie de hielos o cristales de nieve y aún en el rocío y en el agua adsorvida en partículas sólidas en suspensión en el aire. ES debido a esa multiplicidade de vías de formación que el término lluvia ácida, a pesar de muy difundido, debe ser preferentemente sustituido por deposição ácida, ya que la acidificação de la precipitación, con todas las consecuencias ambientales resultantes, puede ocurrir en la ausencia de lluvia .
En resultado de esa acidez natural, el límite para considerarse la precipitación como ácida es en general un pH inferior a 4,5 (a 20 °C), lo que corresponde la precipitación que contiene concentraciones medibles de uno o más ácidos fuertes y que por su acidez causa comprobados efectos negativos sobre las plantas, los organismos vivos aquáticos y las estructuras construidas y equipamientos con los cuales entre en contacto.
La acidez acrescida que está en el origen de la precipitación ácida resulta en su mayor parte de la interacción de los componentes naturales de la atmósfera terrestre con poluentes primarios, entre los cuales avultam los óxidos de azoto y los óxidos de enxofre, los cuales reaccionan con el agua atmosférica para formar ácidos fuertes como sean el ácido sulfúrico y el ácido nítrico. La principal fuente de esos poluente primarios es a quema de combustibles fósiles para producción de energía térmica, energía eléctrica y para la propulsión de vehículos.
Aunque existan procesos naturales que contribuyen para la acidificação de la precipitación, con destaque para los gases lanzados en la atmósfera por los volcanes y los generados por los procesos biológicos que ocurren en los suelos,[4] pantanos y océanos, las fuentes antrópicas, es decir resultantes de la acción humana, son claramente dominantes. La prueba de esa predominância fue obtenida por la determinación de la diferencia entre la acidez de la precipitación en las zonas industrializadas y en partes remotas del globo, por la comparación de la acidez actual con el registro dejado por la captura de la precipitación en el hielo de los glaciares al largo de millones de años y por el registro dejado en los fondos de lagos y océanos por la deposição de restos orgánicos indiciadores de las condiciones de acidez prevalecentes.
El análisis de las capas de hielo depositadas en glaciares y en las calotas polares muestran una rápida disminución del pH de la precipitación a partir del inicio de la Revolución Industrial, pasando en media de 5,6 para 4,5 o aún 4,0 nalgumas regiones, mostrando un fuerte acidificação. Igual conclusión es retirada del análisis de la prevalência de especies de diatomáceas en capas de sedimento recogidos del fondo de lagos , confirmando la correlación entre la industrialização y la disminución del pH de la precipitación.
Las principales fuentes humanas de los gases poluentes primarios son las industrias, las centrales termoelétricas y los vehículos de transporte motorizado. Los gases liberados pueden ser transportados en la circulación atmosférica por muchos miles de kilómetros antes de reaccionar con gotículas de agua, originando entonces los compuestos que acidificam la precipitación.
Su naturaleza transfronteiriça, ya que la circulación atmosférica dispersa los efectos al largo de grandes áreas de la Tierra, lleva a que también afecte las regiones sitas la jusante de su punto de emisión en el sistema de circulación atmosférica, llevando a que áreas donde las emisiones no son significativas puedan ser severamente perjudicadas por la precipitación de poluentes generados a montante.
Las emisiones de dióxido de enxofre y de óxidos de azoto han crecido casi continuamente desde el inicio de la Revolución Industrial.[5][6] Robert Angus Smith, en un estudio realizado en Manchester, Inglaterra, hizo en 1852 la primera demostración de la relación entre la acidez de la lluvia y la polución industrial,[7] cunhando en 1872 la designación lluvia ácida.[8]
A pesar de la relación entre precipitación ácida y polución del aire haber sido descubierta en 1852, su estudio científico sistemático sólo se inició en los finales de la década de 1960.[9] Harold Harvey, profesor de Ecologia en la Universidad de Toronto, publicó en 1972 uno de los primeros trabajos sobre un lago "muerto" en resultado de la acidificação de sus aguas por la deposição ácida, trayendo la cuestión de la lluvia ácida para la ribalta de la política ambiental.
El interés público por los efectos de la lluvia ácida se inició en la década de 1970, a partir de los Estados Unidos de la América, cuando New York Equipos publicó los resultados obtenidos en estudios hechos en la Hubbard Brook Experimental Forest (HBES), en NewHampshire , que demostraban los múltiples daños ambientales que la acidez de la precipitación estaba causando.[10][11]
Al largo de las últimas décadas han sido reportadas lecturas de pH en el agua de gotas de lluvia y en gotículas de niebla, colhidas en regiones industrializadas, con valores inferiores a 2,4 (la misma acidez del vinagre).[5]
La precipitación ácida con origen industrial es un serio problema en países donde se queman carbones ricos en enxofre para generar calor y electricidad,[12] como la China[13][14] y la Rusia . Aunque con otros orígenes, con destaque para el tráfico automóvil, el problema afecta vastas regiones de la Europa y de la América del Norte.
El problema de la precipitación ácida ha crecido con el aumento de la población y con la industrialização, comprendiendo áreas crecientes del planeta, con destaque para la India y el sueste asiático. El uso de altas chaminés industriales para dispersar los gases emitidos ha contribuido para aumentar las áreas afectadas, ya que los poluentes son inyectados en la circulación atmosférica regional, alcanzando vastas áreas la sotavento del punto de emisión.[15][16] En resultado, es común a deposição ocurrir la considerable distancia del punto de emisión, con las regiones montañosas a recibir la mayor parte de la acidez precipitada (simplemente por ser áreas de mayor precipitación debido a la lluvias de montaña). Un ejemplo de estos efectos es la grande acidez de la precipitación en la Escandinávia cuando comparada con las emisiones relativamente bajas allí producidas.[17]
Aunque la amónia y los compuestos orgánicos voláteis, con destaque para el dimetilsulfureto (DMS) de origen oceânica[18] y el ácido fórmico nalgumas regiones de floresta tropical, contribuyan para la acidez de la precipitación, los dos principales grupos de compuestos que generan la acidez de la precipitación son los óxidos de azoto y los óxidos de enxofre , con predominância para estos últimos, los cuales son esmagadoramente de origen antrópica.
La principal causa de acidificação de la precipitación es la presencia en la atmósfera de óxidos de enxofre (SOx), con destaque para el dióxido de enxofre (SO2), un gas proveniente de la oxidação de compuestos de enxofre (S) contenidos en los combustibles fósiles y en la materia orgánica que es quemada. Otra importante fuente de gases conteniendo enxofre son las emisiones de los volcanes.
A pesar de las crecientes restricciones al consumo de combustibles ricos en enxofre sin los adecuados mecanismos de controlo de las emisiones, estudios recientes estiman las cantidades emitidas de SO 2 (expreso en S elemental) en cerca de 70 000 000 toneladas/año (70 Teragramas/año) a partir de la quema de combustibles fósiles, 2 800 000 toneladas/año (2,8 Tg/año) a partir de la quema de biomassa, en especial por fuegos forestales, y cerca de 8 000 000 toneladas/año (8 Tg/año) en resultado de emisiones volcánicas.[19]
En la fase gaseosa el dióxido de enxofre es oxidado por adición del radical hidroxilo veía una reacción intermolecular:
que es seguida por:
en la presencia de agua líquida en las gotículas de las nubes, nieblas y otras formas de condensação atmosférica, el trióxido de enxofre (SO3) es rápidamente convertido en ácido sulfúrico:
Más allá de las reacciones atrás apuntadas se verifican otras, en medio aquoso, las cuales llevan a que el ritmo de pérdida de SO2 en la presencia de nubes sea substancialmente mayor del que el verificado en medio gaseoso. Tal se debe a la hidrólise en las gotículas de agua, en la cual el dióxido de enxofre disuelto, en un proceso similar al descrito para el dióxido de carbono, hidrolisa en una serie de reacciones de equilibrio químico:
Enmedio atmosférico ocurren numerosas reacciones aquosas que oxidam el enxofre (S) del estado de oxidação S(IV) (S+4) para el estado de oxidação S(VI) (S+6), llevando a la formación de ácido sulfúrico (H2SO4), uno de los más fuertes ácidos conocidos. Las reacciones más importantes, muchas de ellas con una fuerte componente fotoquímica, ocurren con el ozono (Lo3), peróxido de hidrogénio (H2Lo2) y oxígeno (Lo2). Las reacciones con el oxígeno son catalisadas por trazos de hierro y manganeso presentes en las gotículas de las nubes.[7]
A pesar del azoto (N2) ser el gas más abundante en la composición de la atmósfera de la Tierra, aquel elemento en su forma diatómica es muy poco reactivo. Para reaccionar con el oxígeno gaseoso necesita de gran cantidad de energía bajo la forma de altas temperaturas y presiones o una vía catalítica adecuada. Más allá de la conversión bioquímica que ocurren en organismos especialmente adaptados a la fijación del azoto, en la naturaleza la oxidação del azoto sólo ocurre en las descargas eléctricas de las trovoadas, haciendo de los óxidos de azoto compuestos en general poco comunes. Esta situación se alteró profundamente en las regiones industrializadas con la introducción de los motores la explosión. En aquellos motores, las presiones y temperaturas creadas en el interior de los cilindros llevan a la oxidação del azoto del aire allí inyectado, formando una compleja mezcla de óxidos de azoto, en general designados por NxLa x, que es liberada para la atmósfera con los gases de escape. Son estos gases que, reaccionando con los componentes de la atmósfera, en particular con el agua, forman ácido nitroso (HNO2) y ácido nítrico (HNO3), ácidos fuertes que contribuyen poderosamente para la acidificação de la precipitación.
Pela quema de combustibles fósiles la altas presiones y temperaturas en la presencia de azoto del aire, tenemos que en la cámara de combustión de los motores, ocurre:
El óxido de azoto formado, inestable en las condiciones atmosféricas normales, en la presencia del oxígeno del aire, produce:
El dióxido de azoto formado, en la presencia de agua líquida en las gotículas de las nubes, nieblas y otras formas de condensação atmosférica, produce por adición del ião hidroxilo (EN El2 + OH· → HNO3):[7]
La deposição de la precipitación ácida ocurre esencialmente por la vía húmeda, teniendo la deposição seca un papel secundario (excepto en las proximidades de instalaciones industriales que emitan grandes volúmenes de partículas para el aire).
La deposição por la vía húmeda ocurre cuando alguna forma de precipitación (lluvia, nieve, granizo u otra) remueva los compuestos ácidos de la atmósfera depositándolos sobre la superficie. Este tipo de precipitación puede resultar en la precipitación de las gotículas donde se formaron los ácidos o del arrastre por la precipitación de aerosóis existentes en las capas atmosféricas atravesadas por la precipitación en caída.
A pesar de menos significativa, la deposição a seco, es decir aquella que ocurre en la ausencia de precipitación, representa cerca de 20 a 40% de la deposição ácida total en las regiones industrializadas.[20] Más allá de la deposição de material sólido en suspensión en el aire, este tipo de deposição también incluye la aderência y adsorção de partículas y gases en la superficie de la vegetação, en los suelos y materiales geológicos y en las estructuras construidas.
Estudios ecotoxicológicos demostraron que la precipitación ácida ha impactes adversos sobre las florestas, las masas de agua dulce y los suelos, matando plâncton, insectos, peces y anfíbios. También demostraron efectos negativos sobre la salud humana. Más allá de eso, la precipitación ácida aumenta la corrosividade de la atmósfera, causando daños en edificios y otras estructuras y equipamientos expuestos al aire.
Estudios ecológicos y toxicológicos revelan una fuerte relación entre bajos niveles de pH y la pérdida de poblaciones de peces en lagos. Con pH inferior a 4,5 prácticamente ningún pez sobrevive, mientras niveles iguales o superiores a 6,0 promueven poblaciones saludables.
Por ejemplo, la presencia de elevada acidez en el agua (pH < 5) inibe la producción de las enzimas que permiten que las larvas de la mayor parte de las especies de peces de agua dulce, incluyendo la mayoría de la especies de truta , escapad de sus ovas.
Esa misma acidez inibe el crecimiento de fitoplâncton llevando la restricciones en la cadena trófica que afecta los animales de ella dependientes. En consecuencia, a medida que las aguas se van acidificando, la biodiversidad es reducida, del que ya resultó la desaparición de múltiples especies de la áreas más sensibles.[21]
Pero, la contribución directa e indirecto (es decir, veía el escoamento superficial) de la precipitación ácida para la acidificação de las aguas de ríos y lagos es variable, dependiendo de las características de la bacia hidrográfica. Estudios revistos por la Environmental Protection Agency de los Estados Unidos de la América demostraron que la precipitación ácida hube causado directamente la acidificação del 75% de los lagos y de cerca de 50 % de los ríos y arroyos estudiados.[21]
Otro efecto de la reducción del pH es la movilización en los sedimentos del fondo de los lagos y ríos y en los suelos de metales pesados como el aluminio, el hierro, el magnesio, el cádmio y el manganeso. En medio aquático, la presencia de sales de aluminio en solución hace con que algunos peces produzcan muco en exceso alrededor de sus guelras, perjudicando la respiración.
Los lagos son particularmente afectados por recibir y concentren la acidez proveniente del escorrimento a través de suelos acidificados por la precipitación y por concentrar parte importante de la carga de los iões solubilizados.
En los suelos, la alteración del pH altera su biología y química, llevando la alteraciones en la solubilidade de diversos compuestos y la alteraciones en la microbiologia del suelo, ya que algunos microorganismos son incapaces de tolerar las alteraciones resultantes.[22] Los enzimas de esos microorganismos son desnaturados, perdiendo su funcionalidad. El iões hidrónio también llevan a la movilización toxinas y a la solubilização y consecuente pérdida de nutrientes y micronutrientes esenciales a la vida vegetal y al equilibrio trófico de los suelos.[23] Uno de los caminos para la solubilização es el siguientes:
La química de los suelos sufre profundas modificaciones cuando catiões importantes para lo soporte de la vegetação, como el Ca++ y Mg++, son perdidos por lexiviação.[24][25]
Los efectos adversos sobre las florestas resultan de los impactes directo e indirecto de la acidez, incluyendo los efectos sobre la movilización de iões en los suelos y las altas concentraciones de los gases percursores en el aire. Las florestas situadas la gran altitud son particularmente vulnerables pues están frecuentemente imersas en nieblas y nubes cuyas gotículas son más ácidas del que la lluvia. Por las mismas razones, la precipitación oculta tiende a ser más ácida del que la lluvia, afectando particularmente las florestas de montaña.
Los árboles son dañar por la precipitación ácida de varios modos: la superficie cerosa de sus hojas es rota y nutrientes son perdidos, haciendo los árboles más susceptibles a hielo, fungos e insectos; el crecimiento de las raíces se hace más lento y, en consecuencia, menos nutrientes son transportados; iões tóxicos se acumulan en el suelo, causando fitotoxicidade, en general afectando las zonas de crecimiento de las raíces, y minerais valiosos son dispersos y arrastrados por las aguas o (como en el caso de los fosfatos) se conectan a la argilas de forma a quedar inacessíveis para movilización por las raíces.
A pesar de las plantas cultivadas también puedan sufrir con la acidez de la precipitación, particularmente si esta alterar significativamente el pH de los suelos, los efectos son minimizados por la aplicación de cal y de fertilizantes que reponen los nutrientes perdidos. En terrenos de cultivo se recurre cuando necesario a la adición de carbonato de cálcio para aumentar la capacidad tampão del suelo, evitando variaciones grandes de su pH. Esa técnica es difícil de utilizar en áreas de vegetação natural, siendo apenas comprendidos sus efectos colaterais, particularmente sobre la vida aquática y sobre las turfeiras y otras áreas húmedas.
Se sabe pero, que la pérdida de cálcio de las hojas de diversas especies arbóreas, debido a la acidez de la lluvia, lleva a una pérdida de la tolerancia al frío, llevando a daños o aún a la muerte de la planta durante el Invierno.[26][27]
Estudios epidemiológicos sugieren una conexión directa entre la acidez atmosférica y la salud de las poblaciones,[28] siendo los iões tóxicos liberados debido a la precipitación ácida la mayor amenaza.
Lo cubre movilizado fue implicado en las epidemias de diarreia en niños jóvenes y se cree que existen conexiones entre el abastecimiento de agua contaminado con aluminio y el aumento de la ocurrencia de casos de la enfermedad de Alzheimer.
Estudios demostraron que partículas finas en suspensión en el aire, una gran parte de las cuales son formadas por sales de los ácidos formados en la precipitación ácida (sulfatos y nitratos), están correlacionadas con el aumento de la morbilidade de las personas y la muerte prematura en resultado de enfermedades como el cáncer.[29]
La precipitación ácida puede causar daños en los edificios y estructuras expuestas al aire, con destaque para los edificios históricos y monumentos, especialmente los construidos o revestidos con calcários y mármores . Ese aumento de la corrosividade resulta de la reacción del ácido sulfúrico contenido en la precipitación con los compuestos de cálcio contenidos en la piedra, formando gesso que es solubilizado o se desagrega de la estructura:
La desagregação que se sigue es rápida y común, basta observar elementos escultóricos y lápides localizadas en las grandes ciudades, donde es común elementos epigráficos queden ilegíveis en pocas décadas. La precipitación ácida también aumento el ritmo de oxidação de las estructuras en hierro, causando un rápido crecimiento de la ferrugem y de los daños por ella causados.[30]
Otro efecto es la reducción de la visibilidad debido a la presencia de aerosóis conteniendo sulfatos y nitratos, en general asociados a la formación de nieblas fotoquímicos extremadamente ácidos.[31]
Las regiones particularmente afectadas por la precipitación ácida incluyen la mayor parte de la Europa, particularmente la Escandinávia , donde muchos de los lagos están tan acidificados que ya no tienen peces y con extensas áreas forestales fuertemente dañar, gran parte del nordeste de los Estados Unidos de la América y del sueste del Canadá. Otras regiones afectadas son sueste de la China y Taiwan .
Regiones potencialmente afectadas en las próximas décadas incluyen el sur de la Asia (Indonesia, Malasia y Tailandia ), Sudáfrica, el subcontinente hindú y Sri Lanka y partes de la África Occidental (países como el Gana, Togo y Nigeria ).
La naturaleza transfronteiriça de la polución atmosférica lleva a que polución atmosférica cuyo origen físico está total o parcialmente comprendida en una zona sometida a la jurisdicción nacional de un Estado produzca sus efectos nocivos en una zona sometida a la jurisdicción de un otro Estado, pero la una distancia tal que no es posible distinguir las contribuciones de fuentes emisoras individuales o de grupos de fuentes. Esos efectos transfronteiriços llevaron a la firma de diversos acuerdos y tratados internacionales teniendo como objeto lo controlo de la polución del aire y en particular las emisiones que llevan a la acidificação de la precipitación. Entre esos instrumentos tiene particular importancia la Convención sobre la Polución Atmosférica Transfronteiriça la Larga Distancia, de la cual Portugal es signatário. Aquella Convención tiene Protocolos adicionales sobre lo controlo de las emisiones atmosféricas de óxidos de enxofre y de azoto y sobre la acidificação y la eutrofização de las masas de agua interiores.
En los EUA, muchas fábricas de energía que queman carbón usan el sistema de dessulfuração de gas de fumeiro (FGD) para retirar los gases conteniendo enxofre de sus chaminés. Un ejemplo de FGD es el depurador mojado que generalmente es usado en los EUA y en muchos otros países. Un depurador mojado es básicamente una torre de reacción equipada con un ventilador que extrae el humo de gases calientes de la chaminé de una fábrica de energía. El calcário o la piedra calcária en forma de slurry también es inyectada en la torre para mezclarse con los gases de la pila y quedarse con el dióxido de enxofre presente. El carbonato de cálcio de la piedra calcária produce sulfato de cálcio de pH neutro, que es físicamente retirado del depurador. O sea, el depurador transforma la polución de enxofre en sulfatos industriales.
En algunas áreas los sulfatos son vendidos la compañías químicas como gesso cuando la pureza de sulfato de cálcio es alta. En otros, ellos son colocados en un aterrizo.
Algunas personas se oponen a la regulación de la generación de energía, creyendo que esa generación de energía y polución necesitan de caminar juntas. Es decir falso. Un reactor nuclear genera menos que un milionésimo de la basura tóxica (medido por efecto biológico líquido) por watt generado, cuando los dejectos de ambas instalaciones de generación de energía son adecuadamente comparados (los Estados Unidos prohíben la reciclagem nuclear, de modo que ese país produce más basura que otros países).
Un esquema regulador más benigno envuelve la negociación de emisiones. Por este esquema, cada planta poluidora actual es concedida una licencia de emisiones que se hace parte del capital de la empresa. Los operadores entonces pueden instalar equipamientos de controlo de la polución y vender partes de sus licencias de emisiones. El principal efecto de este procedimiento es ofrecer incentivos económicos reales para los operadores instalen controles de polución. Desde que grupos de interés público puedan jubilar las licencias por compraventas, el resultado líquido es un decréscimo continuo y un menor conjunto de fuentes poluidoras. A la vez, ningún operador particular jamás será forzado a gastar dinero sin retorno del valor de venta comercial de los activos. Entre esas cosas citamos más algunas que también ayudan: