Efectos al ambiente de la lluvia ácida Environmental effects of acid

REVISTA ENLACE QUÍMICO,
UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO
VOL 1 NO 10, MARZO DEL 2008
No 04-2010-101813383300-102 ®
Efectos al ambiente de la lluvia ácida
Environmental effects of acid rain
Rocío Ramírez Ramírez*, Héctor I Olmos Castillo1 .
*Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato, Mineral de valenciana 20, Guanaj uato,
Gto. Tel. 7330236, email: [email protected]
1
División de ciencias naturales y exactas, Universidad de Guanajuato. Noria Alta S/N. Colonia Noria
Alta. C.P. 36 050. Guanajuato, Gto. México.
Resumen
Se hace una descripción de las causas que provocan la lluvia ácida, de cómo este
problema puede acabar incluso con la vida, debido a que alguno o varios eslabones de
la cadena trófica son exterminadas por el impacto a esta factor abiótico. Se describen
casos ocurridos en los grandes lagos de los Estados Unidos y Canadá y el impac to que
tuvo la acidificación de los lagos tal como lixiviado de proteínas del suelo, disolución
de metales tóxicos como son el plomo y el alumin io entre otros, también se describen
daños a la infraestructura y edificios. En part icular en nuestro país, las ruinas mayas
están siendo deterioradas por la contaminación especialmente por la precipitación
ácida en esa zona.
Abstract
It is made a description of the causes of acid rain, the dangerous problem that can
fin ish life on the earth because of the gradual end of source foods by acid conditions
in aqueous systems. Are described cases of acidified lakes in the USA and Canada
and its impact into species living in that lakes, the leaching of proteins from soil,
solubility of to xic metals like p lu mb, alu minum a mong others, that are naturally
constituents of minerals of rocks and soil, also are described the damages to
infrastructure and buildings, and how Mayan ruins and other monuments are being
deteriorated by pollution specially acid rain.
ANTECEDENTES
El concepto de deposición ácida se refiere a
todas las formas de ácido que caen desde la
atmósfera, para entender más claramente éste
fenómeno se requiere de conocer los ácidos
como es que se forman y como se depositan. La
acidificación se relaciona con la cantidad de ión
hidronio en solución. El grado de acidificación
se mide en escala de pH o potencial de
Hidrógeno cuyos rangos son de cero a 14, las
sustancias que son ácidas tales como el limón o
el vinagre tienen valores de pH bajos, esto es
inferiores a 7, las substancias básicas tienen
valores de pH superiores a 7, y las substancias
neutras tales como el agua pura tienen valores
de pH 7, un cambio de una unidad de pH
representa 10 veces el cambio del nivel de
acidificación, esto es una lluvia con pH de 4 es
10 veces más ácida que una lluvia con pH de 5 y
100 veces más ácida que una lluvia con pH de 6.
En un ambiente no contaminado el pH de la
lluvia es ligeramente ácido aproximadamente
5.7, esto se debe a la presencia de dióxido de
carbono en la atmósfera el cual al combinarse
con el agua de las nubes se convierte en ácido
carbónico.
H2 O + CO2
H2 CO3
La lluvia ácida y la nieve ácida se forman
cuando dos gases contaminantes, óxidos de
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azufre y óxido de nitrógeno se combinan con el
agua, los óxidos de azufre se convierten en
ácido sulfúrico y los óxidos de nitrógeno en
ácido nítrico, estos ácidos se acumulan en las
nubes y caen en forma de lluvia o nieve, a este
proceso se le llama deposición. Los óxidos
anteriormente mencionados también forman
partículas de sulfatos y nitratos, estos se
dispersan en la atmósfera y se depositan como
finas partículas, a éste fenómeno se le llama
deposición seca. Los precursores de los ácidos
provienen de dos tipos de fuentes, naturales y
antropogénicas. Las fuentes naturales de óxido
de azufre son los volcanes, los incendios
forestales y la degradación bacteriana. Las
fuentes antropogénicas son la concentración
urbana y la Industrialización, el 70% de las
fuentes antropogénicas productoras de óxido de
azufre son las plantas termoeléctricas mientras
que la fuente más importante de óxido de
nitrógeno son los vehículos de motor.
ácida que la precipitación normal, durante cada
década le nivel de acidez se incrementa en 36
%. En Europa la lluvia y la nieve presentan pH
entre 3 y 5, En Escandinava han sido reportados
valores debajo del 2.8. En KanePennsylvania se
presento una lluvia con pH de 2.7 igual que el
vinagre, En Virginia se presentó una lluvia con
pH de 2 más ácido que el Limón.
IMPACTOS
ÁCIDA
DE
LA
PRECIPITACIÓN
La agencia americana de protección al ambiente
EPA, estima que las emisiones de óxido de
azufre se incrementan alrededor de 26 millones
de toneladas métricas anuales y los óxidos de
nitrógeno se incrementan 25 millones de
toneladas métricas anuales.
En primer lugar tenemos los lagos en todo el
mundo los peces de los lagos y ríos están
desapareciendo a una velocidad alarmante, en
1930 por ejemplo se tomaron muestras de 320
lagos encontrándose un pH entre 6 y 7.5
podemos decir normal, en 1975 se tomaron
muestras de 216 lagos de esos mismos y el pH
había decrecido por debajo del punto, en 1978 la
federación nacional de vida silvestre publico
una lista de lagos con gran cantidad de acidez e
incluye 1700 lagos. En Canadá los nueve ríos
más famosos de Nueva Escocia por su pesca de
Salmón han perdido gran cantidad de peces por
la acidificación. En las provincias de Ontario y
Quebec la precipitación ácida ha destruido más
de 100 lagos, de los 48000 existentes.
Las edificaciones, estructuras y maquinarias son
afectadas por la lluvia ácida, En el sureste de
México las ruinas arqueológicas mayas están
siendo deterioradas rápidamente (Bravo et al [1]
TRANSPORTE DE LOS PRECURSORES
ÁCIDOS
AFECTACIÓN EN PARQUES Y ÁREAS
SILVESTRES
La lluvia en el área de Chicago en los Estados
Unidos presentó valores de 4.6 a 4.73 en pH
entre los años del 2000 al 2004 (National
atmospheric deposition program [4]). Los
precursores ácidos y los ácidos pueden
permanecer en el aire de dos a cinco días y
viajar cientos a miles de kilómetros antes de
depositarse. Los científicos han encontrado que
la lluvia ácida y la nieve ácida en el sur de
Noruega y Suecia vienen desde Inglaterra y
desde la Europa Industrializada, En Estados
Unidos la precipitación que cae en el noreste se
origina en la zona industrializada del medio
oeste los niveles de precipitación ácida han sido
tan altos en las montañas de New Hampshire
entre 1934 y 1974 el valor anual promedio de
pH ha sido de 4 a 4.21 cerca de 100 veces más
Los parques y las áreas silvestres son dañados
por la lluvia ácida debido a los vientos que
provienen de los principales centros industriales,
ya que los sistemas acuosos contienen bajos
contenidos de buffer en solución que ayudarían
a resistir los cambios de pH. La EPA ha
reportado que de un cuarto a un tercio de los
lagos en los parques de Estados Unidos, tienen
baja capacidad buffer lo que afecta a los peces y
otras formas de vida. (Chiras [2]). Muchas de
las especies mueren cuando el pH llega a niveles
por debajo de 4 ó 5, la percha y la trucha son
ligeramente más resistentes. Los científicos han
encontrado que en ambientes ácidos las trazas
de elementos tóxicos se incrementan. El
aluminio, el mercurio y el plomo que se
encuentran en la naturaleza formando parte de
SO2 + H2O
H2SO4
NOx + H2O
HNOx
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suelos y rocas son disueltos y acarreados a
arroyos y lagos. El aluminio irrita las branquias
de las truchas causando secreción mucosa y
terminalmente muerte por asfixia. Pero no solo
los peces son afectados por la precipitación
ácida ya que el Dr. Erick Nilmos encontró que
las aves canoras que viven cerca de los lagos
ácidos ponen huevos más delgados y supone
que el aluminio que provoca tal efecto se debe a
la ingesta de insectos acuáticos que viven en
aguas ácidas. El aluminio interfiere en la
deposición normal de calcio por eso el efecto en
los cascarones y es de esperarse también una
fragilidad en los huesos de los seres vivos que lo
absorben. Se ha observado que los patos que
crecen cerca de ambientes ácidos crecen 60%
más despacio que los que viven en ambientes no
ácidos. Un estudio del Dr. Harvey sobre los
huevos de salamandra mostró que en pH 5 el
crecimiento era anormal encontrándose una
disminución en el grosor, resultando en la
muerte del 60% de los embriones en
comparación con la muerte de 1% que ocurre a
pH 6. Algunos insectos pueden vivir hasta pH
3.5, pero la mariposa no sobrevive a pH menor
de 5.5 lo mismo pasa con el Salmón. Los
plantas recién nacidas son afectadas con lluvia
de pH de 4.6, El dramático y sorprendente
marchitamiento de piceas y abetos en la
republica Checa y Alemania Oriental además de
la muerte de otros árboles en Europa Central ha
preocupado
a
investigadores
ya
que
aparentemente no hay daño directo al follaje
pero son afectados por las enfermedades
contraídas por los insectos por este fenómeno
[7].
Tabla 1 . Resistencia de organismos a avientes ácidos
6.0
5.0
Menos que 5.0
Crustáceos, insectos y algunas especies de plancton comenzarán a
desaparecer.
Cambios mayores en la formación de colonias de plancton.
Especies de musgos y plancton menos deseables empiezan a
invadir.
Es probable la pérdida progresiva de algunas poblaciones de peces,
los más tolerantes a la acidez prevalecen.
Desaparecen gran cantidad de peces.
El fondo está cubierto con material insoluble.
La orilla está llena de musgo.
Animales terrestres que dependen de los ecosistemas acuáticos, se
ven afectados aquellos que dependen de los organismos acuáticos
como suministro de alimento y nutrientes, son reducidos o
eliminados, la disminución de la calidad del hábitat y el éxito
reproductivo de las aves se ve afectado.
Como es de esperarse, los bosques que rodean el
valle de México presentan precipitación ácida
según la tabla reportada por (Velazco Saldaña et
al 2002), y también datos análogos reportados
por el SINAICA (Sistema nacional de
Información de la calidad del aire) [9], con
el Sistema de Monitoreo Atmosférico de la Zona
Metropolitana del Valle de México (SIMAT)
que inicio sus actividades en el año de 1972.
Tabla 2 Resultados de monitoreo en DF y aledaños ChM
Chapa de M ota, SLA San Luis Ayucan, UAM I Autónoma
M etropolitana Iztapalapa, EDL Desierto de los leones
(Velasco Saldaña et al 2002)
Sitio
ChM
SLA
UAMI
EDL
Promedio
4.72
5.32
5.87
4.91
Máximo
6.91
6.65
7.16
6.76
Mínimo
4.16
3.88
4.40
3.89
EFECTOS SOBRE LA SALUD HUMANA
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Quizás de lo que se conoce en cuanto daños
directos a la salud tanto en el ser humano como
en otros seres vivos son la presencia de metales
en los mantos freáticos, muchos de ellos se
disuelven a pH por debajo de 5, pero se ha
encontrado que algunas sales de zinc y cadmio
son solubles a pH ligeramente ácidos superiores
a 5.
mayas, la fortaleza de San Juan de Ulua,
los grabados en las canteras de los templos entre
otros, son un buen ejemplo de materiales que
han sido afectadas por la lluvia ácida [1].
Toxicología de los metales:
Cadmio se acumula en corteza renal causando
graves lesiones, principalmente se encuentra en
los fertilizantes y lixiviados por acidificación de
los suelos.
Cobre: La mayoría de las tuberías
transportadoras de agua están construidas de
este material, la lluvia ácida corroe el exterior
disolviéndolo y afectando los mantos freáticos,
si el fluido interior proviene ácido disuelve el
metal y es el agua de consumo directo por el ser
humano, el efecto más común es diarrea infantil.
Aluminio: El aluminio forma parte de muchos
minerales la lluvia ácida hace que se disuelva en
el agua. El aluminio puede provocar graves
daños al cerebro y sistema óseo, la
concentración elevada de este elemento puede
causar demencia senil y muerte.
Plomo: Forma parte de suelos y rocas, son
solubles a pH por debajo de 5.2, este provoca
daños considerables en el cerebro, sobre todo en
niños.
La Acrópolis de Atenas y algunos monumentos
de Italia y en general del mundo de invaluable
valor arqueológico están siendo afectados para
lo cual se les aplican recubrimientos que
solucionan temporalmente el problema. La
infraestructura es también afectada por la lluvia
ácida, recientemente un puente colapso en los
Estados Unidos por un desgaste por corrosión
de sus materiales, el puente no se sobreespecifico en la construcción para atender este
tipo de problemas. Las maquinarias, engranes,
automóviles etc. son continuamente corroídas
por los fluidos ácidos. D icho efecto arroja
pérdidas multimillonarias.
Además de la lluvia ácida, hay en México una
mala costumbre de ponerle limón a la Cerveza
aún estando ella en la lata o en un tarro de
cerámica ellos tienen cantidades de metales
como plomo y aluminio que se disuelven y
afectan a la salud
AFECTACIÓN A INFRAESTRUCTURA
Y MONUMENTOS
Muchos de los monumentos pétreos son
afectados por la lluvia ácida, provocando el
desgaste de las piezas de validez arqueológica,
las piezas hechas con piedra caliza son afectadas
porque el carbonato de calcio al estar en
contacto con el ácido sulfúrico es transformado
en sulfato de calcio que es el yeso y el cual es
fácilmente soluble en agua. Los monumentos
ACCIONES CONTRA LA LLUVIA ÁCIDA
El gobierno de los Estados Unidos tiene un
programa para abatir la lluvia ácida que tiene a
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la fecha en operación 30 años a través del
programa
NAPAP
(National
Acidic
Precipitation Assessment Program). Las
políticas han sido usar combustibles bajos en
azufre y buscar medios para disminuir las
emanaciones dañinas de los automóviles,
disminuyendo la cantidad de SO2 y NOx
emitido a la atmósfera, de tal manera que en
lugares donde en los años 80’s se tenían
promedios de pH de 4, se ha incrementado a
valores entre 4.2 y 4.4 como puede mostrarse en
la figura 1.
REFERENCIAS
[1] Bravo A. Humberto, Sosa E. Rodolfo et
al. Centro de ciencias de la atmósfera
UNAM Estudios sobre la lluvia ácida
en México, Taller Internacional sobre la
influencia de la Calidad del aire en
Zonas Arqueológicas Mayas en
Mesoamérica. [1]
http://nadp.sws.uiuc.edu/sites/siteinfo.as
p?net=NTN&id=IL19
[2] Chiras Daniel D. Environmental
Science, Action for a sustaintable
future, Edt. The Benjamín Cummings
Publishing Company, ISBN 0-80531031-2-31031
Figura 1. Gráfico que representa el efecto de acciones
industriales para reducir la lluvia ácida en el este de los
Estados Unidos y Canadá
En México se ha establecido el SINAICA [9]
del Instituto Nacional de Ecología y en el estado
de Guanajuato se están haciendo acciones para
formar parte del SINAICA desde el año del
2004, a través del Instituto Estatal de Ecología
[10], con una red de monitoreo ambiental que
actualmente empieza a arrojar algunos frutos
previos. El sistema de monitoreo de Salamanca
hasta la fecha ha funcionado únicamente como
indicador de contingencias, pero se espera que
en el futuro sea un buen medio de control de los
gases nocivos para el ambiente en este caso para
atacar el problema de la lluvia ácida. El trabajo
no solo es de las autoridades sino también de los
ciudadanos, por ejemplo un foco prendido todo
el día impacta en un mayor consumo de energía
eléctrica, que es generada en la termoeléctrica y
que utiliza combustóleo y que genera con la
combustión SO2 y NOx. Los campesinos deben
evitar la quema de esquilmos generadores de
NOx. En los quemadores utilizar trampas de
piedra caliza para que se atrapen los SO 2 , etc.
Porque queremos la vida y esperamos un futuro
alentador para nuestros hijos, tenemos que
tomar acciones.
[3] Velasco Saldaña, Segovia Estrada,
Hidalgo Navarro et al Lluvia ácida en
los bosques del poniente del estado de
México.
XXVIII
Congreso
Interamericano de Ingeniería Sanitaria,
Cancún México 2002.
[4] http://www.eng.uc.edu/mayan/presentati
ons/RodolfoSosaEcheverriaResearch.pdf
[5] http://www.ec.gc.ca/acidrain/acidwater.
html
[6] http://www.ace.mmu.ac.uk/Resources/T
eaching_Packs/Key_Stage_4/Acid_Rain
/04.html
[7] http://www.sma.df.gob.mx/simat/pdf/fol
letolluvia.pdf
[8] http://www.monografias.com
[9] Rocio Ramírez, Héctor olmos, Video
didáctico lluvia ácida, Universidad de
Guanajuato, 1997
[10]
http://sinaica.ine.gob.mx
[11]
http:// ieg.guanajuato.gob.mx
19