Lluvia ácida, qué es, causas de formación, efectos nocivos

En la naturaleza, no existe agua con una reacción neutra. Las gotas de lluvia tienen un pH de 5.6 (ambiente ligeramente ácido). ¿Qué es la lluvia ácida? Un grupo de precipitación atmosférica acidificada (nevadas, rocío, lluvias intensas, niebla) con un pH inferior a 5,6. El motivo de su formación es la contaminación del aire con anhídridos como el óxido nítrico y el azufre. Una ligera acidez no es peligrosa y no daña a los seres vivos, pero incluso pequeñas desviaciones de la norma provocan graves consecuencias.

La historia del concepto

La definición de «lluvia ácida» fue introducida por el químico escocés Robert Angus Smith en 1872. El científico fue el primero en expresar la teoría del peligro de la precipitación ácida y sus consecuencias en su monografía «Aire y lluvia: el comienzo de la climatología química». . » El trabajo se basa en el estudio del smog victoriano que se cierne sobre la ciudad industrial de Manchester. La comunidad científica tomó el trabajo con hostilidad, pero a pesar de esto, Smith hasta el final de su vida dirigió la Inspección de Control de Alcalinos, la primera agencia británica de protección ambiental.

La investigación fue continuada por un científico de Suecia, premio Nobel, S. A. Arrhenius. En 1883 introdujo la terminología «base», «ácido». El término «ácido» significa elementos que, cuando se disuelven en un líquido, forman iones de hidrógeno con carga positiva. La unidad para medir la reacción de las soluciones pH (pH) se convirtió en 1909, gracias al químico danés Søren Peter Lauritz Sørensen.

La escala del peligro de un fenómeno natural se realizó solo en los años 60. Siglo XX. Después de que EE. UU., Escandinavia, Canadá y Europa occidental sufrieron precipitaciones ácidas, nadie dudó de su efecto perjudicial sobre la biosfera.

Razones que conducen a la aparición de precipitación ácida.

Como resultado de reacciones químicas, estos elementos se convierten en ácidos, que caen al suelo con aguaceros o nieve. Los anhídridos, que provocan lluvias peligrosas, se liberan al aire debido a factores naturales y antropogénicos.

Se considera que la principal causa de la lluvia ácida es el NO ₂  y el SO ₂  (dióxido de nitrógeno, azufre) que se acumulan en la envoltura de aire del planeta.

Factores naturales

La lluvia ácida puede formarse bajo la influencia de procesos naturales que ocurren en la Tierra. Bajo la influencia de factores naturales, el 10-12% de los derivados del nitrógeno y de un cuarto a un tercio (varía en diferentes estaciones) de todos los compuestos que contienen azufre en el planeta se acumulan en la atmósfera.

Actividad volcánica

Durante las erupciones volcánicas, los derivados del azufre ingresan a la troposfera y, durante las erupciones poderosas, a la estratosfera.

Descomposición de compuestos que contienen nitrógeno.

La biomasa se descompone debido a la descomposición de plantas, animales e incendios forestales. Como resultado, anualmente se liberan al aire unas 12.000.000 de toneladas de óxidos de nitrógeno. Los incendios son tanto naturales como provocados.

La actividad de los microorganismos.

Cada año, las bacterias del suelo liberan  hasta 8.000.000 de toneladas de óxidos de nitrógeno a partir de NO ₃ . Un tercio de las emisiones de S a la atmósfera se atribuyen a la actividad de microorganismos que producen sulfuro de hidrógeno al reducir los sulfatos y descomponer la materia orgánica. Las bacterias de la clase Desulfovibrio, que viven en pantanos mal drenados, liberan H ₂  S (sulfuro de hidrógeno) en los pantanos y lo suministran a la troposfera.

Descargas de rayos

Durante los relámpagos en el aire, debido a la temperatura extremadamente alta, el nitrógeno y el oxígeno pasan a un estado de plasma, formando óxidos de nitrógeno. Cada año, las tormentas eléctricas liberan hasta 8 millones de toneladas de óxido de nitrógeno a la atmósfera.

Otras causas naturales

Este grupo incluye:

• desintegración de compuestos nitrogenados en la estratosfera y eliminación de la mezcla resultante de óxidos NO ₂  y NO en las capas superficiales;
• actividad de los océanos. A medida que el agua se evapora, las partículas de azufre ligadas se liberan de la sal marina. Los procesos de vida de los microorganismos suministran anualmente entre 2,5 y 12 millones de toneladas de óxidos de nitrógeno a la atmósfera. Las algas producen sulfuros de dimetilo.
• oxidación de amoniaco (NH ₃ ) en la atmósfera;

Las emisiones de las fuentes restantes son demasiado insignificantes como para tener un efecto apreciable sobre el cambio en la respuesta a las precipitaciones.

Factores antropogénicos

La lluvia ácida se debe con mayor frecuencia a la contaminación asociada con la actividad humana. Como resultado de las emisiones antropogénicas , se liberan más del 60-65% (65-75 millones de toneladas) de derivados del azufre, 37-50% (57 millones de toneladas) de compuestos que contienen nitrógeno y 100% de compuestos orgánicos volátiles (COV). dentro del Aire.

Emisiones industriales

Las empresas de refino de petróleo, metalúrgico y de ácido sulfúrico están por delante de otras industrias en términos de emisiones de compuestos de azufre. Las empresas industriales también son responsables de la entrada anual de 1 millón de toneladas de nitrógeno a la atmósfera terrestre.

Emisiones del vehículo

¿Por qué son peligrosos los humos de los coches? Suministran hasta un 35-40% de óxidos de nitrógeno a la troposfera. Durante la combustión de combustible diesel y gasolina, se forman contaminantes secundarios dañinos (ozono, ácido sulfúrico, formaldehído y nitrato de peroxiacetilo) en la capa superficial. Su presencia puede provocar lluvia ácida.

Empresas energéticas

Las empresas de energía son líderes en términos de emisiones de SO ₂ . La combustión de carbón en plantas de energía y fábricas libera el 70% de compuestos de azufre a la atmósfera. Durante la combustión, parte de la sustancia pasa a dióxido de azufre, parte se asienta en forma sólida en cenizas.

Durante la combustión a alta temperatura (t ^{0 por}  encima de 1000 ⁰ C) de petróleo, carbón, gas, se produce una reacción entre el oxígeno y el nitrógeno contenidos en el combustible, formando dióxido de NO ₂  y tetróxido de dinitrógeno N ₂ O ₄ .

Fertilizantes y plaguicidas utilizados en agricultura.

El uso excesivo de pesticidas y fertilizantes que contienen nitrógeno en la agricultura parece justificado, ya que mejora el crecimiento de los cultivos, pero de hecho conduce a la acumulación de sustancias nocivas en el suelo, algunas de las cuales se liberan al aire.

Otros factores dependientes de la actividad humana

La lluvia ácida cae debido a los siguientes factores antropogénicos.

• Uso de aerosoles que contienen cloro.
• Contaminación del aire por freones, como resultado de fugas de refrigeradores defectuosos.
• Emisión de metano en el cultivo de cereales.
• Los disolventes domésticos e industriales, la industria química, las gasolineras son fuentes de COV.

El mecanismo de su formación.

Siempre hay una pequeña cantidad de CO ₂  (dióxido de carbono) en la atmósfera . Cómo se forma la lluvia ácida: después de las emisiones de las empresas, el transporte y otras fuentes de contaminación de anhídridos (óxidos de nitrógeno y azufre), las sustancias nocivas se acumulan en el aire. El vapor de agua reacciona con ellos creando nubes venenosas. Cuanto mayor es la concentración de contaminantes en el aire, más peligrosa es la concentración de ácidos en la precipitación.

Composición de la lluvia ácida

Los principales elementos de la lluvia ácida son los ácidos sulfuroso, nitrogenado, sulfúrico, nítrico y el ozono, que aparece durante una tormenta. Con menos frecuencia, el cloro, el metano y los compuestos orgánicos volátiles son la causa de la precipitación tóxica. La composición depende de las emisiones nocivas que contaminan el aire en una región en particular. Los tipos de precipitación más comunes.

• Sedimentos sulfúricos. Se forma cuando el dióxido de azufre ingresa a la atmósfera.
• Precipitación de nitrógeno. El principal peligro es que cuando llega al suelo, la reacción química continúa, se forman nitritos y nitratos.
• Precipitación de sal. Se forma durante la combustión de la basura y las emisiones de las plantas, cuando el cloro entra al aire.

Posibles consecuencias de su pérdida

Por qué la lluvia ácida puede ser peligrosa. Causan daño o muerte a plantas, animales, saturan la tierra y el aire con toxinas. Como resultado de su precipitación, los minerales, los compuestos nutritivos se destruyen, el agua deja de ser apta para beber y para la vida. Los ecosistemas afectados tardan mucho en recuperarse. Se necesitan décadas para limpiar las áreas envenenadas.

Daño a la salud humana y animal.

Las consecuencias de la lluvia ácida para los animales y las personas: micropartículas de nitrógeno y sales de azufre presentes en el aire, provocando quemaduras de mucosas, ataques de asma, asma, bronquitis, enfermedades cardíacas. Estas partículas, al caer junto con la precipitación, pueden contener impurezas de metales pesados ​​(níquel, cadmio, plomo, mercurio), que provocan intoxicaciones y patologías.

Efectos sobre las plantas

• Por qué es peligrosa la lluvia ácida que cae sobre las plantas: el líquido provoca quemaduras, coloración amarillenta y caída del follaje. Interrumpió el curso de la fotosíntesis, evaporación de la humedad por las hojas.
• Los nutrientes que nutren las plantas se eliminan del suelo.
• Bajo la influencia de ácidos, los metales pesados ​​y el aluminio se disuelven en el suelo. Dichos compuestos son tóxicos para los representantes de la flora, causan la destrucción y muerte de las raíces, lo que lleva a la muerte de las plantas.

Oxidación de recursos hídricos

Hay 3 etapas de los efectos de la lluvia ácida en los cuerpos de agua.

• PH del agua <7. Con un aumento de la acidez, la cantidad de oxígeno en el depósito disminuye. Se produce anegamiento, mueren plantas acuáticas y camarones. Las algas verdes y marrones se están desarrollando activamente.
• pH 5,5. El plancton, que es la principal fuente de alimento para los organismos vivos, muere. Las bacterias del fondo que descomponen los desechos orgánicos desaparecen.
• pH 4.5. Mueren anfibios, peces e insectos acuáticos.

Impacto en el suelo

Se están produciendo procesos que conducen a un cambio en la composición de especies de microorganismos y al agotamiento de la capa fértil. Las consecuencias de las precipitaciones nocivas son la acidificación del suelo y la fijación de nitrógeno, haciéndolo inaccesible para las plantas.

Destrucción de materiales

La precipitación ácida conduce a la corrosión del metal. Las gotas de ácido, precipitadas por la lluvia sobre la superficie del material, provocan la oxidación de las estructuras metálicas. Las casas y los puntos de referencia hechos de piedra arenisca o piedra caliza se destruyen por reacción química con el ácido. Debido a las dañinas precipitaciones, Delfos, el Coliseo y los antiguos templos de Japón están siendo destruidos.

Implicaciones económicas

La lluvia ácida daña gravemente la economía. Los cultivos y el ganado sufren, provocando hambrunas en los países agrarios. Tenemos que gastar dinero en el tratamiento de las personas en la zona contaminada. Las pérdidas anuales en la costa este de los Estados Unidos por un desastre ambiental ascienden a 13 millones de dólares.

Otros problemas

Las consecuencias de la lluvia ácida son una disminución de la biomasa total de las plantas, la extinción de especies animales raras y una disminución del suministro de agua potable en la Tierra. Los alimentos están contaminados con metales pesados, lo que afecta negativamente a la salud humana.

La lucha contra la lluvia ácida en algunos países es inútil. Las nubes venenosas son transportadas por el viento a lo largo de miles de kilómetros. Por primera vez, la comunidad internacional discutió seriamente el problema de las precipitaciones peligrosas en la conferencia de la ONU en Estocolmo en 1972. En Rusia, se toman constantemente muestras de aire y agua en las estaciones meteorológicas para tomar medidas urgentes en caso de exceder la concentración máxima permitida. Una catástrofe global solo puede evitarse mediante la aplicación de medidas complejas y, lamentablemente, costosas.

Reducción de emisiones nocivas

La medida más eficaz es la reducción de las emisiones nocivas al aire y al agua en todos los países del mundo. Las empresas necesitan suministrar instalaciones de tratamiento y filtros modernos. En el futuro, abra solo instalaciones de producción respetuosas con el medio ambiente.

Transición a fuentes de energía alternativas

La sustitución del carbón, el gas y el petróleo por fuentes de energía alternativas supondrá una mejora significativa de la situación medioambiental. Las olas, los parques eólicos, los paneles solares son absolutamente seguros.

Usando autos verdes

En lugar de automóviles que funcionan con gasolina, ya puede comprar híbridos o automóviles eléctricos hoy. Tesla fabrica autos que funcionan con baterías.

Los autobuses deben sustituirse por trolebuses, tranvías y trenes eléctricos.

Otros métodos efectivos

• No queme residuos, sino plantas de reciclaje abiertas.
• Agua y suelo encalados. Este método se utiliza en Escandinavia. Se rocía álcali (CaCO ₃ ) desde helicópteros, lo que reduce la acidez del territorio.
• Plantar bosques, no talar. Crear «zonas sanitarias» de espacios verdes alrededor de las ciudades industriales, donde no habrá fábricas.
• Reducción del contenido de azufre en diferentes tipos de combustibles. Un proceso costoso que le permite extraer solo la mitad de la sustancia nociva.

Precauciones contra la precipitación ácida

Una vez que haya descubierto cuál es la razón de las consecuencias de la lluvia ácida y lo peligrosas que son, debe saber cómo protegerse. La precipitación venenosa suele ser inodoro e incoloro, por lo que sabiendo que alguna empresa de la región ha liberado sustancias nocivas, no debe salir de su casa sin un impermeable y un paraguas.

Predecir su pérdida

La lluvia ácida es un problema ambiental global de importancia planetaria. Causan daños irreparables al medio ambiente natural, la vida humana y las economías de todos los países. Los países con industrias desarrolladas son los que más han sufrido con ellos: Estados Unidos, Alemania, República Checa, Rusia, Países Bajos y muchos otros estados. Las tecnologías que reducen las emisiones nocivas se están introduciendo lentamente.

La única forma de reducir los efectos nocivos es predecir oportunamente el momento y el lugar de su aparición. Científicos de todo el mundo están desarrollando métodos que tienen en cuenta el área de emisiones de sustancias nocivas, el estado de la atmósfera, la velocidad y la dirección del viento.

Esta es una tarea difícil, ya que es imposible tener en cuenta todos los aspectos naturales. Todavía no ha sido posible crear un modelo matemático universal. Hasta que se establezcan límites estrictos para cada estado sobre la emisión de contaminantes a la atmósfera, el problema no se resolverá.