Química atmosférica
Química atmosférica
Todas estas preguntas se tomaron en cuenta en un programa relativo al asesoramiento a nivel internacional sobre la precipitación de sustancias ácidas, realizado en 1980.
La lluvia ácida es consecuencia directa de la naturaleza que, por sí misma, limpia la atmósfera. Las pequeñas gotas de agua que continuamente forman las nubes, capturan las partículas suspendidas y los gases solubles que se encuentran en trazas.
Cuando el agua de las nubes se precipita, lava las impurezas de la atmósfera, pero no se eliminan todos los gases en trazas por la precipitación, así que el bióxido de azufre (S02) y los óxidos de nitrógeno emitidos a la atmósfera se convierten químicamente y, por último, se incorporan a las gotitas de las nubes en forma de ácidos sulfúrico y nítrico.
Los procesos que convierten los gases en ácidos y los lavan desde la atmósfera, comenzaron a operar mucho antes de que los seres humanos iniciaran la quema de grandes cantidades de combustibles fósiles, ya que los compuestos de azufre y nitrógeno también se liberan mediante procesos naturales como el vulcanismo y la actividad de las bacterias del suelo. Sin embargo, las actividades humanas han hecho que estas reacciones se acentúen.
Estas reacciones se inician por la luz del Sol y dependen de la abundante fuente de oxígeno y agua de la atmósfera. El ciclo de reacciones se efectúa en la troposfera a una altura de 10 ó 12 kilómetros. Comienza cuando un fotón de luz afecta a una molécula de ozono (03) que puede haberse formado en la troposfera por la acción de los contaminantes, que contienen nitrógeno y carbono.
De ello, resulta una molécula de oxígeno (02) y un átomo de oxígeno solitario altamente reactivo, el cual se combina con una molécula de agua (H2O) para formar dos radicales hidroxilos (HO).
Esta especie escasa, pero activa, transforma el bióxido de nitrógeno (NO2) en ácido nítrico (HNO 3) e inicia las reacciones que transforman el bióxido de azufre en ácido sulfúrico (H 2SO4).
La concentración del radical hidroxilo en la atmósfera es menor de una parte por trillón, pero es prácticamente inagotable, ya que varios de los procesos de oxidación que activa lo regeneran.
Por ejemplo, un subproducto de la oxidación inicial de bióxido de azufre es el radical hidroperoxilo (HO2), el cual reacciona con óxido nítrico (NO) para producir bióxido de nitrógeno y un nuevo radical hidroxilo.
En efecto, cada radical hidroxilo puede oxidar miles de moléculas que contengan azufre; como resultado, la cantidad de contaminantes en el aire determina cuánto ácido se producirá. Los ácidos nítrico y sulfúrico, formados a partir de los contaminantes gaseosos, llegan con facilidad a las nubes aunque también se forma parte del ácido sulfúrico directamente en las gotitas de las nubes a partir del bióxido de azufre disuelto y del agua oxigenada.
El ácido sulfúrico, formado por las reacciones en la fase gaseosa, se condensa para formar pequeñas gotas microscópica de aproximadamente 0.1 a 2 micras de diámetro, o sea, una millonésima de metro, las cuales son un componente de la neblina en la época de verano en Estados Unidos.
Parte de estas partículas de sulfato se depositan en el suelo mediante un proceso conocido como depósito en seco. El depósito en seco también se refiere a la captura que hace la vegetación de gas bióxido de azufre. La mayoría deellos, sin embargo, se incorporan en las nubes.
La humedad se condensa sobre un núcleo de condensación; las partículas de sulfato son núcleos de condensación ideal. Los núcleos crecen en las gotas de las nubes que contienen ácido sulfúrico diluido.
Los ácidos sulfúrico y nítrico en las gotitas de la s nubes pueden dar lugar a un pH extremadamente bajo. En Estados Unidos el agua que se colecta cerca de la base de las nubes durante el verano, tiene un pH aproximadamente 3.6; pero pueden darse valores tan bajos como de 2.6. En el área de Los Ángeles, se ha detectado que el pH de la neblina baja hasta 2.0 o sea, un pH igual al del jugo de un limón.
Aunque no se llega a comprender del todo el proceso de acidificación de un lago, no queda duda alguna de que esto puede suceder; en áreas donde los suelos son pobres en minerales que se intemperizan y el depósito del ácido es alto, los lagos se han acidificado. Se cuenta con datos sobre todo en varios cientos de lagos en Wisconsin y Nueva York. Asimismo, se sabe del efecto de la lluvia ácida sobre los bosques.
Desde 1980, varios bosques en Estados Unidos y algunas partes de Europa han sufrido una pérdida drástica en su vitalidad, que no se relaciona con otras causas conocidas como insectos, enfermedades o envenenamiento directo por algún contaminante específico del aire o del agua. Los informes más espectaculares se han recabado en Alemania, donde los científicos han determinado muertes del bosque. Parece que en Estados Unidos esto también empieza a ser un problema.
La disminución de los bosques de coníferas en altas elevaciones ha sido muy grave, porque en algunos lugares situados por encima de los 850 metros se ha visto que más del 50% de los abetos rojos han muerto durante los últimos 25 años.
Por otra parte, el ozono puede tener alguna acción sobre los árboles y los hace más vulnerables al daño por heladas. Esto se observó cuando, al proteger las ramas de los árboles de un ambiente con ozono, se presentaron cambios bioquímicos que sugieren que el ozono debilita el árbol al alterar la membrana celular de las hojas.
El papel que desempeña la lluvia ácida en este aspecto, todavía no ha sido bien investigado, pero se piensa que también puede afectar.
Aunque existen algunas incertidumbres sobre el papel de la lluvia ácida en la disminución de los bosques, y sobre sus efectos en el suelo y en el agua, no dejan duda sobre la necesidad de reducir la carga ambiental de compuestos de azufre y nitrógeno y, por lo tanto, disminuir la acidez de la precipitación.
La forma de controlar los contaminantes que causan la lluvia ácida sería quemar menos combustible fósil empleado en el transporte para generar energía.
La capacidad hidroeléctrica se limita por la falta de sitios apropiados; la fuerza nuclear está detenida por problemas económicos y por una crisis en la confianza del público sobre su seguridad. Entonces, la clave para controlar la lluvia ácida debe ser reducir la emisión de las plantas generadoras de energía propulsadas por combustibles fósiles o plantas que utilicen carbón.
