L'acidificació del medi ambient

Un dels efectes que té la contaminació atmosfèrica és l'acidificació del medi ambient. Aquesta podria definir-se com "la pèrdua de la capacitat neutralitzadora del sòl i de l'aigua, com a conseqüència del retorn a la superfície de la terra, en forma d'àcids, dels òxids de sofre i nitrogen descarregats a l'atmosfera".
 
Les emissions de diòxid de sofre i òxids de nitrogen, que s'emeten a l'atmosfera per mitjà de fonts naturals i antropogèniques, reaccionen amb radicals hidroxils i vapor d'aigua de l'atmosfera per a convertir-se en àcid sulfúric i nítric, respectivament, els quals dissolts en les gotes d'aigua existents en l'atmosfera poden tornar a la superfície terrestre per mitjà de precipitacions, originant la pluja àcida.
 
També hi ha una fracció d'aquests òxids que retornen a la superfície terrestre en forma de gasos o aerosols, fenomen denominat deposició seca. Aquest fenomen és predominant prop de les fonts de deposició, i arriba a donar-se a alguns centenars de quilòmetres del focus, en funció de les condicions de dispersió.
 
El terme pluja àcida té el seu origen en uns estudis atmosfèrics realitzats a Anglaterra al segle XIX, però actualment cabria denominar-la deposició àcida, ja que la precipitació d'aquest àcids dissolts pot presentar-se en forma líquida (aigua), sòlida (neu), o fins i tot com boira, aquesta última tan efectiva en la seua capacitat de destrucció com ho és la deposició líquida.
 
L'aigua de pluja en condicions normals presenta un pH de 5,6. El seu caràcter lleugerament àcid és a causa de la combinació de l'aigua amb el diòxid de carboni present en l'aire.
 
La pluja que presenta en dissolució els ions provinents dels àcids tindrà un pH inferior a 5,6 i allí on es deposite donarà lloc a una sèrie de canvis que alteraran les característiques químiques del medi, rebaixant el pH de sòls i aigües superficials amb diverses conseqüències per als ecosistemes.
 
El procés d'acidificació es veu influït per un gran nombre de factors que fan que els efectes siguen variables d'unes zones a altres; entre aquests cal destacar la sensibilitat dels sòls i de les aigües a l'acidesa, com també el grau de concentració de molècules contaminants.
 
L'acidificació del medi ambient és un clar exemple de com s'interrelacionen els distints factors ambientals com són l'atmosfera, sòl, aigua i els éssers vius, i de com la contaminació atmosfèrica afecta de manera directa i indirecta els ecosistemes en general.
 
Els principals agents causants de l'acidificació són el diòxid de sofre (SO2) i els òxids de nitrogen (NOx), i en menor proporció l'amoníac (NH3).
 
Les fonts naturals d'emissió d'aquests compostos contaminants estan distribuïdes per tot el planeta i contribueixen en diferent grau atenent a les característiques de cada lloc. Les erupcions volcàniques, incendis naturals, rellamps i diferents processos microbians contribueixen a l'aport de diòxid de sofre i òxids de nitrogen a l'atmosfera.
 
Les fonts antropogèniques més importants són les emissions de diòxid de sofre i òxids de nitrogen que provenen de la utilització de combustibles fòssils en gran quantitat d'activitats industrials i en el transport.
 


A Europa, més del 70% de les emissions atmosfèriques de SO2 provenen de la combustió de carbó en les centrals elèctriques, i els vehicles de motor són els generadors del 50% de les emissions atmosfèriques de NOx
 
Emissions atmosfèriques
 
També l'amoníac (NH3), generat a partir de la descomposició de matèria orgànica en zones amb explotacions ramaderes intensives, pot actuar com a agent acidificant, per la seua conversió a àcid nítric.
 
Formació de la pluja àcida
 
El procés d'acidificació, també denominat "pluja àcida", s'origina quan el sofre, que es troben en estat elemental en els combustibles fòssils, i el nitrogen, present en l'aire i en combustibles, són alliberats a l'atmosfera després de processos de combustió, en forma d'òxids de nitrogen (NOx) i diòxid de sofre (SO2). Aquests òxids poden ser transportats a grans distàncies dels seus focus d'origen.
 
Durant la seua permanència en l'aire poden patir un procés d'oxidació que dóna lloc a la formació d'àcid sulfúric (H2SO4) i àcid nítric (HNO3). Aquests àcids es dissolen en les gotes d'aigua existents en núvols, i poden tornar a la superfície terrestre per mitjà de les precipitacions.
 
La formació de la pluja àcida és causada per la reacció indicada a continuació:
 
1. La descomposició fotoquímica de l'ozó en la troposfera origina la formació d'oxigen diatòmic i un àtom lliure d'oxigen.
 
hv + O3 --> O2 + O
 
2. L'àtom lliure d'oxigen es combina amb una molècula d'aigua i origina dos radicals hidroxil
 
O + H2O --> 2 × OH
3. El radical hidroxil és molt actiu i reacciona d'una banda amb els òxids de nitrogen donant lloc a l'àcid nítric (*), que es dissol en els núvols.

   D'altra banda reacciona amb els òxids de sofre originant l'àcid sulfúric (**) el qual s'incorpora en part als núvols, mentre que una altra fracció es condensa formant gotes i depositant-se en el sòl.
 
(*)     OH + NO2 --> HNO3 (àcid nítric)
(**)    OH + SO2 + O2 --> × O2H + SO3
         SO3 + H2O -->H2SO4 (àcid sulfúric)
 
Efectes l'acidificació del medi
 
La pluja àcida no sols es localitza en pròximes zones dels focus d'emissió dels contaminants, sinó que pot manifestar-se a milers de quilòmetres del focus de contaminació.
 
És un fenomen que produeix canvis en els ecosistemes de manera global, modificant les característiques químiques i acidificant sòls i aigües superficials, com també afectant els éssers vius i béns materials existents en la superfície terrestre.
 
 
L'acidificació de les aigües continentals té efectes molt greus sobre els ecosistemes aquàtics. S'ha demostrat que la major part d'organismes integrants d'ecosistemes d'aigua dolça són sensibles a l'acidificació, i es produeixen alteracions en tots els nivells tròfics.
 
Un altre efecte important que té l'acidificació de rius i llacs és l'increment del contingut d'ions metàl·lics, com l'ió alumini, dissolts en l'aigua. Determinades espècies de peixos i amfibis presenten una elevada sensibilitat a aquesta acidificació.
 
La disminució del pH en les aigües varia la composició química d'aquestes, ja que s'alliberen a l'aigua ions de metalls pesants que a pH superior es trobaven immobilitzats en formes insolubles. L'ió alumini és molt tòxic per a la major part dels organismes, i a elevades concentracions pot causar la mort de gran part dels organismes existents en llacs acidificats.
 
Altres metalls pesants com ara el cadmi, zinc i plom tenen igualment una major facilitat per a dissoldre's, per la qual cosa són més accessibles per als animals i plantes aquàtiques, causant de la mateixa manera efectes nocius en els ecosistemes.
 
 

El grau de sensibilitat a l'acidificació pot variar molt àmpliament d'unes zones a altres depenent. L'acidificació d'aigües superficials per vessament i de sòls dependrà de diferents factors com la grossària de la capa d'humus, de la consistència del substrat, com també del tipus de roques i sòl.
Imagen 2

Un altre dels efectes importants de l'acidificació dels sòls és la pèrdua per lixiviació de determinats cations metàl·lics de caràcter bàsic, com ara el calci, magnesi i potassi. La dita pèrdua afecta la vegetació i a la composició dels aqüífers de la zona, els quals poden rebre aquests cations a través dels processos de lixiviació.
 
A Europa, les altes deposicions de compostos de sofre i nitrogen han produït greus danys sobre àmplies àrees de sòl i boscos.
 
El dany als boscos probablement ha sigut causat per l'acció combinada d'àcids i metalls en el sòl i per les altes concentracions de SO2 presents en l'aire d'aquestes zones. La combinació d'un baix pH en l'aigua del sòl unida a la presència de metalls, principalment alumini, produeix una sèrie de conseqüències en la vegetació com són les indicades a continuació.
 
Imagen 3
  • Danys en les arrels dels arbres, les micorizes simbionts existents en les arrels són sensibles a aquesta acidificació.
  • Disminució del creixement.
  • Debilitament de la planta, cada vegada més sensible a les malalties, a la deficiència hídrica i a l'atac d'insectes.
  • En casos de concentració molt alta de contaminants es produeix decoloració en fulles i defoliació 

A més de les conseqüències sobre el medi ambient, cada vegada es presta més atenció als efectes que la pluja àcida produeix sobre el patrimoni històric i cultural.
 
L'acció dels contaminants atmosfèrics sobre els materials pot manifestar-se per la sedimentació d'aquests elements sobre la superfície dels materials, deteriorant el seu aspecte extern, o per atac químic en reaccionar el contaminant amb el material. 
 
 
 
 
En el cas de la pluja àcida, el major efecte el té l'atac àcid sobre construccions calcàries. La deposició d'aquests àcids al llarg del temps i l'acció combinada amb l'aigua que precipita provoca la dissolució en l'aigua dels carbonats d'aquestes construccions calcàries.
 
Això ha provocat la destrucció, amb el pas dels anys, d'importants objectes i monuments d'elevat valor historicoartístic.
 
Imagen 4