Experiencia de lluvia ácida

La lluvia ácida es una de las consecuencias de la contaminación atmosférica.
Se produce cuando las emisiones contaminantes de las fábricas, automóviles, calderas de calefacción, basurales a cielo abierto, fumigaciones aéreas y el gas metano que produce el ganado entran en contacto con la humedad de la atmósfera. Estas emisiones contienen óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre y trióxido de azufre, que al mezclarse con la humedad del aire se transforman en ácido sulfuroso, ácido nítrico y ácido sulfúrico.

Las ciudades más contaminadas del mundo según la Organización Mundial de la Salud son:

•  Al Jubail, Arabia Saudí

Esta ciudad ubicada sobre la costa saudí del Golfo Pérsico se convirtió en un complejo de plantas petroquímicas y otro gran número de centrales.

Riad, Arabia Saudí

En la capital de Arabia Saudí confluyen tres factores que afectan a la calidad del aire: las tormentas de arena, el tráfico y la contaminación industrial. Esas diminutas partículas, en conjunto, viajan a través de la ciudad, haciendo que sea muy peligroso respirar.

• Allahabad, India

Ubicada al norte de India, Allahabad se ve afectada por tormentas de arena, emisiones vehiculares, contaminación de plantas industriales y deforestación.

• Zabol, Irán

A pesar de que la mayoría de las ciudades con contaminación es por culpa de los combustibles fósiles o de biomasa, los habitantes de Zabol no tienen nada que ver con este tipo de aire. Esta ciudad del sureste de Irán sufre cada verano una tormenta de arena persistente que arrasa partículas nocivas.

• Gwalior, India

La densidad poblacional, el incremento del número de vehículos y las industria, son algunos de los factores que hacen que el aire sea peligroso hasta respirar en esta ciudad.

En estas imágenes podremos observar como quedan los materiales mencionados bajo la exposición a la lluvia ácida:


Metales:

                  

Vegetales:

Materiales de construcción:

En el laboratorio creamos una mezcla similar a la lluvia ácida, con el objetivo de observar cómo los efectos químicos de la misma afectan al material vegetal, metal y de construcción.

Vegetal:

Para observar como afectaba a los vegetales colocamos en un frasco cáscara de manzana. Llenamos hasta la mitad con azufre en polvo una cuchara de combustión a la cuál sometimos al fuego del mechero hasta que creó una llama azul. Inmediatamente colocamos la cuchara de combustión en el frasco y lo tapamos con papel aluminio. Una vez que el interior del frasco quedó lleno de humo retiramos la cuchara y colocamos agua destilada rápidamente para evitar que el humo salga. 

Retiramos la cáscara y la pusimos en una caja de Petri.  Pudimos observar que cambió su color y consistencia quedando mucho más blanda. 

 Gracias a esa experiencia pudimos comprobar que: "Una vez que el agua se filtra en la tierra, los ácidos destruyen los minerales que traen en su contenido como el magnesio, calcio y potasio, evitando que las plantas y toda la vegetación; pueda nutrirse de ellos, por lo que la lluvia ácida va afectando de manera indirecta a la vegetación." 

 (Lluvia ácida, Cuidemos el Ambiente. http://cuidemoslavidadelmundo.blogspot.com/2018/10/lluvia-acida.html )

Metales:

Para observar lo que  le sucede a los metales cuando entran en contacto con la lluvia ácida, colocamos la misma solución (ácido sulfúrico) utilizada en la experiencia de la manzana en un tubo de ensayo e introducimos un trozo de la cinta de magnesio.

 De ese tubo tomamos el Ph que nos dió 4 siendo que el valor de Ph que tiene la lluvia ácida es de 4-4,5. 

Observamos que el metal se corroe con más velocidad quedando negro.

Material de construcción:

Para observar como daña la lluvia ácida a los materiales de construcción colocamos un trozo de cemento, otro de ladrillo y una piedra en un frasco a los cuales los cubrimos con ácido acético (C2H4O2) que tiene un Ph de 3. 
En otro frasco colocamos cemento y lo cubrimos con la solución de ácido sulfúrico. 

Al pasar los días pudimos observar que el trozo de cemento sumergido en ácido acético se deshacía y el ladrillo había perdido color. Mientras que el trozo de cemento sumergido en  la solución de ácido sulfúrico (H2SO4) quedó de color negro y se desgranaba mínimamente.

Luego de las experiencias pudimos determinar que los materiales de construcción se erosionan rápidamente a causa de la lluvia ácida por lo que necesitan que se les practique un tratamiento para su mantenimiento.

 Materiales de construcción en ácido acético:

Cemento en ácido sulfúrico:

En conclusión, teniendo en cuenta que en todo el mundo está presente en mayor o menor medida la luvia ácida en nuestra ciudad podría manifestarse si no se controla el manejo de los residuos y uso de calderas, debido a que se producen constantemente gases contaminantes con los aserraderos, quema de basura y gases que emanan los automóviles. 

Contaminación

La contaminación es la introducción de un agente contaminante, que puede ser líquido, sólido o gaseoso, y que por sus características químicas, cuando se adentra en un medio natural, causa su inestabilidad y daña el funcionamiento del ecosistema.

Pueden ser:

• No degradables

Son los que no se degradan con el tiempo. Generalmente, su grado de contaminación es constantes y general un gran perjuicio para el medio ambiente.

• De degradación lenta

 Producen un alto grado de contaminación concentrada durante un periodo extenso, de años consecutivos, luego del cual decae.

• Biodegradables

Son los que son capaces de ser descompuestos naturalmente por las condiciones naturales y esto es producido por la acción de agentes biológicos vegetales u animales.

Hay diferentes tipos de contaminación como:

• Contaminación atmosférica

Se trata de la contaminación que conllevan ciertos procesos naturales, como por ejemplo las erupciones volcánicas, o la utilización de recursos no renovables como del petróleo. Estos causan peligro latente para los seres vivos que habitan la Tierra.

• Contaminación acuática

Se deben a la presencia de agentes contaminantes que afectan los ríos, mares y lagos. Estos no pueden absorberlos ni tampoco se puede revertir el proceso de contaminación para reciclar su mantener el equilibrio. Generalmente es la actividad del ser humano, su irresponsabilidad con respecto al medio ambiente, que a través de vertidos de gran toxicidad, fertilizantes, desechos, basura y combustibles fósiles la que produce este tipo de contaminación. Sin embargo también el origen puede ser producido por procesos naturales como ser la descomposición de materias orgánicas y minerales.

• Contaminación del suelo

Se trata de la presencia de sustancias químicas contaminantes que afectan directamente a la corteza terrestre, y estas producen el efecto de impedir el desarrollo del equilibrio natural. En la actualidad la explotación de los recursos naturales de la tierra están produciendo que las condiciones naturales se alteren de modo tal que cambia la constitución de los elementos de los ecosistemas. Por ejemplo añadiendo agua a la explotación de extensiones inmensas de cultivo se produce la alteración de fauna y flora. O bien la minería que termina produciendo la desertificación de las áreas, estas resultan luego ser improductivas o inhabitables.

• Contaminación acústica

esta se refiere a la presencia de niveles de frecuencia sonora que alteran las condiciones en las cuales se desarrollan los seres vivos de una zona natural, generalmente producido por el ser humano por la intromisión de vehículos, instalación de grandes industrias, trenes y transportes masivos. En otros casos esto es un efecto producido con intencionalidad por el humano, como técnica de pesca por ejemplo.

• Contaminación radioactiva

Se trata de la contaminación producto de los accidentes o actividades nucleares o mineras. Es la presencia de elementos que pueden afectar tanto al suelo, como al aire o contaminando los cursos de agua lindantes. Si bien generalmente son efectos laterales, son irreversibles.

• Contaminación térmica

Es la influencia que generan sustancias residuales que llevan al aumento de la temperatura de una zona natural. Este problema es actual y globalizado, afecta al mundo entero debido a la producción industrial irresponsable y a gran escala mundial.

Contaminación del aire

La contaminación del aire es la presencia de productos químicos o compuestos en el aire que normalmente no están presentes y que reducen la calidad del aire o causan cambios perjudiciales en la calidad de vida que van dejando secuelas no solo en el ambiente sino también en todos sus habitantes, seres humanos; flora y fauna igualmente.

Causas de la contaminación del aire

La contaminación del aire es uno de los problemas ambientales más serios a los que enfrenta nuestra civilización actual. La mayoría de las veces, es  causada por actividades humanas como la minería, la construcción,el transporte, o el trabajo industrial, pero también se produce por la agricultura que tras años y años de usar pesticidas ha acabado provocando que se produzca esa contaminación del aire. También los procesos naturales como erupciones volcánicas e incendios forestales que pueden contaminar el aire.

• Industria química

Los productos de las diferentes industrias van asumiendo su trabajo con una buena cantidad de procesos químicos, los cuales agregan elementos contaminantes en torno a la toxicidad del ambiente que varían en cuanto a rango de peligrosidad.
El mal funcionamiento de las plantas industriales también provocan catástrofes ambientales.

• Combustibles fósiles

Una de las máximas fuentes contaminantes del aire, son los combustibles fósiles como los que producen  los automóviles por su combustible; el cual va emitiendo dióxido de carbono que va ascendiendo hasta la capa atmosférica.
Las fuentes de energía y la emisión de combustibles fósiles no solo tienen descarga desde los automóviles; sino también desde las fábricas y plantas de energía eléctrica.

• Chimeneas industriales

Hay dos tipos de contaminación que existen cuando se habla de la industria. El primer tipo contaminante es el provocado por la emisión del humo de hornos y máquinas industriales.  Aunque este tipo de contaminante se ha reducido notoriamente dado el reemplazo del carbón y el petróleo por la energía eléctrica.
El segundo tipo contaminante se asocia al mal control de sus combustibles emanados, guiándose hacia la exacerbación de los problemas atmosféricos y con ello de la vitalidad de todos los seres vivos.

• Quema de basura

Los basurales que están a cielo abierto, generan una gran dimensión de contaminación del aire que repercute en el planeta con el paso del tiempo.

• CFC

Los clorofluorocarbonos son sustancias emitidas por empresas creadoras de refrigerantes; aerosoles y también otras aplicaciones similares que ha tenido lugar desde hace varios años atrás.
Luego se descubrió que el uso constante de los CFC generan muchos efectos tóxicos para la capa de ozono.

• Actividades agrícolas

Se utilizan fertilizantes en los trabajos agrícolas, que provocan la liberación de gases que contaminan el aire. En muchas zonas se produce deforestación a consecuencia de estas actividades, que también perjudica al aire.

• Extracciones mineras

Este tipo de actividades implican la deforestación de las zonas en las que se va a operar. 
Las explosiones que se realizan para la extracción de minerales provoca que se lancen a la atmósfera grandes cantidades de gases que provocan gran contaminación.

• Contaminación del aire doméstico

 Actividades como freír comida, fumar tabaco o utilizar aerosoles provocan una alta contaminación del aire, dentro y fuera del hogar.

Mal uso de la electricidad

Las plantas electrificadoras ponen en marcha procesos químicos para convertir y reconducir la electricidad a los lugares de destino, y es ahí cuando liberan enormes cantidades de gases al ambiente. Una de las opciones existentes para mitigar esta situación es la energía solar.

Consecuencias de la contaminación del aire

• Efecto Smog

Es un fenómeno generado por el aire que ha sido contaminado, conformando la inversión de la temperatura natural del planeta.

Las altas presiones van creando una alta barrera, de forma que el aire frío se quede atrapado en las capas como baja temperatura, mientras que las altas capas van llenándose de una temperatura muchísimo más alta debido a la cercanía con los rayos UV.

De este modo el efecto smog es un compuesto lleno de gases tóxicos y polen que van inhalando todos los habitantes; en especial las personas alérgicas y van teniendo muchas consecuencias negativas para sus pulmones, especialmente.

• Lesiones en piel

El contacto directo hacia los gases contaminantes incrementa el riesgo de aparición de cáncer de piel. No solo se trata del contacto con los gases contaminantes, sino que también hace parte de la inducción de los gases hacia el calentamiento global, provocando mayor incidencia de los rayos solares sobre la piel y con ello, más daños progresivos hacia el cáncer.

• Salud respiratoria

Se puede determinar que el aire contaminado influye de forma directa en la función pulmonar para el proceso respiratorio. Siendo un gran factor predisponente para los ataques cardíacos, enfermedades como el cáncer pulmonar entre otras enfermedades producto del humo, como el EPOC.

• Efecto invernadero

El efecto invernadero es un fenómeno por el cuál los gases retienen parte de la energía emitida por el suelo tras haber sido calentado por la radiación solar, hace posible la vida en nuestro planeta permitiendo mantener una temperatura adecuada para los seres vivos.

• Lluvia ácida

La lluvia ácida es una de las consecuencias de la contaminación atmosférica.

 Se produce cuando las emisiones contaminantes de las fábricas, automóviles, calderas de calefacción, basurales a cielo abierto, fumigaciones aéreas y el gas metano que produce el ganado entran en contacto con la humedad de la atmósfera.

• Extinción de especies animales

En las zonas en las que se lanzan muchos compuestos al aire los animales peligran más. Las especies que ya de por si requieren un cuidado específico pueden no tolerar bien esta contaminación y terminar muriendo por problemas respiratorios.

Salud de la atmósfera y lluvia ácida

 Las actividades humanas que afectan la salud de la atmósfera son fundamentalmente las industriales y la quema de combustibles fósiles que a gran escala están cambiando la composición química  de la atmósfera. 
  Estos cambios se pueden clasificar en tres tipos dependiendo de su impacto: 

• Destrucción de componentes que protegen a los organismos vivos:

La destrucción de la capa de ozono situada en la estratosfera debido a las emisiones de CFC (gases utilizados en circuitos de refrigeración). 
 La capa de ozono absorbe una parte importante de la radiación ultravioleta procedente del sol. El adelgazamiento de la capa de ozono provoca que llegue una mayor cantidad de radiación ultravioleta a la superficie terrestre, que tiene efectos nocivos sobre los seres vivos. Los gases emitidos en el pasado aún permanecerán bastantes años en la estratosfera.

• Emisiones de gases y partículas perjudiciales para la salud: 

La emisión de gases reactivos (óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, monóxido de carbono, amoniaco, compuestos orgánicos volátiles) y aerosoles (partículas sólidas o líquidas, por ejemplo nitratos y sulfatos) que afectan a la calidad del aire. La presencia de concentraciones altas de estos compuestos en las proximidades de los focos emisores puede tener efectos nocivos sobre la salud de las personas, y de otros seres vivos.

• Emisiones de gases y partículas que alteran el equilibrio radiactivo de la Tierra y por lo tanto alteran el clima:

La emisión de gases de calentamiento global. La temperatura promedio en la superficie de la Tierra viene determinada por el equilibrio entre la radiación solar absorbida por la superficie terrestre y la radiación infrarroja emitida al espacio. Los gases de efecto invernadero de la atmósfera dificultan la salida de la radiación infrarroja al espacio. En ausencia de gases de efecto invernadero en la atmósfera, la temperatura media del planeta sería mucho más fría: de unos veinte grados centígrados bajo cero, en lugar de los quince grados sobre cero actuales.

Lluvia ácida

La lluvia ácida es una de las consecuencias de la contaminación atmosférica.
 Se produce cuando las emisiones contaminantes de las fábricas, automóviles, calderas de calefacción, basurales a cielo abierto, fumigaciones aéreas y el gas metano que produce el ganado entran en contacto con la humedad de la atmósfera.
Las fórmulas de los componentes primarios de la lluvia ácida, es decir sus precursores, son los siguientes:

• Agua de la humedad ambiental: H2O
• Óxidos de azufre: se emiten al quemar combustibles de baja calidad, que contienen azufre, en general son carbones o fracciones pesadas del petróleo.
• Óxidos de nitrógeno: NOx  se producen en todas las reacciones de combustión, por reacción del oxígeno y nitrógeno del aire a temperaturas elevadas.
• Dióxido de azufre: SO2 es un contaminante primario que se produce en la combustión de carbón y petróleo que contienen azufre. También se produce en la refinación de ciertos minerales que son sulfuros.
• Trióxido de azufre: SO3 se forma en la atmósfera en pequeñas cantidades debido a la reacción entre el SO2 y el oxígeno; algunas macro partículas del aire catalizan esta reacción.

Las fórmulas de los ácidos resultantes de la mezcla anterior que acidifican la humedad formando la lluvia ácida en sí son las siguientes:

• Ácido sulfúrico: H2SO4
• Ácido sulfuroso: H2SO3
• Ácido nítrico: HNO3

El agua de lluvia tiene un nivel de PH que ronda los 5,6. Es ligeramente ácida debido a la presencia de dióxido de carbono atmosférico, pero en muchas ocasiones puede llegar a tener un PH 3, igual al del vinagre.

Efectos y las consecuencias de la lluvia ácida

• Acidificación de las aguas terrestres, como ríos, lagos, mares y océanos. La lluvia ácida provoca que el pH de los lagos y ríos tengan un nivel de pH inferior a  6. Por lo tanto se producen daños graves en la vida acuática y en la terrestre, al no poder beber de estas aguas ni alimentarse de los peces y otros animales que habitan en ellas. Las especies más afectadas por la acidificación acuática son  los camarones, caracoles y mejillones.
  

• Aumenta la acidez de los suelos, y origina cambios en la composición de los mismos, produciéndose la lixiviación de importantes nutrientes para las plantas e  infiltrando metales tóxicos, tales como el cadmio, níquel, manganeso, plomo, mercurio, que de esta forma se introducen también en las corrientes de agua.
  
• Las construcciones históricas, que se hicieron con piedra caliza, experimentan también los efectos de la lluvia ácida. La piedra al entrar en contacto con la lluvia ácida, reacciona y se transforma en yeso. También los materiales metálicos se corroen a mucha mayor velocidad.
  

• Los ácidos que contienen sulfato en estas precipitaciones provocan un aumento del efecto invernadero. Aunque pueden ser cantidades de sulfato pequeñas, estas al entrar en contacto con ciertos componentes presentes en zonas pantanosas, incrementando la producción de gas metano llevada a cabo por lo metanógenos, los microorganismos que los producen de forma natural.
  
• Produce daños importantes en la vegetación, en zonas forestales, selváticas, etc. La consecuencia directa de esto es que los vegetales padecen estrés y deficiencia de nutrientes que las hace enfermar, más vulnerables a contraer plagas e incluso morir. Dónde esto sucede, hay menos vegetación, menos hábitat y alimento para animales y personas.
  
• Los contaminantes que forman la lluvia ácida interactuan en la atmósfera para formar contaminantes atmosféricos. Las micro partículas que pueden ser transportadas a largas distancias por los vientos, estas partículas que flotan en el aire las podemos respirar, como el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno,  llegan a nuestros pulmones y nuestro torrente sanguíneo. Puede causar y agravar las enfermedades respiratorias, causa de otras enfermedades graves como enfermedades respiratorias. Por ejemplo: el asma o la bronquitis crónica.
  

Cómo reducir las lluvias ácidas

• Reducir al máximo los niveles de azufre y nitrógeno en las emisiones de las fábricas, calefacciones, vehículos, etc. Utilizando nuevas tecnologías que ayuden a controlar estas emisiones y usando cada vez más las energías renovables.
  
• Reducir el consumo de electricidad en el hogar.
  
• Reducir el uso de sustancias químicas en los cultivos.
  
• Añadir compuestos alcalinos en estanques, lagos y ríos para equilibrar el pH.
  
• Plantar árboles.
  
• Reducir el consumo de los combustibles fósiles.
  
• Impulsar el transporte eléctrico.
  
• Introducir el convertidor catalítico de tres vías a los automóviles.
  
• Impulsar el uso de gas natural, en diversas industrias.