domingo, 8 de mayo de 2016

Lluvia ácida, un problema ambiental

 Universidad Nacional Autónoma de México
Colegio de Ciencias y Humanidades
Plantel Azcapotzalco
Integrantes del equipo:
Lujano Flores Oscar Ivan
Meza Cevallos Mauricio
Morales Lopez Nallely
Orozco Sotelo Brayan Efrain
Perez Vazquez Miguel Uriel
Rojas Moreno Yessica
Rosales Garcia Ricardo Bryan
Valle Hernandez Axel Eduardo
Zermeño Franco Berenice


 Elaborado por: Ricardo Bryan Rosales Gracia
Profesora: Susana Huerta.
Grupo: 415
¿Qué es la lluvia ácida?

Es una forma de contaminación atmosférica que actualmente es objeto de gran controversia debido a los extensos daños medioambientales que se le han atribuido. Se forma cuando los óxidos de azufre y nitrógeno se combinan con la humedad atmosférica para formar ácido sulfúrico y nítrico, que pueden ser arrastrados a grandes distancias de su lugar de origen antes de depositarse en forma de lluvia. Adopta también a veces la forma de nieve o niebla, o precipitarse en forma sólida.
Fue descrita por vez primera en 1872 por un químico inglés y sigue siendo uno de los problemas más difíciles de resolver del mundo industrializado. Lo que a la humanidad le ha costado siglos construir y a la naturaleza milenio de evolución, se está degradando y destruyendo en cuestión de pocos años.
La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida.
Los contaminantes atmosféricos primarios que dan origen a la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, siendo trasladados por los vientos cientos o miles de kilómetros antes de precipitar en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve, niebla o neblina. Cuando la precipitación se produce, puede provocar importantes deterioros en el ambiente.
La lluvia normalmente presenta un pH de aproximadamente 5.65 (ligeramente ácido), debido a la presencia del COatmosférico, que forma ácido carbónico, H2CO3. Se considera lluvia ácida si presenta un pH menor que 5 y puede alcanzar el pH del vinagre (pH 3). Estos valores de pH se alcanzan por la presencia de ácidos como el ácido sulfúrico, H2SO4, y el ácido nítrico, HNO3. Estos ácidos se forman a partir del dióxido de azufre, SO2, y el monóxido de nitrógeno que se convierten en ácidos.
Los hidrocarburos y el carbón usados como fuente de energía, en grandes cantidades, pueden también producir óxidos de azufre y nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo.

DONDE SE ORIGINA LA LLUVIA ÁCIDA

La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con el óxido de nitrógeno y el dióxido de azufre emitido por fábricas, central eléctrico y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida. 

Los contaminantes atmosféricos primarios que dan origen a la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, trasladándolos los vientos cientos o miles de kilómetros antes de precipitar en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve o niebla. Cuando la precipitación se produce, puede provocar importantes deterioros en el ambiente. 

La lluvia normalmente presenta un pH de aproximadamente 5.65 (ligeramente ácido) debido a la presencia del CO2 atmosférico, que forma ácido carbónico, H2CO3. Se considera lluvia ácida si presenta un pH de menos de 5 y puede alcanzar el pH del vinagre (pH 3). Estos valores de pH se alcanzan por la presencia de ácidos como el ácido sulfúrico, H2SO4, y el ácido nítrico, HNO3. Estos ácidos se forman a partir del dióxido de azufre, SO2, y el monóxido de nitrógeno que se convierten en ácidos. Los hidrocarburos y el carbón usados como fuente de energía, en grandes cantidades, pueden también producir óxidos de azufre y nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas suben a la atmósfera forman una nube y después caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida. 

Una gran parte del SO2 (dióxido de azufre) emitido a la atmósfera procede de la emisión natural que se produce por las erupciones volcánicas, que son fenómenos irregulares. Sin embargo, una de las fuentes de SO2 es la industria metalúrgica. 

El SO2 puede proceder también de otras fuentes, por ejemplo como el sulfuro de di metilo, (CH3)2S, y otros derivados, o como sulfuro de hidrógeno, H2S. Estos compuestos se oxidan con el oxígeno atmosférico dando SO2. 

Finalmente el SO2 se oxida a SO3 (interviniendo en la reacción radicales hidroxilo y oxígeno) y este SO3 se puede quedar disuelto en las gotas de lluvia, es el de las emisiones de SO2 en procesos de obtención de energía: el carbón, el petróleo y otros combustibles fósiles contienen azufre en unas cantidades variables (generalmente más del 1%), y, debido a la combustión, el azufre se oxida a dióxidos de azufre: 

S + O2 → SO2 
Hay otros procesos industriales en los que también se genera SO2, por ejemplo en la industria metalúrgica. 

En la fase gaseosa el dióxido de azufre se oxida por reacción con el radical hidroxilo por una reacción intermolecular: 

SO2 + OH· → HOSO2· 
seguida por: 

HOSO2· + O2 → HO2· + SO3 
En presencia del agua atmosférica o sobre superficies húmedas, el trióxido de azufre (SO3) se convierte rápidamente en ácido sulfúrico: 

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(l) 
El NO se forma por reacción entre el oxígeno y el nitrógeno a alta temperatura: 

O2 + N2 → 2NO 
Una de las fuentes más importantes es a partir de las reacciones producidas en los vehículos de los automóviles y aviones. Este NO se oxida con el oxígeno atmosférico: 

O2 + 2NO → 2NO2 
Y este 2NO2 reacciona con el agua dando ácido nítrico que se disuelve en el agua: 

3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

Consecuencias de la Lluvia Ácida 


La lluvia ácida tiene una gran cantidad de efectos nocivos en los ecosistemas y sobre los materiales. Al aumentar la acidez de las aguas de ríos y lagos, produce trastornos importantes en la vida acuática. Algunas especies de plantas y animales logran adaptarse a las nuevas condiciones para sobrevivir en la acidez del agua, pero otras no. 

Camarones, caracoles y mejillones son las más afectadas por la acidificación acuática. Esta también tiene efectos negativos en peces como el salmón y las truchas. Las huevas y los alevines son los más afectados. Una mayor acidez en el agua puede causar deformaciones en los peces jóvenes y puede evitar la eclosión de las huevas. 

La lluvia ácida también aumenta la acidez de los suelos, y esto origina cambios en la composición de los mismos, produciéndose la lixiviación de importantes nutrientes para las plantas (como el calcio) e infiltrando metales tóxicos, tales como el cadmio, níquel, manganeso, plomo, mercurio, que de esta forma se introducen también en las corrientes de agua. 

La vegetación sufre no sólo las consecuencias del deterioro del suelo, sino también un daño directo por contacto que puede llegar a ocasionar en algunos casos la muerte de la especie. 

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 acida, reacciona y se transforma en yeso (que se disuelve con el agua con mucha facilidad). También los materiales metálicos se corroen a mucha mayor velocidad. 

La lluvia ácida y otros tipos de precipitación ácida como neblina, nieve, etc. han llamado la atención pública, pero esta los considera como problemas específicos de contaminación atmosférica secundaria; sin embargo, la magnitud potencial de sus efectos es tal, que cada vez se le dedican más y más estudios y reuniones, tanto científicas como políticas para encontrar soluciones al problema. En la actualidad hay datos que indican que la lluvia es en promedio 100 veces más ácida que hace 200 años. 

¿Quién descubrió la lluvia acida?

Robert Angus Smith (1817-1884), químico Inglés quien primero acuñó la frase " lluvia ácida "en 1852 cuando se observó la relación entre cielos contaminados de Londres y la acidez de las precipitaciones de la región. En el aire y la lluvia (1872), publicó los resultados de su análisis del agua de lluvia a lo largo de las Islas Británicas en el siglo 19. Smith describió tres zonas de la contaminación atmosférica: país de carbonato de amonio y en los campos y abierta, sulfato de amonio en los suburbios, y sulfato de ácido y ácido sulfúrico en la ciudad. La mayoría de la lluvia ácida se registró en Glasgow, Escocia, el valor declarado (lo que representa un promedio de varias muestras individuales) fue 109,16 granos de anhídrido sulfúrico por cada galón de agua de lluvia. Cuando anhídrido sulfúrico (SO 3) se disuelve en el agua, cada mol de SO 3 se convierte en un mol de ácido sulfúrico, H 2 SO 4 

¿Cómo podemos combatirla? 


Hay que reducir las emisiones. La quema de combustibles fósiles sigue siendo una de las formas más baratas para producir electricidad, por lo tanto hay que generar nuevos desarrollos utilizando energías alternativas no contaminantes. 

Los gobiernos tienen que gastar más dinero en investigación y desarrollar proyectos que tengan el objetivo de reducir la contaminación ambiental. 

Hay que seguir avanzando en la producción de convertidores catalíticos para automóviles que eliminen sustancias químicas peligrosas en los gases de escape. 

Se deben buscar fuentes alternativas de energía: Es necesario que los gobiernos investiguen diferentes formas de producir energía utilizando energías renovables. 

Se debe mejorar el transporte público para alentar a la gente a utilizar este tipo de servicio en lugar de utilizar sus propios automóviles. 

Hay que ahorrar energía. Existen muchas cosas que podemos hacer día a día para ayudar a preservar el medio ambiente, y tener una convivencia más armoniosa con la naturaleza. Lo único que se requiere es una pequeña modificación en nuestro comportamiento cotidiano.
Entre las medidas que se pueden tomar para reducir la emisión de los contaminantes precursores de éste problema tenemos las siguientes:
·         Reducir el nivel máximo de azufre en diferentes combustibles.
·         Trabajar en conjunto con las fuentes fijas de la industria para establecer disminuciones en la emisión de SOx y NOx, usando tecnologías para control de emisión de estos óxidos.
·         Impulsar el uso de gas natural en diversas industrias.
·         Introducir el convertidor catalítico de tres vías.
·         La conversión a gas en vehículos de empresas mercantiles y del gobierno.
·         Ampliación del sistema de transporte eléctrico.
·         Instalación de equipos de control en distintos establecimientos.
·         No agregar muchas sustancias químicas en los cultivos.
·         Adición de un compuesto alcalino en lagos y ríos para neutralizar el pH.
·         Control de las condiciones de combustión (temperatura, oxígeno, etc.).

DE QUE ESTA COMPUESTA LA LLUVIA ACIDA
El bióxido de carbono, al disolverse en el agua de la atmósfera, produce una solución ligeramente ácida que 
disuelve con facilidad algunos minerales. Sin embargo, esta acidez natural de la lluvia es muy baja en relación con la que le imparten actualmente los ácidos fuertes como el sulfúrico y el nítrico, sobre todo a la lluvia que se origina cerca de las zonas muy industrializadas como las del norte de Europa y el noreste de los estados unidos. 

Se cree que estos ácidos se forman a partir de los contaminantes primarios como el bióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno por las siguientes reacciones: 

SO2 + O2 ==> SO3...................... (1) 
NO + O2 ==> NO2......................... (2) 
NO + O3 ==> NO + O2.................. (3) 
SO3 + H2O ==> H2SO4............... (4) 
3NO2 + H2O ==> 2HNO3 + NO... (5) 

La oxidación adicional de los óxidos de azufre (1) y de nitrógeno (2) puede ser catalizada por los contaminantes atmosféricos (3), incluyendo las partículas sólidas y por la luz solar. Una vez formados los óxidos SO3 y NO2, reaccionan con facilidad con la humedad atmosférica para formar los ácidos sulfúrico (4) y nítrico (5) respectivamente. Estos permanecen disociados en la atmósfera y le imparten características ácidas y, eventualmente, se precipitan con la neblina, la lluvia o la nieve, las que, por lo tanto, tendrán mayor acidez en las áreas que reciben continuamente dichos óxidos que en las que no están alteradas. Por ejemplo, existen pruebas circunstanciales de que las termoeléctricas en especial las que utilizan combustible rico en azufre, están muy relacionadas con la producción de lluvia ácida. 

Los óxidos de azufre y nitrógeno son las principales causas de la acidificación tanto del suelo como de las aguas. 

Los principales compuestos nitrogenados que contaminan la atmósfera son el monóxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) que son agrupados con la denominación NOx. 

Las nubes con estos ácidos pueden ser arrastradas por los vientos hasta 500 kilómetros de distancia por día y trasladarse de esta forma de una región a otra, de un país a otro.

¿Cómo se mide la lluvia ácida?

La lluvia ácida se mide según la escala de "pH", potencial hidrógeno. Cuanto más bajo sea el pH de una sustancia, es más ácida.
El agua pura tiene un pH de 7.0 y normalmente la lluvia tiene un pH entre 5 y 6, es decir, es ligeramente ácida, por llevar ácido carbónico que se forma cuando el dióxido de carbono del aire se disuelve en el agua que cae. En cambio, en zonas con la atmósfera contaminada por estas sustancias acidificantes, la lluvia tiene valores de pH de hasta 4 ó 3 y, en algunas zonas en que la niebla es ácida, el pH puede llegar a ser de 2 ó 3, es decir similar al del zumo del limón o al del vinagre.

Efectos en construcciones, materiales y pinturas.

Las construcciones, las estatuas y los monumentos de piedra sufren erosión por efecto de diversos contaminantes que arrastra el aire, entre ellos la lluvia ácida. Los materiales de construcción como acero, pintura, plásticos, cemento, mampostería, acero galvanizado, piedra caliza, piedra arenisca y mármol también están expuestos a sufrir daños. La frecuencia con la que es necesario aplicar nuevos recubrimientos protectores a las estructuras va en aumento, con los consecuentes costos adicionales, los cuales se estiman en miles de millones de dólares anuales.
Los efectos de los diversos contaminantes todavía no se pueden separar unos de otros de manera confiable. Sin embargo se acepta que el principal agente corrosivo individual de los materiales de construcción es el dióxido de azufre y sus productos secundarios.
Las piedras arenisca y caliza se han utilizado con frecuencia como materiales para monumentos y esculturas. Ambas se corroen con más rapidez en el aire citadino cargado de azufre que en el aire campestre libre de azufre. Cuando los contaminantes azufrados se depositan en una superficie de piedra arenisca o caliza, reaccionan con el carbonato de calcio del material y lo convierten en sulfato de calcio (yeso), fácilmente soluble, que se deslava con la lluvia. En el Informe sobre lluvia ácida, encargado por el gobernador de Ohio en 1980 (Scientifie Advisory Task Forcé, 1980), el comité afirma que "la lluvia ácida es motivo de preocupación especial a causa de sus efectos en estructuras de importancia arqueológica o histórica". La desfiguración y disolución de famosas estatuas y monumentos, como la Acrópolis de Atenas y tesoros artísticos de Italia se ha acelerado considerablemente en los últimos 30 años, en muchos casos en obras que han estado en pie por siglos. Esto es una tragedia de la cual no es posible hacer un análisis económico.
Sedimentación Húmeda
La sedimentación húmeda se refiere a la lluvia, la niebla y la nieve ácidas. Si las sustancias químicas ácidas en el aire son impulsadas a áreas en donde el clima es húmedo, los ácidos pueden caer al piso en forma de lluvia, nieve, niebla o neblina. El flujo del agua ácida sobre el terreno y a través de éste, afecta a una variedad de plantas y animales. La magnitud de dichos efectos depende de varios factores, entre ellos el grado de acidez del agua, la composición química y la capacidad de amortiguamiento de los terrenos en cuestión, así como las clases de peces, árboles y otros seres vivientes que dependen del agua.
Sedimentación Seca
En áreas donde el clima es seco, las sustancias químicas ácidas pueden incorporarse al polvo o al humo y caer al suelo a través de sedimentación seca, adhiriéndose al suelo, a los edificios, las casas, los automóviles y los árboles. Los gases y partículas depositados en seco pueden ser lavados de esas superficies por las tormentas de lluvia, lo que conduce a un mayor escurrimiento. Este escurrimiento de agua produce una mezcla más ácida. Aproximadamente la mitad de la acidez que hay en la atmósfera vuelve a la tierra en forma de sedimentación seca.

Los sulfatos y nitratos que se forman en la atmósfera a partir de las emisiones de dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx) contribuyen a la disminución de la visibilidad, o sea que no podemos ver tan lejos o tan claramente a través del aire. En el este de los Estados Unidos, las partículas de sulfato producen del 50 al 70 por ciento de la reducción de la visibilidad, lo cual nos impide disfrutar plenamente de nuestros parques nacionales, tales como el Shenandoah y el Great Smoky Mountains. Se espera que el Programa para la Lluvia Ácida mejore en un 30 por ciento el alcance visual en la región este de los Estados Unidos. De acuerdo con un estudio del valor que los visitantes a los parques nacionales dan a la visibilidad, las mejorías del campo de visibilidad que se esperan en la región este de los Estados Unidos gracias a las reducciones de SO2 del Programa para la Lluvia Ácida tendrán un valor de más de mil millones de dólares anualmente para el año 2010. En la parte occidental de Estados Unidos, el nitrato y el carbón también juegan un papel importante, pero los sulfatos se han relacionado como una fuente importante del impedimento de la visibilidad en muchos de los parques nacionales de la Meseta del Río Colorado, incluyendo el Gran Cañón, Canyonlands y el Cañón Bryce.

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