PROBLEMA DE LA LLUVIA ÁCIDA

La lluvia ácida es considerada como un problema de calidad del aire con consecuencias no tan directas sobre la salud humana. Sin embargo, el fenómeno causa la acidificación del medio, generando efectos sobre los suelos, la vegetación y los cuerpos de agua, los cuales afectan directamente la calidad de vida de la población.

Según lo proclamado en 2004 por la Organización Meteorológica Mundial-OMM, la acidificación del medio es catalogada a nivel global como un asunto que hace vulnerables a las regiones de Asia, África y Sudamérica, esto debido a los procesos regionales, entre los que se encuentran el desarrollo económico y el crecimiento poblacional, el uso del suelo y diferentes cambios a nivel climático.

Además de los efectos en el entorno, la lluvia ácida ha sido catalogada como un complejo problema científico, del que hasta el momento no se ha encontrado una solución definitiva. Esto debido a que sus efectos han sido documentados en diferentes regiones, como un problema transfronterizo que afecta directamente ecosistemas en países alejados a las fuentes precursoras de lluvia ácida. De esta manera, países con una baja producción de emisiones contaminantes, se han visto afectados por emisiones provenientes de zonas con una alta producción de óxidos de azufre y de nitrógeno.

A continuación se describen los asuntos relacionados con la problemática desencadenada por la emisión de precursores de la lluvia ácida: el transporte a larga distancia de los contaminantes y los efectos generados, de los cuales se mencionarán los antecedentes (localizados principalmente en Europa) y los efectos específicos generalizados alrededor del mundo.

 

TRANSPORTE A LARGA DISTANCIA DE LOS CONTAMINANTES

La lluvia ácida se produce siguiendo la dirección del viento desde las áreas de importantes emisiones de dióxido de azufre (SO2) y de formación de óxidos de nitrógeno (NOX). La lluvia ácida es considerada entonces como un fenómeno relacionado con el transporte de los contaminantes, el cual es determinado por la dirección y velocidad del viento, además de otros aspectos topográficos y meteorológicos que incluyen la altitud y la latitud (factores que determinan la altura de capa de mezcla de los contaminantes, y fenómenos de inversión térmica que determinan los grados de contaminación, entre otros). Los mecanismos de transporte y transformación de la lluvia ácida configuran el problema de la Contaminación Transfrontera o transfronteriza.

Los vientos, tienen una gran incidencia en el transporte de las nubes, las cuales se precipitan (depositación húmeda) en lugares bastante alejados del origen de las emisiones, después de varios días o semanas. Por otro lado, la depositación seca se constituye en un factor importante en la neutralización del problema en lugares cercanos a las fuentes emisoras, ya que la precipitación seca tiene influencia a pocos kilómetros del sitio emisor. Lo anterior explica porqué, según lo dicho por la OMM en 1991, las precipitaciones húmedas son neutralizadas en menor grado a grandes distancias, incrementado la probabilidad de que se desencadenen sus efectos. Ver Figura 1

 

ANTECEDENTES DE LOS EFECTOS DE LA LLUVIA ÁCIDA

El primer escrito sobre el tema, fue el generado por Smith en 1872, quién publicó la obra titulada “Air and Rain, the beginnings of Chemical Climatology”. Esta obra contiene un informe detallado acerca de las variaciones del carácter ácido de la lluvia sobre y en la cercanía de la ciudad de Manchester, Inglaterra.

imagen1

Años más tarde, el mismo autor utiliza por primera vez, el término “lluvia ácida” en su obra que trató sobre los principales factores que actúan en la formación del fenómeno. El aporte de Smith no es suficientemente valorado en el entorno científico de la época, sino mucho tiempo después, cuando se evidenció formalmente el daño de algunos lagos suecos en 1940.

Mientras tanto, se desarrollaron algunas investigaciones aisladas que lograron alcances importantes y que llevaron a la formalización del término “lluvia ácida”, por ejemplo: en 1911, cuando se observa la directa relación entre sitios donde se llevaba a cabo la combustión de carbón y la inhibición en la germinación de ciertas especies de plantas; en 1919, cuando se demuestra que la acidez proveniente de la atmósfera acelera la acidificación de los suelos forestales y por último, cuando se reporta la relación entre los niveles bajos de producción de truchas y la acidez de lagos y quebradas en 1927.

Entre las investigaciones desarrolladas después de la formalización del término, se encuentra además, la realizada por Chernov en 1947, quien afirma que los minerales saturados de hidrógeno son altamente inestables (especialmente los ácidos), que se descomponen rápidamente liberando aluminio, magnesio y hierro, metales altamente tóxicos para las plantas.

Fue hasta las décadas de los sesentas y setentas, que se empezaron a evidenciar serios efectos sobre organismos vegetales en conurbaciones cercanas a las principales fuentes estáticas de emisiones, así como en las áreas influenciadas por el calor de origen doméstico. En 1968, El sueco S. Oden demostró que las sustancias acidificantes que estaban recibiendo en abundancia los países escandinavos, provenían esencialmente de las regiones en las que estaban instaladas las industrias pesadas de Gran Bretaña y de Europa Central. Como consecuencia de diversos estudios sobre este asunto, se firmó en Ginebra en 1979 un Convenio Internacional sobre la Contaminación Transfronteriza a larga distancia que entró en vigor en 1983.

Publicaciones que coincidieron con La Conferencia de Estocolmo en 1972, permitieron dar a conocer que el transporte a larga distancia de los contaminantes se estaba convirtiendo en un importante asunto entre los países de Europa. Uno de los problemas mayormente tratados fue el de la acidificación de los lagos en Suecia, los cuales empezaron a mostrar una creciente acidez.

En 1977 Guderian registra uno de los eventos de acidificación del medio, más notables: la destrucción del bosque de “Selva Negra”, hecho en el cual, los árboles fueron muriendo después de recibir grandes cantidades de ácido sulfúrico depositado. A comienzos de los años 80 en Alemania se habló de la muerte de los Bosques Waldsterben (Figura 2), evento que fue muy importante en la toma de medidas para mitigar los efectos de la lluvia ácida.

Coppins en 1978, demuestra que la disminución desde 1970, de la diversidad de especies de líquenes se vio notablemente afectada en los dos últimos siglos. Este estudio permitió esclarecer que los efectos (directos o indirectos) de los contaminantes atmosféricos sobre la biodiversidad, se entienden bajo distintos niveles de tolerancia entre las especies.

imagen2

A partir de las investigaciones relacionadas con estos y otros efectos aislados en relación a la lluvia ácida, se generó una importante controversia acerca de la manera de actuar de las deposiciones ácidas: a través del suelo, según B. Ulrich, (pedólogo especialista en suelos forestales) o a través de las hojas, según P Schütt. Para ambos casos, las “precipitaciones ácidas” se deben esencialmente al SO2 y sólo en segundo lugar al NOx.

La puesta en marcha de un dispositivo de observación sistemática de los bosques confirmó rápidamente las afirmaciones acerca del cambio de pH de la lluvia por parte de los científicos. Se puso entonces en evidencia el agravamiento extremadamente rápido que estaba sufriendo el fenómeno: así, en Baden-Wutemberg, el 6% de los abetos estaba enfermo en 1981; en 1983, el porcentaje se incrementó hasta el 94%. En 1990, cerca de los 48 lagos de las montañas Adirondacks (Ver Figura 3) (Estado de Nueva York, Estados Unidos), mostraron que los daños debidos a las lluvias ácidas eran menos importantes de lo que se preveía en un principio; en parte, porque siete de los 48 lagos analizados estaban ya acidificados desde la época preindustrial a causa de fenómenos naturales. Sin embargo en la actualidad se ha hecho notable el incremento de contaminantes sulfatados en el ecosistema.

imagen3

Las medidas de control de las últimas décadas (esto en cuanto al seguimiento y monitoreo del fenómeno), han permitido una disminución de los efectos de la lluvia ácida. Conceptos como el generado por Nillson en 1986: “Descarga crítica” propusieron la protección de ecosistemas a largo plazo, aspecto de prevención que se viene utilizando solamente hasta la actualidad. Este concepto propone medidas tendientes a la prevención de los efectos de la lluvia ácida cuando el impacto no pudiera compensarse por procesos naturales.

Mientras que estos conceptos fueron tenidos en cuenta en el siglo XX, los efectos de la lluvia ácida afectaron gravemente suelos y cuerpos de agua. En la actualidad, se vienen liderando programas para el monitoreo regional o local de la lluvia ácida. Entre los principales programas encontrados, están el de Europa, Norteamérica y el Nordeste de Asia, regiones que han dedicado esfuerzos importantes en la modelación del comportamiento del fenómeno, lo cual ha permitido la caracterización o simplemente establecer los lugares de origen de la contaminación transfrontera.

 

EFECTOS DE LA LLUVIA ÁCIDA

Los antecedentes descritos sobre la acidificación del medio, han generado gran variedad de documentos, a partir de los cuales, se deduce que las consecuencias de la lluvia ácida, dependen generalmente de:

  1. Los grados de control de la emisión de contaminantes primarios; y sus procesos de combustión,
  2. Las transformaciones químicas desencadenadas;
  3. Las cargas básicas de contaminantes naturales y antrópicos;
  4. El grado de sensibilidad de microorganismos, plantas, animales, y sus relaciones ecosistémicas.
  5. Las características del clima, la topografía y las superficies acuáticas o terrestres, que en conjunto y en ausencia de contaminantes, determinan el comportamiento y presencia de distintas plantas y animales.

Cabe destacar que la escala de aparición de los efectos de la lluvia ácida tiene dos componentes: la local, denominada también microecológica, con efectos en el entorno de distintas fuentes de emisión y otra de escala regional o global,  denominada macroecológica o contaminación transfrontera. Por otro lado, el Ciclo hidrológico desempeña un importante papel en el entendimiento de los efectos de la lluvia ácida en el medio, mas específicamente, en los ecosistemas.

Como se evidencio en la problemática especificada anteriormente, los efectos específicos más importantes de la lluvia ácida recaen en  los bosques. Otros efectos importantes mencionados, lo representan la acidificación de las aguas (arriesgando el equilibrio de los ecosistemas acuáticos), de los suelos y aguas subterráneas por procesos de lixiviación y percolación. Un efecto directo de la lluvia ácida, se evidencia en la activación de metales tóxicos, sobre todo, de aluminio y metales pesados. La presencia de agua con un pH bajo, unido a la existencia inactiva de estos metales y a la pérdida de los nutrientes de las plantas (como el potasio, el calcio y el magnesio), produce daños en las raíces que deterioran y hacen vulnerables a estos organismos. Algunos países desarrollados han registrado también problemas con los peces y animales acuáticos, además de daños potenciales a cultivos y el creciente deterioro de la infraestructura urbana. Es probable, que la lluvia ácida penetrase en las reservas de aguas subterráneas, aumentando la solubilidad de los metales tóxicos y disminuyendo así, las fuentes de abastecimiento de agua potable.

Los efectos específicos de la lluvia ácida a nivel de sistema suelo, agua, ecosistema terrestre, salud humana y construcciones se describen a continuación:

Acidificación del sistema suelo

La capacidad buffer de los suelos ha comprobado que no es suficiente para contrarrestar la depositación de contaminantes. Muchos de los procesos naturales de los suelos se ven afectados, siendo uno de ellos la descomposición del material orgánico, que presenta una desaceleración en la actividad microbiana, provocando la lixiviación o lavado de los nutrientes y por ende, la disminución en su transformación.

El proceso de acidificación del suelo incluye además, la formación de sulfatos, nitratos y cloruros, compuestos que se suman a los ya presentes, aumentando las probabilidades de que se movilicen cationes tóxicos como el aluminio (Al) y metales pesados. El nivel de tolerancia a estos agentes depende de los materiales alcalinos que el suelo posea o que sean adicionados. Según varias investigaciones, los suelos forestales tienen una mayor protección debido a la cubierta arbórea que actúa como filtro. Sin embargo, varios autores coinciden en afirmar que los suelos forestales y los pastizales naturales están más amenazados que las zonas cultivadas debido a que estos no son sometidos a prácticas agrícolas como el encalado o procesos similares.

Acidificación de los sistemas acuáticos

La acidificación de aguas continentales consiste en la disminución de su capacidad de neutralizar ácidos. Cuando la lluvia ácida es depositada, esta puede caer directamente a los cuerpos de agua o llegar a ellos a través del arrastre de la lluvia sobre el suelo o de su percolación. Este proceso causa la acidificación de arroyos, ríos, lagos y aguas subterráneas, alterando el equilibrio de los iones del agua y de nuevo, aumentando el contenido de aluminio y demás metales pesados provenientes de su movilización en lechos acuáticos.

El ciclo hidrológico explica los efectos de la lluvia ácida, pero aún más, sobre cuerpos acuáticos. Las precipitaciones ácidas lavan los metales contenidos en el suelo o los sedimentos de las cuencas hidrográficas y van separando partículas de materiales solubles, descargando estos metales en los lagos y demás cuerpos de agua.

El efecto más importante de la lluvia ácida en los sistemas acuáticos es la afectación a las poblaciones de peces por intoxicación con metales tóxicos, lo que genera graves efectos en las cadenas tróficas con consecuencias en la economía pesquera y problemas de salud ocasionados por la magnificación (acumulación de de toxinas en los organismos con el aumento de los niveles tróficos). El consumo de peces con una mayor concentración de metales en su carne y la reducción de ciertos grupos de zooplancton, algas y plantas acuáticas, trastornan la cadena alimenticia de los lagos y potencialmente causa desequilibrios ecológicos y epidemiológicos, estos últimos evidenciados para la población humana.

Acidificación de los ecosistemas terrestres

La lluvia ácida puede ocasionar daños en las plantas recién nacidas y se ha evidenciado el aumento en la vulnerabilidad de los árboles ante enfermedades y organismos parasitantes como insectos y hongos. El problema en las plantas más relevante, es el reemplazo del calcio por aluminio intercambiable, lo que ha producido graves sequías. Algunos efectos sobre plantas y organismos vegetales afectan directamente el equilibrio ecosistémico. Entre los efectos específicos se encuentran la corrosión de la capa grasa protectora de las hojas, además del ataque a las membranas constituyentes de la estructura interna del árbol. Ver Figura 4

imagen4

La sensibilidad de diferentes especies frente a los contaminantes atmosféricos, varía de acuerdo con la superficie de las hojas y la caducidad de las mismas. Las especies de plantas menores que se ven más afectadas son los líquenes y los musgos, ya que toman directamente el agua a través de sus hojas. Los pájaros pequeños que viven cerca de aguas acidificadas se ven afectados en su reproducción, los huevos de varias especies de pájaros aparecen con paredes muy delgadas debido al aluminio ingerido a través de insectos que se desarrollan en aguas acidificadas. Los animales herbívoros se ven afectados ya que al acidificarse los suelos, las plantas que aquellos ingieren, acumulan una mayor cantidad de metales pesados y aluminio. 

Lluvia ácida y la salud humana

Entre los efectos directos de la lluvia ácida sobre la salud humana, se encuentran afecciones en los ojos, la piel, pérdida del cabello entre otros. Se cree que la acidificación de las aguas subterráneas puede afectar el abastecimiento de agua potable, ya que se conoce el efecto negativo de metales tóxicos como el aluminio y el cadmio que se libera bajo condiciones de pH inferiores a 5, aunque se han encontrado casos altos de niveles de plomo, zinc y cadmio aún a pH superiores (entre 5.2 y 6.4).

Efectos en construcciones, materiales y pinturas

Las estatuas y los monumentos de piedra sufren erosión, los materiales de construcción como acero, pintura, plásticos y cemento, mampostería, acero galvanizado, piedra caliza, piedra arenizca y mármol también están expuestos a sufrir daños (ver Figura 5). 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.

imagen5