MONITOREO Y SEGUIMIENTO DE LA LLUVIA ÁCIDA: LA VIGILANCIA ATMOSFÉRICA GLOBAL

El Nordeste de Asia se convierte en una región en donde se han desarrollado importantes avances en el seguimiento de los procesos que originan la lluvia ácida y sobre los efectos causados. Entre las medidas para el remedio y control de los efectos de la lluvia ácida a corto y largo plazo, se encuentran procedimientos como: la reducción de las emisiones y la adición de sustancias para aumentar el pH de los suelos y las fuentes de agua. Adicionalmente, es muy importante el monitoreo, que permite el seguimiento y control de la química de la precipitación.

El monitoreo de la precipitación ácida se refiere al proceso de recolección de muestras para análisis químico. Estos procedimientos promueven el seguimiento del comportamiento químico de la precipitación atmosférica en sitios estratégicos para el control de la contaminación y de la acidificación en el medio.

 

MONITOREO A ESCALA GLOBAL DE LA PROBLEMÁTICA EN TORNO A LA LLUVIA ÁCIDA

La Organización Meteorológica Mundial-OMM, a través del Programa para la Vigilancia Global-VAG (Global Atmospheric Watch- GAW, por sus siglas en inglés) se ha encargado del seguimiento a escala global de los problemas relacionados con el cambio químico de la atmósfera terrestre. El Programa VAG ha desarrollado, proyectos para el seguimiento a largo plazo de asuntos como la radiación, el ozono, la química de la precipitación (lluvia ácida), aerosoles y gases de efecto invernadero (GEI).

En cuanto al seguimiento de estos asuntos, se han instalado estaciones en distintos puntos del planeta para el monitoreo con estrictos procedimientos de toma, manejo y análisis químico de las muestras recolectadas. La Figura 1. corresponde a las estaciones activas con la ubicación a nivel global (31 estaciones) y Regional (alrededor de 400 estaciones), para el monitoreo y seguimiento de la química atmosférica.

imagen1

En el ámbito internacional, Europa, Norteamérica y Asia se constituyen como las regiones donde se han registrado y estudiado los mayores efectos de la lluvia ácida sobre los ecosistemas y la infraestructura. A nivel científico, se han desarrollado mecanismos para el seguimiento de estos efectos. Uno de los más utilizados es el monitoreo a nivel regional de la lluvia ácida, el cual contribuye en algunas veces, al seguimiento a nivel global del problema. Los programas existentes a nivel regional son:

Región
País

Entidad

Programas

Sitio Web

Norteamérica
Canadá

Environment Canada

The Canadian Air and Precipitation Monitoring Network (CAPMoN)

https://www.ec.gc.ca/meteo-weather/

Estados Unidos

EPA
(Environmental Protection Agency)

Clean Air Status and Trends Network (CASTNet)

https://www.epa.gov/castnet

NTN (National Trends Network)

National Atmospheric Deposition Program (NADP)

http://nadp.sws.uiuc.edu/

USGS
(United States Geological Survey)

Atmospheric Deposition Program of the U.S. Geological Survey

https://www.usgs.gov/science//

Ciudad de México

Secretaría del Medio Ambiente de la Ciudad de México

Red de Depósito Atmosférico-REDDA

http://www.aire.cdmx.gob.mx/

descargas/datos/excel/REDDAxls.pdf

Nordeste de Asia

ADORC (Acid Deposition and Oxidant Research Center)

Acid Deposition Monitoring Network in East Asia (EANET)

http://www.eanet.asia/

Europa

Convention on Long-range Transboundarand Air Pollution

Convention on Long range Transboundary air pollution (EMEP)

http://www.emep.int/

En Colombia, a pesar de que no se han evidenciado científicamente efectos importantes sobre los ecosistemas relacionados con la lluvia ácida, el IDEAM viene desarrollando actividades relacionadas con el monitoreo del comportamiento químico a largo plazo de la lluvia en diferentes ciudades del país desde el año 1997.

 

PARÁMETROS EMPLEADOS PARA CARACTERIZAR LA LLUVIA ÁCIDA

Entre los parámetros propuestos por estas regiones y en lo publicado por la OMM. Para la estandarización de los procesos de monitoreo de química de la precipitación a nivel mundial, se encuentran: sulfatos (SO4-), nitratos (NO3-), Calcio (Ca2+), potasio (K+), y magnesio (Mg2+), además de otros parámetros como metales pesados y compuestos orgánicos volátiles. En Colombia el programa de monitoreo de la lluvia ácida existente incluye la toma de datos de pH, conductividad en campo y la toma de muestras para análisis iónico de nitratos y sulfatos los cuales se explican a continuación

pH-Acidez

El pH es un término de uso general para expresar la magnitud de acidez o alcalinidad. Es una forma de expresar la concentración o actividad de iones hidrógeno en solución. Este indicador es representado a partir de la escala de pH, la cual se expresa en términos de logaritmos negativos de la concentración de hidrógeno. La representación de la escala de pH usualmente oscila entre 0 a 14, donde el valor correspondiente a 7, representa la neutralidad absoluta.

La acidez en el análisis químico de la lluvia, puede definirse como la capacidad de los ácidos de azufre, nitrógeno y cloro para neutralizar bases, reaccionar con iones hidroxilo, ceder protones, o como la medida del contenido total de estas sustancias. En aguas naturales la acidez es producida por el CO2, por la presencia de iones H+ libres, por acidez mineral proveniente de ácidos fuertes como el sulfúrico, nítrico, clorhídrico, etc., y por la hidrolización de sales de ácido fuerte y base débil.

El CO2 se encuentra disuelto en el agua lluvia, resultado de la disolución del CO2 atmosférico, formando ácido carbónico y disminuyendo el pH de la lluvia a 5,65.

Conductividad.

La conductividad del agua es una expresión numérica de su habilidad para transportar una corriente eléctrica. Depende de la concentración total de sustancias disueltas ionizadas en el agua (principalmente ácidos) y de la temperatura a la cual se haga la determinación. Por ello, el valor de la conductividad es muy usado en análisis de aguas para obtener un estimativo rápido del contenido de sólidos disueltos. En un agua lluvia con características normales, el valor de la conductividad expresada en microsiemens por centímetro (mS/cm) debe tender a cero. En un agua lluvia con características ácidas son comunes valores por encima de los 20 mS/cm.

Nitratos y Sulfatos

La presencia de nitratos y sulfatos en el agua lluvia, da un indicio de la intensidad del uso de combustibles por parte del transporte automotor y de las actividades industriales, destacándose las relacionadas con el sector agroindustrial, como son la quema de biomasa, y la quema de sabanas para cultivos. En condiciones normales, la concentración de nitratos en aguas lluvias debe tender a cero. En aguas lluvias de carácter ácido son comunes valores del orden de 0,4 mg/l a 2,0 mg/l en nitratos y de 2,0 mg/l a 8,0 mg/l en sulfatos.

 

MODELOS DE PREDICCIÓN DE LLUVIA ÁCIDA

Los programas regionales de caracterización de química de la precipitación, promueven el modelamiento del transporte y depositación de la lluvia ácida. Los modelos más representativos han sido desarrollados por las tres regiones con mayores efectos por acidificación del medio y que al mismo tiempo, poseen las redes más desarrolladas a nivel internacional: Norteamérica, Europa y el Nordeste de Asia.

Desde los inicios de estos modelos ha sido representativa en las investigaciones relacionadas con el comportamiento de la lluvia ácida. La modelización en América del Norte produjo modelos muy completos en los que estaban incluidas, la química y la física del transporte y depósito de la lluvia ácida (OMM, 1990). El modelo regional de depósitos ácidos (MRDA) fue desarrollado en los Estados Unidos en 1983 por el Programa Nacional para el seguimiento de la Precipitación Ácida (The National Acid Precipitation Assessment Program-NAPAP) pero su aplicabilidad se dio hasta 1990, está comprendido por una grilla dimensional capaz de simular procesos químicos y físicos que permiten la formación y depositación de las especies ácidas. El modelo proporcionó importantes avances acerca de las relaciones fuente-receptor del problema de la depositación ácida en Estados Unidos.

En Europa el método de modelización, tuvo que ser más pragmático debido a que la demanda de estimaciones cuantitativas de contaminación transfronteriza era muy grande, sacrificando la complejidad y exhaustividad de los resultados. La última versión del modelo europeo es bastante avanzada con resultados muy próximos a la realidad. El modelo europeo es el denominado Lagrangiano de Depositación Ácida de la EMEP (The EMEP Lagrangian Acid Deposition Model-LADM) con una resolución espacial de 150x150 km y es utilizado para simular el transporte atmosférico y la depositación de componentes de nitrógeno y sulfuro provenientes de la atmósfera. Desde 1985 el modelo ha servido para calcular concentraciones y depositaciones de compuestos acidificantes en Europa, como también flujos transfrontera, resultados que han sido comparados con las mediciones utilizadas por la red de monitoreo de la EMEP.

Los modelos de lluvia ácida propuestos en el Nordeste de Asia se constituyen en los que se acercan a una mayor aproximación a la realidad, y se aplican comoUn área de importancia ambiental para los investigadores” ya que estas herramientas han sido desarrollados para entender el transporte y depositación de azufre en esta región. También ayudan a entender el impacto de las emisiones actuales y anticipan la afectación producida al ambiente de la región en el futuro. Según varios autores, a partir del Modelo RAINS-Asia se desarrollan relaciones entre fuentes de azufre y las características de la depositación. El Propósito del modelo según Streets (1999) es determinar las causas y consecuencias de la depositación ácida en Asia, incluyendo el crecimiento poblacional, el desarrollo económico, el uso energético, las emisiones, el transporte atmosférico, la depositación, los efectos en los sistemas ecológicos sensibles y otros sistemas receptores.

En cuanto a la aplicabilidad del modelo con respecto a los sistemas de monitoreo, la intercomparaciones realizadas de predicción del comportamiento de la lluvia ácida y estos sistemas, han servido para retroalimentarse mutuamente: tanto para la validación de los modelos de lluvia ácida y la modelación de calidad del aire o el transporte a larga distancia de los contaminantes y determinar sitios que deban ser monitoreados.