martes, 31 de diciembre de 2013

Las lluvias acidas

Lluvia ácida

Efectos de la lluvia ácida en un bosque de la República Checa.
La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de 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 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 CO2 atmosférico, que formaácido 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 ynitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados delpetróleo.

Formación de la lluvia ácida

  • Una gran parte del SO2 (dióxido de azufre) emitido a la atmósfera procede de la emisión natural que se produce por laserupciones 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 dimetilo, (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 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 dióxido de azufre.
S + O2 → SO2
Los procesos industriales en los que se genera SO2, por ejemplo, son los de 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· + SO 3
En presencia del agua atmosférica o sobre superficies húmedas, el trióxido de azufre (SO3) se convierte rápidamente en ácido sulfúrico (H2SO4).
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 motores térmicos de los automóviles y aviones, donde se alcanzan temperaturas muy altas. Este NO se oxida con el oxígeno atmosférico,
O2 + 2NO → 2NO2, y este 2NO2
y reacciona con el agua dando ácido nítrico (HNO3), que se disuelve en el agua.
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

Efectos de la lluvia ácida

La acidificación de las aguas de lagos, ríos y mares dificulta el desarrollo de vida acuática en estas aguas, lo que aumenta en gran medida la mortalidad de peces. Igualmente, afecta directamente a la vegetación, por lo que produce daños importantes en las zonas forestales, y acaba con los microorganismos fijadores de N.
Una gárgola que ha sido dañada por la lluvia ácida.
El término "lluvia ácida" abarca la sedimentación tanto húmeda como seca de contaminantes ácidos que pueden producir el deterioro de la superficie de los materiales. Estos contaminantes que escapan a la atmósfera al quemarse carbón y otros componentes fósiles reaccionan con el agua y los oxidantes de la atmósfera y se transforman químicamente en ácido sulfúrico y nítrico. Los compuestos ácidos se precipitan entonces a la tierra en forma de lluvia, nieve o niebla, o pueden unirse a partículas secas y caer en forma de sedimentación seca.
La lluvia ácida por su carácter corrosivo, corroe las construcciones y las infraestructuras. Puede disolver, por ejemplo, el carbonato de calcio, CaCO3, y afectar de esta forma a los monumentos y edificaciones construidas con mármol o caliza.
Un efecto indirecto muy importante es que los protones, H+, procedentes de la lluvia ácida arrastran ciertos iones del suelo. Por ejemplo, cationes de hierro, calcio, aluminio, plomo o zinc. Como consecuencia, se produce un empobrecimiento en ciertos nutrientes esenciales y el denominado estrés en las plantas, que las hace más vulnerables a las plagas.
Los nitratos y sulfatos, sumados a los cationes lixiviados de los suelos, contribuyen a la eutrofización de ríos y lagos, embalses y regiones costeras, lo que deteriora sus condiciones ambientales naturales y afecta negativamente a su aprovechamiento.
Un estudio realizado en 2005 por Vincent Gauci1 de Open University, sugiere que cantidades relativamente pequeñas de sulfatopresentes en la lluvia ácida tienen una fuerte influencia en la reducción de gas metano producido por metanógenos en áreas pantanosas, lo cual podría tener un impacto, aunque sea leve, en el efecto invernadero.2

Soluciones

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.).

Referencias

  1. Ir a↑ Dr Vincent Gauci (en inglés), Centre for Earth, Planetary, Space & Astronomical Research, Open University, Reino Unido
  2. Ir a↑ Gauci, Vincent; Dise, Nancy; Blake, Stephen (2005), Long-term suppression of wetland methane flux following a pulse of simulated acid rain (en inglés), en Geophysical research letters, Department of Earth Sciences, Open University, Milton Keynes, Reino Unido, vol. 32, L12804, doi:10.1029/2005GL022544

Enlaces externos

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La contaminación ambiental que deteriora la capa de ozono

DETERIORO DE LA CAPA DE OZONO

La capa de ozono esta situada a una altitud de 12 a 40 km sobre la superficie, se encuentra una capa formada por gas ozono que absorbe una gran parte de radiaciones ultravioletas que proceden del sol y de esta forma protege a los seres vivos, que este tipo de radiación puede se mortal cuando se reciben en grandes cantidades.
En los últimos años se han detectado dos grandes zonas, una sobre el polo norte y otra sobre el polo sur, en las cuales parte del ozono de la atmósfera ha desaparecido, produciéndose un agujero en dicha capa de ozono. En estas zonas las radiaciones ultravioletas llegan alasuperficie y afectan a los seres vivos provocando ceguera,
varios tipos de cáncer, especialmente de piel, y diversos tipos de alteraciones en los sistemas inmunitarios de los seres vivos.
Mientras los científicos identificaron el problema de la destrucción del ozono y presentaron las pruebas científicos autoritarios, PNUMA reunió a los encargados de elaborar la política y científicos de todas partes del mundo y pudo lograr el consejo del medio de muchas opciones políticas divergentes. A los dos años se tomaron medidas de control sobre la capa de ozono.
EL EFECTO INVERNADERO
La atmósfera que rodea la tierra se comporta como los cristales de un invernadero de jardín: las radiaciones del sol que llegan hacia la superficie terrestre son reflejadas, pero los gases de la atmósfera retienen esta radiación e impiden que una parte salga de nuevo al espacio. De esta forma la superficie terrestre no pierde calor y se mantiene una temperatura media favorable para los seres vivos.
La temperatura media de la tierra es de aproximadamente 15 ºC, pero si no existiera atmósfera, seria de unos – 18 ºC. Este fenómeno recibe el nombre deefecto invernadero natural.
Algunos gases, como el dióxido de carbono, que se produce en gran cantidad en los automóviles, fabricas, calefacciones de las casas, etc., se han acumulado en exceso en la atmósfera provocando un aumento excesivo de la temperatura ambiental.
LA LLUVIA ACIDA 
Algunos gases, como el oxido de azufre (SO2) y el óxido de nitrógeno (NO2) al unirse en la atmósfera con las moléculas de agua, forman ácidos, el ácido sulfúrico (H2SO4) y el ácido nítrico (HNO3).
Estos ácidos caen a la superficie disueltos en las gotas de agua, dando lugar a la llamada lluvia ácida.
La lluvia ácida altera los materiales de los suelos y el agua de los lagos, provocando la muerte de plantas y animales acuáticos.
En España el problema afecta principalmente a las zonas cercanas
 
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El ozono

Ozono

Commons-emblem-notice.svg
 
Ozono
[[Archivo:Ozone-CRC-MW-3D-balls.png Ozone-1,3-dipole.png Ozone-CRC-MW-3D-vdW.png Ozone-elpot-3D-vdW.png|220px]]
Nombre (IUPAC) sistemático
Trioxígeno
General
Fórmula estructuralver imagen
Fórmula molecularO3
Identificadores
Número CAS10028-15-61
Propiedades físicas
Estado de agregaciónGas
AparienciaAzul pálido
Densidad2.140 kg/m3; 0,00214g/cm3
Masa molar47,998 g/mol
Punto de fusión80,7 K (-192 °C)
Punto de ebullición161 K (-112 °C)
ViscosidadN/A
Índice de refracción1,2226 (liquid)
Propiedades químicas
Solubilidad en agua0,105 g/100 mL (0 °C)
Termoquímica
ΔfH0sólido142,3 kJ/mol
Riesgos
Exposición mayor de 0,05 PPM
IngestiónN/R
Inhalación>0,05 PPM por 8 horas
PielNo reacciona
OjosIrritación a más de 0,05 PPM
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
El ozono (O3) es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres átomos deoxígeno, formada al disociarse los 2 átomos que componen el gas de oxígeno. Cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno (O2), formando moléculas de Ozono (O3).
A temperatura y presión ambientales el ozono es un gas de olor acre y generalmente incoloro, pero en grandes concentraciones puede volverse ligeramente azulado. Si se respira en grandes cantidades, puede provocar una irritación en los ojos y/o garganta, la cual suele pasar después de respirar aire fresco por algunos minutos.

Descubrimiento[editar · editar código]

El ozono es el primer alótropo de un elemento químico que fue identificado por la ciencia. En la actualidad no se conoce quién fue su descubridor original, pero varios estudios apuntan a los químicos Charles Fabry y Henri Buisson.
En 1840, Christian Friedrich Schönbein propuso que fuera un compuesto químicodistinto, nombrándolo con el verbo griego ozein (ὄζειν, "tener olor"), a causa del olor peculiar que se percibe durante las tormentas eléctricas. En 1865, Jacques-Louis Soret determinó la fórmula del ozono (O3)2 lo que fue confirmado por Schönbein en 1867. El ozono se descompone rápidamente en presencia de oxígeno a temperaturas mayores de 100 °C y en presencia de catalizadores como el dióxido de manganeso (MnO2) a temperatura ambiente. En condiciones normales, puede demorar varias horas en reconvertirse nuevamente en oxígeno.

Aplicaciones[editar · editar código]

El ozono se puede producir artificialmente mediante un generador de ozono.
El ozono tiene uso industrial como precursor en la síntesis de algunos compuestos orgánicos, pero principalmente, como desinfectante depurador y purificador de aguas minerales. Su principal propiedad es que es un fuerte oxidante. También es conocido por el importante papel que desempeña en la atmósfera. A este nivel es necesario distinguir entre el ozono presente en la estratosfera y el de la troposfera. En ambos casos su formación y destrucción son fenómenos fotoquímicos.
Cuando el oxígeno del aire es sujeto a un pulso de alta energía, como un rayo, el doble enlace O=O del oxígeno se rompe entregando dos átomos de oxígeno los cuales luego se recombinan con otras moléculas de oxígeno. Estas moléculas recombinadas contienen tres átomos de oxígeno en vez de dos, lo que origina ozono.

Ozono Atmosférico[editar · editar código]

El ozono atmosférico se encuentra en estado puro en diferentes concentraciones entre los 10 y los 40 km sobre el nivel del mar, siendo su concentración más alta alrededor de los 25 km (Ozonosfera), es decir en la estratosfera.
Actúa en la atmósfera como depurador del aire y sobre todo como filtro de los rayos ultravioletas procedentes del Sol. Sin ese filtro la existencia de vida en la Tierra sería completamente imposible, de ahí la gran importancia de la llamada “Capa de Ozono”. El ozono en su forma natural es un gas de color azul y de un olor picante muy característico. Se licúa a -111,9 °C y se solidifica a -193 °C.
El ozono en altas concentraciones y por períodos prolongados tiene efectos perjudiciales para la salud. Más allá de especulaciones (muchas de ellas de carácter publicitario) acerca de efectos beneficiosos a bajas concentraciones, la Organización Mundial de la Salud plantea que no hay ninguna evidencia de un umbral por debajo del cual no exista perjuicio. 3

Ozono Estratosférico[editar · editar código]

Artículo principal: Capa de ozono
El agujero de la capa de ozono el22 de septiembre de 2004.
El ozono se encuentra de forma natural en la estratosfera, formando la denominada capa de ozono. El ozono estratosférico se forma por acción de la radiación ultravioleta, que disocia las moléculas de oxígeno molecular (O2) en dos átomos, los cuales son altamente reactivos, pudiendo reaccionar estos con otra molécula de O2 formándose el ozono.
El ozono se destruye a su vez por acción de la propia radiación ultravioleta, ya que la radiación con longitud de onda menor de 290 nm hace que se desprenda un átomo de oxígeno de la molécula de ozono. Se forma así un equilibrio dinámico en el que se forma y destruye ozono, consumiéndose de esta forma la mayoría de la radiación de longitud de onda menor de 290 nm. Así, el ozono actúa como un filtro que no deja pasar dicha radiación perjudicial hasta la superficie de la Tierra.
El equilibrio del ozono en la estratosfera se ve afectado por la presencia de contaminantes, como pueden ser los compuestos clorofluorocarbonados (CFCs), que suben hasta la alta atmósfera donde catalizan la destrucción del ozono más rápidamente de lo que se regenera, produciendo así el agujero de la capa de ozono. El daño que causan cada uno de estos contaminantes es función de su potencial de agotamiento del ozono, esto fue descubierto por los científicos Mario Molina (México),Frank Sherwood Rowland (EE.UU) y el holandés Paul J. Crutzen obteniendo por ello el Premio Nobel de Química en 1995.
Para medir la concentración de ozono en la atmósfera se utilizan instrumentos en satélites tales como GOMOS en el satéliteEnvisat.

Ozono Troposférico[editar · editar código]

Un letrero de la calidad del aire, señalando un aviso de ozono alto, Gulfton,Houston, Texas
También denominado ozono ambiental. Se trata de un gas incoloro que se crea a través de reacciones fotoquímicas entre óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (COV) derivados de fuentes como la quema de combustible. Es el compuesto más destacado de los oxidantes fotoquímicos y forma parte del llamado esmog fotoquímico.
Puede encontrarse en la zona más baja de la atmósfera, ya que proviene de emisiones naturales de COV, NOx y CO, así como del ozono estratosférico descendente. Esto se convierte en un problema puesto que el ozono, en concentración suficiente, puede provocar daños en la salud humana (a partir de unos 150 microgramos por metro cúbico) o en la vegetación (a partir de 30 ppb (partes por billón americano)) y contribuye a generar un calentamiento en la superficie de la tierra. Estas características del ozono han propiciado que dentro de la Unión Europea aparezca una normativa relativa al ozono en el aire ambiente (Directiva 2002/3/CE), que establece el nuevo régimen jurídico comunitario sobre el ozono troposférico presente en la baja atmósfera.
Su formación empieza a partir de la emisión del dióxido de nitrógeno (NO2) e hidrocarburos (compuestos que reaccionan en la presencia de calor y luz solar para producir ozono).
El mecanismo mediante el cual se genera el ozono en la troposfera es completamente distinto, ya que a esta altura no llegan las radiaciones ultravioletas. El ozono, en este caso, se forma a partir de ciertos precursores (NOx - óxidos de nitrógeno; y VOCs - compuestos orgánicos volátiles, como el formaldehído), contaminantes provenientes de la actividad humana. Estos contaminantes se disocian formando radicales con radiación menos energética, y dichos radicales pueden formar ozono con el oxígeno molecular.
El conjunto del ozono, NOx y COV forma una neblina visible en zonas muy contaminadas denominada smog fotoquímico o smog de verano, ya que, en el hemisferio norte, ocurre generalmente entre los meses de agosto y septiembre.

Referencias[editar · editar código]

  1. Ir a↑ Número CAS
  2. Ir a↑ Jacques-Louis Soret (1865). «Recherches sur la densité de l'ozone». Comptes rendus de l'Académie des sciences 61:  pp. 941.
  3. Ir a↑ Report on a WHO Working Group (2003) (pdf). Health Aspects of Air Pollution with Particulate Matter, Ozone and Nitrogen Dioxide. Consultado el 7/5/2012.

Véase también[editar · editar código]

Enlaces externos[editar · editar código]

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