El término " lluvia ácida " se refiere a cualquier forma de precipitación anormalmente ácida . Distinguimos entre lluvia radiactiva húmeda ( lluvia , nieve , niebla , smog, etc.) y lluvia radiactiva seca ( partículas en suspensión , gas).
Esta expresión fue utilizada por primera vez por Robert Angus Smith en 1872 . La expresión "lluvia ácida" se usa a veces en el lenguaje cotidiano para designar un conjunto más amplio de fenómenos, la deposición ácida: estos incluyen la precipitación ácida (lluvia y condensación), pero también el polvo o los humos que tienen una acción acidificante sobre su entorno.
La lluvia ácida tiene efectos nocivos sobre la flora y la fauna (incluidos los seres humanos), así como sobre el patrimonio construido. La acidificación de las aguas meteóricas contribuye a la acidificación de determinadas aguas de manantial , escorrentías y aguas superficiales , así como a la acidificación de los océanos . El agua más ácida disuelve mejor ciertos productos tóxicos y los hace circular, lo que puede aumentar el riesgo de envenenamiento por plomo cuando circula en tuberías de plomo o redes de distribución que contienen soldadura de plomo (en los Vosgos , por ejemplo, zona considerada como particularmente ecológicamente vulnerable a la acidificación en Francia). ).
Esta acidificación se debe a la presencia en la atmósfera de gases capaces de disolverse en el agua, formando especies ácidas. Se trata principalmente de óxidos de azufre ( SO 2y SO 3) y nitrógeno ( NO y NO 2). Estos contaminantes reaccionan en la atmósfera con oxígeno y agua para formar ácido sulfuroso H 2 S, respectivamente.O 3y ácido nítrico HNOO 3. Otros ácidos pueden estar implicados en menor medida: ácido clorhídrico , ácido fluorhídrico , amonio , ácido fórmico , ácido acético ...
La acidez de una solución acuosa se mide por su potencial de hidrógeno (pH):
La escala de pH es una escala logarítmica , lo que significa que cuando el pH disminuye en una unidad (en el rango ácido), la acidez de la solución se multiplica por 10. Por lo tanto, una solución de pH = 3 es 10 veces más ácida que una solución de pH = 4, 100 veces más ácida que una solución de pH = 5.
En condiciones normales, el pH del agua de lluvia es de alrededor de 5.6 (pero puede fluctuar entre 3.8 y 8): por lo tanto, es naturalmente ligeramente ácida, principalmente debido a la solvatación del dióxido de carbono atmosférico, que forma ácido carbónico H 2 CO 3 dependiendo de la reacción:
CO 2 (aq)+ H 2 O (l) H 2 CO 3 (aq)Por lo tanto, generalmente hablamos de lluvia ácida cuando el pH del agua está por debajo de 5.
La acidificación puede deberse a emisiones locales de contaminantes, pero también a contaminantes transportados a lo largo de cientos o incluso miles de kilómetros. La acidez de estas repercusiones tiene dos orígenes principales:
La lluvia ácida resulta principalmente de la contaminación del aire por dióxido de azufre (SO 2) producido por el uso de combustibles fósiles ricos en azufre, así como de óxidos de nitrógeno (NO x ) que se forman durante cualquier combustión de la atmósfera, produciendo ácido nítrico .
Cuando se trata de la acción humana sobre el medio ambiente, las fábricas, la calefacción y el tráfico rodado son las principales fuentes. El ácido clorhídrico resultante de la incineración de ciertos residuos plásticos y el amoníaco generado por la agricultura también contribuyen a la lluvia ácida.
El compuesto de nitrógeno responsable de la acidificación de la lluvia es el óxido de nitrógeno de los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas) o, más raramente, de la biomasa . En los suelos, el amoniaco es metabolizado por bacterias en el ciclo del nitrógeno , que lo convierte en nitrito y luego en nitrato , que forma el par H + NO 3 - y por tanto contribuye a acidificar el suelo, pero no se emite a la atmósfera.
Otros productos, como el dióxido de carbono (CO 2), que produce ácido carbónico cuando se disuelve en agua, y los ácidos fluorhídrico , están involucrados, pero en menor medida .
Los países industriales fueron los primeros afectados; Las principales áreas de producción de contaminantes fueron inicialmente las regiones mineras e industriales del hemisferio norte, incluido el Ruhr , Lombardía , los antiguos países mineros franceses e ingleses , y los de China y Estados Unidos .
Llevados por los vientos dominantes, los ácidos circulan en la atmósfera con las masas de aire. Así, una buena parte de la lluvia ácida de Escandinavia se debe a los contaminantes acumulados por las masas de aire procedentes del mar que han sobrevolado Inglaterra , Francia y Alemania . En Europa, en 1995, se excedieron las cargas críticas de acidificación en 75 millones de hectáreas de suelos forestales en Europa, y la acidificación local contribuyó a exacerbar la erosión del suelo que afectó a unos 115 millones de personas en ese momento. Hectáreas, y provocó una disminución de la fertilidad agrícola y natural .
En Europa, gracias al uso de mejores combustibles y gases libres de azufre y a las deslocalizaciones industriales, las precipitaciones de azufre disminuyeron drásticamente a nivel local desde la década de 1980 hasta el 2000. En 2000, “la deposición ácida todavía se mantuvo por encima de los umbrales considerados críticos en ciertas partes. Europa occidental, pero se espera que el porcentaje de bosques afectados en la UE 25 disminuya del 23% en 2000 al 13% en 2020. Se espera que el amoníaco sea la principal fuente de acidificación en el futuro " .
Con las deslocalizaciones industriales y el aumento del uso de petróleo y carbón en Asia, los picos aparecieron en el sudeste asiático y especialmente en China, donde las regiones del sudeste están muy afectadas por la lluvia ácida; Las emisiones de óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre fueron alrededor de 2005/2007 y llegaron a ser de 8 a 9 veces más altas en China que en los países desarrollados. La lluvia ácida también está afectando a Japón. China se ha convertido en el mayor emisor mundial de óxido de nitrógeno y dióxido de azufre, así como de CO 2, pero principalmente para producir bienes consumidos en otros países.
La acidificación de la precipitación afecta a hongos , líquenes y plantas (algunos de los cuales se consideran bioindicadores ).
También conduce a la acidificación de los suelos y de determinadas aguas superficiales dulces (lagos del norte de Europa, por ejemplo) y a la acidificación de los océanos .
La acidez de los lagos u otros grandes cuerpos de agua impide el normal desarrollo de las especies y plantas que albergan y puede modificar sus equilibrios ecológicos y, en consecuencia, los servicios ecosistémicos que brindan los humedales y ambientes acuáticos. La flora acuática y ribereña está debilitada y es menos resistente a enfermedades e inviernos duros. El agua y los suelos acidificados liberan más fácilmente los metales pesados o metaloides contenidos en los sedimentos y suelos de los bancos , que luego pueden contaminar el ecosistema y / o debilitar los árboles, o incluso matarlos en casos severos. La cadena alimentaria es entonces también afectada, y todos los animales que participan o dependen de él. Las aves y los mamíferos acuáticos se ven particularmente afectados.
Se realizan tratamientos de esparcimiento con productos de piedra caliza para evitar la esterilización de los grandes lagos del norte de Europa. La proporción de ácidos naturales (principalmente ácidos orgánicos) y ácidos de origen antropogénico podría influir; Por ejemplo, en Nueva Zelanda encontramos aguas marrones muy ácidas (a menudo pH 4) debido al alto contenido de ácidos orgánicos, con más del 90% del aluminio disuelto unido a materia orgánica, mientras que en ambientes acidificados por humanos en el hemisferio norte (donde el aluminio está presente en una forma más bioasimilable y tóxica), los peces ya han desaparecido a un pH por debajo de 5. En Westland de Nueva Zelanda, 9 de las 14 especies de peces nativos se encuentran en aguas marrones y ácidas con un pH por debajo de 5, y 7 las especies todavía se encuentran a un pH por debajo de 4.5. Lo mismo ocurre con los invertebrados: 34 de los 37 taxones de insectos acuáticos más comunes se encuentran en los ríos Westland con un pH <5, y 24 todavía se encuentran a un pH inferior a 4,5. Las especies de Westland están claramente adaptadas a ambientes ácidos y es posible que tales cepas resistentes a los ácidos sustituyan discretamente a otras especies en ambientes recientemente acidificados por humanos.
Las consecuencias sobre la flora son numerosas e incluyen tanto las consecuencias directas de la acidez del suelo como el empobrecimiento del suelo debido al aumento de la lixiviación en un ambiente ácido.
Se pueden favorecer ciertos hongos fitopatógenos como Rhytisma acerinum .
Otra consecuencia de la lluvia ácida sobre la flora es la importante extinción de los bosques templados y boreales. Las lesiones aparecen primero en las coníferas , cuyas agujas, expuestas durante todo el año, se vuelven amarillas y caen. El árbol, sea conífero o caducifolio, sufre una defoliación progresiva, se marchita y muere en el tallo.
Los efectos sobre la vida silvestre son plausibles y probables, pero no se comprenden bien debido a la falta de estudios. Algunos lagos escandinavos se volvieron tan ácidos en los años 1980-1990 que el pescado y el marisco desaparecieron por completo. Algunos han sido sometidos a derrames de cal para amortiguar su pH. En sinergia con otras contaminaciones (eutrofización en particular), la acidificación de los lagos y ríos puede modificar en gran medida la composición de las poblaciones de peces e invertebrados.
Los efectos pueden ser directos por ataque de la piel, cutículas , membranas mucosas y órganos respiratorios por contaminantes ácidos en el aire, o por contacto externo o interno con agua contaminada (como se ve en la película Microcosmos: The People grass , muchos insectos beben el gotas de rocío). Existen efectos indirectos, retardados y en cascada sobre los ecosistemas y la red alimentaria , evidentes, por ejemplo, cuando mueren poblaciones enteras de árboles.
Los cloruros , fluoruros y metales pesados pueden circular mejor y acumularse en el suelo o sedimento acidificado a niveles tóxicos para los invertebrados. Las especies sensibles o más vulnerables (filtradores) a los metales son reemplazadas por aquellas que son más tolerantes. Así, las especies de cuerpo blando como las lombrices de tierra y los nematodos parecen verse más fácilmente afectadas por concentraciones elevadas de metales (excepto los enquitreidos que son más resistentes a ellos).
Además, los invertebrados juegan un papel importante en la descomposición de los detritos en el suelo del bosque. Sin embargo, mientras los detritos se acumulan allí, se retrasa la liberación de elementos minerales y se reduce la biodisponibilidad de nutrientes para las plantas. Los herbívoros se ven afectados en última instancia cuando disminuye la cantidad o calidad de su suministro de alimentos.
Además, aunque las aves y los mamíferos no se ven afectados directamente por la acidificación del agua, sí se ven afectados indirectamente por los cambios en la calidad y cantidad de su suministro de alimentos. En Escocia , por ejemplo, las nutrias son bastante escasas en los arroyos y ríos ácidos porque su principal suministro, el pescado, es reducido.
Además, el calcio es un elemento esencial para los mamíferos y las aves y un aporte dietético adecuado es crucial para ellos durante la reproducción (las aves necesitan calcio para la formación adecuada de las cáscaras de huevo y para el crecimiento esquelético de sus crías). Los mamíferos hembras lo necesitan para el desarrollo esquelético de sus fetos . Por último, muchas especies de invertebrados, por ejemplo, moluscos y crustáceos , tienen requisitos de calcio que ya no pueden satisfacerse por encima de un determinado umbral de pH. Se encuentran entre los primeros en desaparecer en caso de acidificación de tierras pantanosas o aguas dulces o marinas.
La acidez de las lluvias puede acelerar la erosión natural de muchos materiales, en particular la piedra caliza, así como la corrosión de ciertos metales (el plomo que sujeta las vidrieras). La piedra caliza blanda, ciertos mármoles y la toba son los más sensibles. Esto fue notado por primera vez en Europa en muchas catedrales cuya piedra ha deteriorado rápidamente a finales del XIX ° siglo para los años 1990, por ejemplo, en las catedrales de Inglaterra, como la catedral de York y de la abadía de Westminster . Muchos otros edificios y elementos construidos del Patrimonio Mundial han sido atacados en los últimos años por la acidez del aire, incluido el Taj Mahal en India y el Coliseo en Roma, especialmente en áreas industriales.
La lluvia ácida es una "contaminación global" y, por tanto, un problema internacional.
La conferencia internacional sobre árboles y bosques SILVA se celebró en la Sorbona, en París, en febrero de 1986 : alrededor del presidente francés François Mitterrand y el canciller de Alemania Occidental Helmut Kohl , cuyos dos países están muy afectados por la lluvia ácida, alrededor de sesenta jefes de Estado y de gobierno. discutir las acciones a tomar.
En 1988 , un tratado (Convención sobre la contaminación atmosférica transfronteriza a larga distancia ; Convención sobre la contaminación transfronteriza a larga distancia ) comprometió a los signatarios a limitar las emisiones de óxido de nitrógeno a su nivel de 1987 .
En Europa , la Comisión Económica está preocupada por el tema, con las normas europeas y nacionales que permitieron una drástica reducción de la contaminación ácida del aire desde la década de 1980 hasta la de 2000. Pero si bien las emisiones terrestres disminuyeron drásticamente, las emisiones del transporte marítimo aumentaron tanto que en este tasa en 2015, solo las emisiones de los barcos que navegan frente a la UE 25 emitirán más SO 2 que todas las fuentes terrestres de la UE-25.
Varias leyes buscan limitar el nivel de contaminantes emitidos para adaptarlo a la carga crítica (nivel máximo de contaminantes tolerables) del medio ambiente, o incluso menos. Para ello, se ha modificado la composición de determinados combustibles y se han adaptado determinados motores. De filtros o purificadores de aire se instalan en las chimeneas de las fábricas contaminantes. El convertidor catalítico es obligatorio en un número creciente de países, y los resultados aún se debaten para ciertos parámetros.