Los principales problemas relacionados con sustancias ácidas y básicas que impactan en el medio ambiente, están asociados directamente con los cambios de pH que inducen y su efecto indirecto o directo sobre los seres vivos.
Tanto las sustancias ácidas como las básicas pueden generar graves problemas ambientales; particularmente la acidificación ambiental origina los problemas de lluvia ácida, acidificación de océanos, cuerpos de agua dulce y de suelos. La alcalinización se manifiesta especialmente en cambios del suelo a pH básicos.
Un problema ambiental puede definirse como una situación que amenaza la integridad de cualquier ecosistema y que se produce como consecuencia de una perturbación en el ambiente natural.
La actividad humana ha causado problemas ambientales extremos. El modo de producción actual, con uso intensivo de los recursos naturales y sobrecarga de contaminantes, está violentando la capacidad de carga y resiliencia del ambiente.
Las formas únicas de modificar grandes extensiones de terrenos, de emitir ingentes cantidades de sustancias tóxicas a la atmósfera y de afectar los cuerpos de agua, en períodos muy cortos y generando impactos dramáticos en el ambiente, son exclusivas de la especie humana.
Las sustancias ácidas son vertidas al ambiente a través de algunos efluentes industriales, de la actividad minera, el uso de fertilizantes acidificantes del suelo y emisiones de gases que reaccionan con el agua de lluvia o con la humedad del aire produciendo compuestos ácidos.
Las sustancias básicas o alcalinas también pueden provenir de diversos efluentes industriales y de actividades de minería.
El impacto ambiental de ácidos y bases
-Problemas ambientales por acidificación: fuentes
Efluentes
Los efluentes ácidos provenientes de algunas industrias y los drenajes ácidos de la minería contienen principalmente ácidos: clorhídrico (HCl), sulfúrico (H2SO4), nítrico (HNO3) y fluorhídrico (HF).
Las industrias metalúrgicas, de plásticos, de tintes, explosivos, productos farmacéuticos y de resinas, son generadoras de vertidos ácidos.
Emisiones
Las emisiones de dióxido de carbono (CO2), dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NO, NO2) a la atmósfera, provenientes de la combustión de combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural, son causa no solo del calentamiento global del planeta, sino de la lluvia ácida.
Las emisiones de CO2 también originan la acidificación de los océanos y cuerpos de agua dulce superficiales (lagos y ríos), un problema ambiental de dimensiones catastróficas.
Fertilizantes
El uso prolongado de fertilizantes inorgánicos que contienen nitrógeno amoniacal y superfosfatos, tienen un efecto residual de acidificación de los suelos.
También, la aplicación de grandes cantidades de materia orgánica a suelos muy húmedos produce acidificación por efecto de los ácidos húmicos y otros ácidos orgánicos generados.
Entre los problemas ambientales más preocupantes generados por sustancias ácidas, mencionaremos a la lluvia ácida, la acidificación de suelos y la acidificación de los océanos terrestres.
Lluvia ácida
Los gases dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NO y NO2), producidos en la combustión de combustibles fósiles en industrias, centrales eléctricas, transporte aéreo, marítimo y terrestre, y en la fundición para la extracción de metales, son la causa de que las precipitaciones lluviosas sean ácidas.
En la tropósfera, el SO2 sufre oxidación hasta formar ácido sulfúrico (H2SO4), ácido fuerte, y los óxidos de nitrógeno también se transforman en ácido nítrico, otro ácido fuerte.
Cuando llueve, estos ácidos presentes en la atmósfera en forma de aerosoles se incorporan al agua de lluvia y la acidifican.
Edificaciones
El agua de lluvia ácida corroe las edificaciones, puentes y monumentos, pues reacciona con el carbonato de calcio (CaCO3) de la piedra caliza de construcciones y del mármol y con metales. También la precipitación lluviosa ácida acidifica suelos y cuerpos de agua del planeta.
Metales en suelo
La lluvia ácida altera la composición del suelo, desplaza metales pesados tóxicos hacia la solución del suelo y hacia las aguas subterráneas.
A valores de pH muy ácidos, ocurre una alteración intensa de los minerales del suelo, por desplazamiento de cationes por los iones H+ presentes en altas concentraciones. Esto genera inestabilidad en la estructura del suelo, altas concentraciones de elementos tóxicos y baja disponibilidad de nutrientes para las plantas.
Los suelos ácidos con pH menores de 5 contienen concentraciones elevadas y tóxicas para el desarrollo vegetal de aluminio (Al), manganeso (Mn) y hierro (Fe).
Microorganismos
Las condiciones ácidas no permiten el desarrollo de los microorganismos del suelo (principalmente de las bacterias), que son descomponedores de la materia orgánica.
Las bacterias fijadoras de nitrógeno funcionan de manera óptima a valores de pH entre 7 y 6.5; su tasa de fijación disminuye drásticamente cuando el pH es menor de 6.
Los microorganismos también favorecen la agregación de las partículas del suelo, lo cual promueve la estructuración, la aireación y el buen drenaje del suelo, indispensables para el crecimiento vegetal.
Acidificación de océanos, lagos y ríos
La acidificación de las aguas superficiales -océanos, lagos y ríos- se produce principalmente por la absorción del CO2 que proviene de la quema de combustibles fósiles.
Las aguas superficiales del planeta actúan como sumideros naturales del CO2 atmosférico. En particular, los océanos constituyen el gran sumidero de dióxido de carbono de la Tierra. El CO2 es absorbido por el agua y reacciona con esta produciendo ácido carbónico (H2CO3):
CO2 +H2O → H2CO3
El ácido carbónico se disocia en agua, aportando iones H+ al agua de los océanos:
H2 CO3+H2O → H+ +HCO3–
Las concentraciones excesivas de iones H+ producen un aumento en la acidez de las aguas marinas del planeta.
Ecosistemas marinos
Este exceso de acidez afecta dramáticamente a los ecosistemas marinos y en particular a los organismos que forman exoesqueletos de carbonato de calcio (conchas, cáscaras y demás estructuras de soporte o protectoras), ya que los iones H+ desplazan al calcio del carbonato y lo disuelven, impidiendo su formación.
Las especies de corales, ostras, almejas, erizos de mar, cangrejos y plancton con exoesqueleto, resultan las más afectadas directamente por la acidificación de los océanos.
-Problemas ambientales por alcalinización: fuentes
Industriales y de minería
Las industrias de detergentes y jabones, de textiles, de teñido, de fabricación de papel y farmacéuticas, entre otras, generan efluentes básicos que contienen principalmente hidróxido de sodio (NaOH), base fuerte, y otras bases como carbonato de sodio (Na2CO3), que es una base débil.
El tratamiento del mineral bauxita con NaOH para la extracción de aluminio, genera lodos rojos altamente alcalinos. También la extracción de petróleo y la industria petroquímica producen efluentes alcalinos.
Alcalinización de suelos
Los suelos alcalinos presentan valores de pH mayores a 8.5, poseen una estructura muy pobre, con partículas dispersas y capas calcáreas compactas entre 0.5 a 1 metro de profundidad, que impiden el crecimiento radicular y la infiltración, la percolación y el drenaje del agua.
Referencias
- Kleypas, J.A. and Yates, K. K. (2009). Coral reefs and ocean acidification. Oceanography. 22,108-117.
- Mason, C. (2002). The Ecology of Freshwater Pollution. Pearson Education Limited. 400pp.