curiosidades sobre a formação da chuva ácida e seus componentes

A água da chuva não é totalmente pura, pois sempre carrega componentes da atmosfera, o próprio CO₂ ao se dissolver na água a torna um pouco ácida, com um pH aproximadamente igual a 5,6. A reação da água com o gás carbônico é: CO₂ + H₂O H₂CO₃

O ácido formado (ácido carbônico), é um ácido muito fraco, o que não compete à água uma diminuição brusca do pH.

A chuva ácida é um fenômeno causado pela poluição da atmosfera. Ela pode acarretar muitos problemas para as plantas, animais, solo, água, construções e também às pessoas. Reage com metais e carbonatos atacando muitos materiais usados na construção civil, como mármore e calcários.

Diferentemente do CO₂, os óxidos de enxofre (SO₂ e SO₃) e de nitrogênio (N₂O, NO e NO₂) presentes na atmosfera formam ácidos fortes, aumentando a acidez da água da chuva.

Na atmosfera ocorre as seguintes reações:

2CO2 + O2 = 2CO3 SO3 + H2O = H2SO4

Reações semelhantes ocorrem com os óxidos de nitrogênio. Como o ar é formado de N₂ e O₂, durante as tempestades, os raios provocam a seguinte reação: N₂ + O₂ 2NO, e conseqüentemente

2NO + O2 2NO2 2NO2 + H2O HNO2 + HNO4 2HNO2 + O2 2HNO3

A chuva ácida pode ser transportada através de longas distâncias, podendo cair em locais em que não há fonte de poluentes causadores de chuva ácida.

                                                            chuva ácida

A verdade é que a chuva já é naturalmente ácida devido à presença de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera. Com um pH em torno de 5,4, a chuva comum não traz nenhum prejuízo ao homem ou à natureza. Isso porque, a acidez é baixa. (A escala utilizada para medir o pH vai de 0 a 14, sendo que 7 é o pH neutro. Acima disso, é básico e abaixo é ácido. Quanto mais baixo, mais ácido.) O problema, é que com a queima de combustíveis fósseis, como o petróleo, e o aumento considerável do acúmulo de dióxido de carbono na atmosfera (além do normal) fazem com que o pH da chuva caia para algo entre 5 e 2,2 e se torne extremamente nociva ao homem e à natureza.

Robert Angus Smith (climatologista inglês) foi quem usou pela primeira vez o termo “chuva ácida”, em 1872, ao presenciar o fenômeno em Manchester (Inglaterra) no início da revolução industrial. Foi ele, também, o primeiro a relacionar o fenômeno com a poluição atmosférica.
A chuva ácida ocorre quando existe na atmosfera um número muito grande de enxofre (SO2) e óxidos de nitrogênio (NO, NO2, N2O5) que, quando em contato com o hidrogênio em forma de vapor, formam ácidos como o ácido nítrico (HNO3), ou o ácido sulfúrico (H2SO4).
Estima-se, embora não haja dados concretos, que o fenômeno da chuva ácida tenha surgido com a Revolução Industrial e a crescente queima de combustíveis fósseis.
As grandes cidades como Nova York (EUA), Berlim (Alemanha) e até a Atenas (Grécia) já sofrem com os efeitos da chuva ácida há muito tempo, mas, há apenas 10 anos que este tema começou a ser investigado mais a fundo pelos ecologistas e cientistas do clima.
Os efeitos mais nocivos da chuva ácida ocorrem no meio ambiente. Um lago, por exemplo, que possui um pH em torno de 6,5 não sobrevive a um pH abaixo de 4 ou 4,5, podendo ocorrer a morte de todos os seres que vivem ali.
A chuva ácida também causa a acidificação do solo tornando-o improdutivo e mais suscetível à erosão. A acidez do solo, inclusive, é um dos principais fatores para a diminuição da cobertura vegetal em diversos países. Estudos recentes publicados pelo WWF apontam que a chuva ácida já um dos principais responsáveis pelo desmatamento na Mata Atlântica.
Para o homem o acúmulo de dióxido de enxofre no organismo pode levar à formação de ácidos no corpo humano causando até danos irreversíveis aos pulmões. Na Inglaterra, em 1952, na cidade de Londres, cerca de 4000 pessoas morreram por causa da emissão de dióxido de enxofre pela queima de carvão nas indústrias e nas casas. O pior de tudo é que nem sempre a chuva ácida cai sobre a local onde foi feita a emissão de dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio. Como essas substâncias estão em forma de gás, elas podem ser transportadas pelo vento por quilômetros de distância antes de cair na forma de chuva.

                                                         Formação da Chuva Ácida

Chuva acida

imagem de um monumento corroído pela chuva ácida

arvores são detonadas pela chuva ácida,isso ocorre nas árvores porque com a ácidez da chuva as folhas são rompidas e acabam perdendo os nutrientes.

O que provoca chuva acidas

Os principais contribuintes para a produção dos gases que provocam as chuvas ácidas, lançados na atmosfera, são as emissões dos vulcões e alguns processos biológicos que ocorrem nos solos, pântanos e oceanos.   A ação humana no nosso planeta é também grande responsável por este fenómeno. As principais fontes humanas desses gases são as indústrias, as centrais termoelétricas e os veículos de transporte. Estes gases podem ser transportados durante muito tempo, percorrendo milhares de quilómetros na atmosfera antes de reagirem com partículas de água, originando ácidos que mais tarde se precipitam.
Mas nem sempre as áreas onde são libertados os poluentes, como as áreas industriais, sofrem as consequências dessas chuvas, justamente porque a constante movimentação das massas de ar transporta esses poluentes para zonas distantes.
 
Por esta razão, a chuva ácida é, também considerada uma forma de poluição transfronteiriça, já que regiões que não poluem podem ser severamente prejudicadas pela sua precipitação.

A precipitação ácida ocorre quando a concentração de dióxido de enxofre (SO₂) e óxidos de azoto (NO, NO₂, N₂O₅) é suficiente para reagir com as gotas de água suspensas no ar (as núvens).

Tipicamente, a chuva ácida possui um pH à volta de 4,5, podendo transformar a superfície do mármore em gesso.

A chuva ácida industrial é um problema substancial na China, na Europa Ocidental, na Rússia e em áreas sob a influência de correntes de ar provenientes desses países. Os poluentes resultam essencialmente da queima de carvão com enxofre na sua composição, utilizado para gerar calor e eletricidade.

Consequências das chuvas acidas

Para a Saúde
Nas Casas, Prédios e demais edifícios
Para o meio ambiente
Lagos
Desflorestação
Agricultura
A chuva ácida afecta as plantações quase da mesma forma que as florestas, no entanto a destruição é mais rápida, uma vez que as plantas são todas do mesmo tamanho e assim, igualmente atingidas pelas chuvas ácidas.
 

A chuva ácida liberta metais tóxicos que estavam no solo. Esses metais podem contaminar os rios e serem inadvertidamente utilizados pelo homem causando sérios problemas de saúde.

A chuva ácida também ajuda a corroer alguns dos materiais utilizados nas construções, danificando algumas estruturas, como as barragens, as turbinas de geração de energia, etc.

Os lagos podem ser os mais prejudicados com o efeito das chuvas ácidas, pois podem ficar totalmente acidificados perdendo toda a sua vida.

A chuva ácida provoca clareiras, matando algumas árvores de cada vez. Podemos imaginar uma floresta, que vai sendo progressivamente dizimada, podendo eventualmente ser até destruída.

Soluções

Nos EUA, muitas usinas de energia que queimam carvão usam o sistema de dessulfuração de gás de fumeiro (FGD) para retirar os gases contendo enxofre de suas chaminés. Um exemplo de FGD é o depurador molhado que geralmente é usado nos EUA e em muitos outros países. Um depurador molhado é basicamente uma torre de reacção equipada com um ventilador que extrai a fumaça de gases quentes da chaminé de uma usina de energia. O calcário ou a pedra calcária em forma de slurry também é injectada na torre para se misturar com os gases da pilha e combinar-se com o dióxido de enxofre presente. O carbonato de cálcio da pedra calcária produz sulfato de cálcio de pH neutro, que é fisicamente retirado do depurador. Ou seja, o depurador transforma a poluição de enxofre em sulfatos industriais.

Em algumas áreas os sulfatos são vendidos a companhias químicas como gesso quando a pureza de sulfato de cálcio é alta. Em outros, eles são colocados num aterro.

Algumas pessoas opõem-se à regulação da geração de energia, acreditando que essa geração de energia e poluição necessitam de caminhar juntas. Isto é falso. Um reactor nuclear gera menos que um milionésimo do lixo tóxico (medido por efeito biológico líquido) por watt gerado, quando os dejectos de ambas as instalações de geração de energia são adequadamente comparados (os Estados Unidos proíbem a reciclagem nuclear, de modo que esse país produz mais lixo que outros países).

Um esquema regulador mais benigno envolve a negociação de emissões. Por este esquema, a cada planta poluidora actual é concedida uma licença de emissões que se torna parte do capital da empresa. Os operadores então podem instalar equipamentos de controlo da poluição e vender partes das suas licenças de emissões. O principal efeito deste procedimento é oferecer incentivos económicos reais para os operadores instalarem controles de poluição. Desde que grupos de interesse público possam aposentar as licenças por compra, o resultado líquido é um decréscimo contínuo e um menor conjunto de fontes poluidoras. Ao mesmo tempo, nenhum operador particular jamais será forçado a gastar dinheiro sem retorno do valor de venda comercial dos activos. Entre essas coisas citamos mais algumas que também ajudam:

• Conservar energia
• Transporte colectivo
• Utilização do metrô
• Utilizar fontes de energia menos poluentes
• Purificação dos escapamentos dos veículos
• Utilizar combustíveis com baixo teor de enxofre.

Regiões mais afetadas

As regiões particularmente afetadas pela precipitação ácida incluem a maior parte da Europa, particularmente a Escandinávia, onde muitos dos lagos estão tão acidificados que já não têm peixes e com extensas áreas florestais fortemente danificadas, grande parte do nordeste dos Estados Unidos da América e do sudeste do Canadá. Outras regiões afectadas são sudeste daChina e Taiwan.

Regiões potencialmente afectadas nas próximas décadas incluem o sul da Ásia (Indonésia, Malásia e Tailândia), a África do Sul, o subcontinente indiano e o Sri Lanka e partes da África Ocidental (países como o Gana, Togo e Nigéria).

A natureza transfronteiriça da poluição atmosférica leva a que poluição atmosférica cuja origem física está total ou parcialmente compreendida numa zona submetida à jurisdição nacional de um Estado produza os seus efeitos nocivos numa zona submetida à jurisdição de um outro Estado, mas a uma distância tal que não é possível distinguir as contribuições de fontes emissoras individuais ou de grupos de fontes. Esses efeitos transfronteiriços levaram à assinatura de diversos acordos e tratados internacionais tendo como objecto o controlo da poluição do ar e em particular as emissões que levam à acidificação da precipitação. Entre esses instrumentos tem particular importância a Convenção sobre a Poluição Atmosférica Transfronteiriça a Longa Distância, da qual Portugal é signatário. Aquela Convenção tem Protocolos adicionais sobre o controlo das emissões atmosféricas de óxidos de enxofre e de azoto e sobre a acidificação e aeutrofização das massas de água interiores.

Aumento da corrosão atmosférica

A precipitação ácida pode causar danos nos edifícios e estruturas expostas ao ar, com destaque para os edifícios históricos e monumentos, especialmente os construídos ou revestidos comcalcários e mármores. Esse aumento da corrosividade resulta da reacção do ácido sulfúrico contido na precipitação com os compostos de cálcio contidos na pedra, formando gesso que é solubilizado ou se desagrega da estrutura:

CaCO₃ (s) + H₂SO₄ (aq) ⇌ CaSO₄ (aq) + CO₂ (g) + H₂O (l)

A desagregação que se segue é rápida e comum, basta observar elementos escultóricos e lápides localizadas nas grandes cidades, onde é comum elementos epigráficos ficarem ilegíveis em poucas décadas. A precipitação ácida também aumento o ritmo de oxidação das estruturas em ferro, causando um rápido crescimento da ferrugem e dos danos por ela causados.

Outro efeito é a redução da visibilidade devido à presença de aerosóis contendo sulfatos e nitratos, em geral associados à formação de nevoeiros fotoquímicos extremamente ácidos.

Efeitos sobre a saúde humana

Estudos epidemiológicos sugerem uma ligação directa entre a acidez atmosférica e a saúde das populações,sendo os iões tóxicos libertados devido à precipitação ácida a maior ameaça.

O cobre mobilizado foi implicado nas epidemias de diarreia em crianças jovens e acredita-se que existem ligações entre o abastecimento de água contaminado com alumínio e o aumento da ocorrência de casos da doença de Alzheimer.

Estudos demonstraram que partículas finas em suspensão no ar, uma grande parte das quais são formadas por sais dos ácidos formados na precipitação ácida (sulfatos e nitratos), estão correlacionadas com o aumento da morbilidade das pessoas e a morte prematura em resultado de doenças como o cancro.

Efeitos sobre as florestas e as culturas

Os efeitos adversos sobre as florestas resultam dos impactes directo e indirecto da acidez, incluindo os efeitos sobre a mobilização de iões nos solos e as altas concentrações dos gases percursores no ar. As florestas situadas a grande altitude são particularmente vulneráveis pois estão frequentemente imersas em nevoeiros e nuvens cujas gotículas são mais ácidas do que a chuva. Pelas mesmas razões, a precipitação oculta tende a ser mais ácida do que a chuva, afectando particularmente as florestas de montanha.
As árvores são danificadas pela precipitação ácida de vários modos: a superfície cerosa das suas folhas é rompida e nutrientes são perdidos, tornando as árvores mais susceptíveis a gelo, fungos e insectos; o crescimento das raízes torna-se mais lento e, em consequência, menos nutrientes são transportados; iões tóxicos acumulam-se no solo, causando fitotoxicidade, em geral afectando as zonas de crescimento das raízes, e minerais valiosos são dispersos e arrastados pelas águas ou (como no caso dos fosfatos) ligam-se às argilas de forma a ficarem inacessíveis para mobilização pelas raízes.
Apesar das plantas cultivadas também poderem sofrer com a acidez da precipitação, particularmente se esta alterar significativamente o pH dos solos, os efeitos são minimizados pela aplicação de cal e de fertilizantes que repõem os nutrientes perdidos. Em terrenos de cultivo recorre-se quando necessário à adição de carbonato de cálcio para aumentar a capacidade tampão do solo, evitando variações grandes do seu pH. Essa técnica é difícil de utilizar em áreas de vegetação natural, sendo mal compreendidos os seus efeitos colaterais, particularmente sobre a vida aquática e sobre as turfeiras e outras áreas húmidas.
Sabe-se contudo, que a perda de cálcio das folhas de diversas espécies arbóreas, devido à acidez da chuva, leva a uma perda da tolerância ao frio, levando a danos ou mesmo à morte da planta durante o Inverno.

Efeitos da precipitação ácida

Estudos eco toxicológicos demonstraram que a precipitação ácida tem impactos adversos sobre as florestas, às massas de agua doce e os solos, matando planctos, insetos, peixes e anfíbios. Também demonstraram efeitos negativos sobre a saúde humana. Para, além disso, a precipitação ácida aumenta a corrisividade da atmosfera, causando danos em edifícios e outras estruturas e equipamentos expostos ao ar

Efeitos sobre os solos e as águas

Estudos ecológicos e toxicológicos revelam uma forte relação entre baixos níveis de pH e a perda de populações de peixes em lagos. Com pH inferior a 4,5 praticamente nenhum peixe sobrevive, enquanto níveis iguais ou superiores a 6,0 promovem populações saudáveis.

Por exemplo, a presença de elevada acidez na água (pH < 5) inibe a produção das enzimas que permitem que as larvas da maior parte das espécies de peixes de água doce, incluindo a maioria da espécies de truta, escapem das suas ovas.

Essa mesma acidez inibe o crescimento de fito plâncton levando a restrições na cadeia trófica que afeta os animais dela dependentes. Em consequência, à medida que as águas se vão acidificando, a biodiversidade é reduzida, do que já resultou o desaparecimento de múltiplas espécies das áreas mais sensíveis.

Contudo, o contributo direto e indireto (isto é, via o escoamento superficial) da precipitação ácida para a acidificação das águas de rios e lagos é variável, dependendo das características da bacia hidrográfica. Estudos revistos pela Environmental Protético Avenca dos Estados Unidos da América demonstraram que a precipitação ácida causara diretamente a acidificação de 75% dos lagos e de cerca de 50 % dos rios e ribeiros estudados.

Outro efeito da redução do pH é a mobilização nos sedimentos do fundo dos lagos e rios e nos solos de metais pesados como alumínio, o ferro, o magnésio, o cádmio e o manganês. Em meio aquático, a presença de sais de alumínio em solução faz com que alguns peixes produzam muco em excesso ao redor de suas guelras, prejudicando a respiração.

O lagos é particularmente afetado por receberem e concentrarem a acidez proveniente do escorrimento através de solos acidificados pela precipitação e por concentrarem parte importante da carga dos piões solubilizados.

Nos solos, a alteração do pH altera as suas propriedades biológicas e químicas, levando a alterações na solubilidade de diversos compostos e a alterações na microbiologia do solo, já que alguns microorganismos são incapazes de tolerar as alterações resultantes. Os enzimas desses microorganismos são desnaturados, perdendo a sua funcionalidade. Os piões hidrónio também levam à mobilização toxinas e à solubilização e consequente perda de nutrientes e micronutrientes essenciais à vida vegetal e ao equilíbrio trófico dos solos. Um dos caminhos para a solubilização é o seguintes:

2H+ (a) + Mg2+ (argilas) ⇌ 2H+ (argilas) + Mg2+(a) A química dos solos sofre profundas modificações quando catiões importantes para o suporte da vegetação, como o Ca++ e Mg++, são perdidos por lixiviação

Causas e consequências da precipitação ácida

Na ausência de qualquer contaminante atmosférico, a agua precipitada pela chuva é levemente acida, sendo de esperar um pH de aproximadamente 5,2 a 20 º C, valor inferior ao que resultaria se a solução ocorresse em agua destilada (pH = 5,6) devido à presença de outros compostos na atmosfera terrestre não poluída. Essa acidez natural, apesar de localmente poder ser influenciada pela presença de compostos orgânicos volateis e de óxidos de azoto gerados por trovoadas, resulta essencialmente da dissociação do dióxido de carbono atmosférico dissolvido na água, formando um ácido franco, conhecido como acido cabónico, segundo a reacção: 

2 (g) + H2O (l) ⇌ H2CO3 (aq) 

O ácido carbónico sofre ionização em solução aquosa, formando baixas concentração acidificantes de iões hidrónio: 

2H2O (l) + H2CO3 (aq) ⇌ CO32- (aq) + 2H3O+(aq) 

A ionização acima referida ocorre tanto nas gotículas de água atmosférica (nas nuvens, nevoeiros e neblinas), na água existente na superfície de gelos ou cristais de neve e ainda no orvalho e na água absorvida em partículas sólidas em suspensão no ar. É devido a essa multiplicidade de vias de formação que o termo chuva ácida, apesar de muito difundido, deve ser preferencialmente substituído pordeposição ácida, já que a acidificação da precipitação, com todas as consequências ambientais resultantes, pode ocorrer na ausência de chuva. 

Em resultado dessa acidez natural, o limite para se considerar a precipitação como ácida é em geral um pH inferior a 4,5 (a 20 °C), o que corresponde a precipitação que contém concentrações mensuráveis de um ou mais ácidos fortes e que pela sua acidez causa comprovados efeitos negativos sobre as plantas, os organismos vivos aquáticos e as estruturas construídas e equipamentos com os quais entre em contacto.

História

     As emissões de dióxido de enxofre e de óxidos de azoto têm crescido quase continuamente desde o início da Revolução Industrial. Robert Angus Smith, num estudo realizado em Manchester, Inglaterra, fez em 1852 a primeira demonstração da relação entre a acidez da chuva e a poluição industrial, cunhando em 1872 a designação chuva ácida.

  Apesar da relação entre precipitação ácida e poluição do ar ter sido descoberta em 1852, o seu estudo científico sistemático apenas se iniciou nos finais da década de 1960. Harold Harvey, professor de Ecologia na Universidade de Toronto, publicou em 1972 uns dos primeiros trabalhos sobre um lago "morto" em resultado da acidificação das suas águas pela deposição ácida, trazendo a questão da chuva ácida para a ribalta da política ambiental.

    O interesse público pelos efeitos da chuva ácida iniciou-se na década de 1970, a partir dos Estados Unidos da América, quando o New York Times publicou os resultados obtidos em estudos feitos na Hubbard Brook Experimental Forest (HBES), em New Hampshire, que demonstravam os múltiplos danos ambientais que a acidez da precipitação estava a causar.

Ao longo das últimas décadas têm sido reportadas leituras de pH na água de gotas de chuva e em gotículas de nevoeiro, colhidas em regiões industrializadas, com valores inferiores a 2,4 (a mesma acidez do vinagre).

   A precipitação ácida com origem industrial é um sério problema em países onde se queimam carvões ricos em enxofre para gerar calor e eletricidade, como a China e a Rússia. Embora com outras origens, com destaque para o tráfego automóvel, o problema afeta vastas regiões da Europa e da América  do Norte.

   O problema da precipitação ácida tem crescido com o aumento da população e com a industrialização, abrangendo áreas crescentes do planeta, com destaque para a Índia e o sueste asiático. O uso de altas chaminés industriais para dispersar os gases emitidos tem contribuído para aumentar as áreas afetadas, já que os poluentes são injetados na circulação atmosférica regional, atingindo vastas áreas a sotavento do ponto de emissão. Em resultado, é comum a deposição ocorrer a considerável distância do ponto de emissão, com as regiões montanhosas a receberem a maior parte da acidez precipitada (simplesmente por serem áreas de maior precipitação devido às chuvas de montanha). Um exemplo destes efeitos é a grande acidez da precipitação na Escandinávia quando comparada com as emissões relativamente baixas ali produzidas.

Conceito de Chuva Ácida

         A chuva ácida corresponde a uma chuva com elevado teor de acidez provocada pela forte concentração de óxido de enxofre e de azoto, dois tipos de gases provocados pela poluição industrial. Estes gases quando lançados na atmosfera são absorvidos pelas partículas de água transformando-se em ácido sulfúrico e em ácido nítrico. As consequências mais visíveis das chuvas ácidas são a destruição de florestas em diversas partes do planeta e a corrosão de numerosos prédios e monumentos.
As chuvas ácidas são chuvas carregadas de iões ácidos de origem industrial muito nocivos para a vegetação, isto é, corresponde a uma chuva com elevador teor de acidez provocado pela forte concentração de óxido de enxofre e azoto.