Energia e Meio Ambiente

O que é chuva ácida e maneiras de restaurar os danos que causa

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A chuva ácida pode ter sérias implicações para o meio ambiente - especialmente ambientes aquáticos e solos. Embora ações tenham sido tomadas para limpar muitas das emissões que as causam, o dano já foi feito a muitos ambientes naturais em todo o mundo.

No entanto, há luz no fim do túnel. Acontece que existem alguns métodos que podem ser empregados para ajudar a reduzir e reverter os efeitos da chuva ácida no mundo natural.

O que é chuva ácida e o que a causa?

Como você deve se lembrar de seus dias de escola, a chuva ácida é formada quando o dióxido de enxofre (SO2) e óxidos de nitrogênio (NOX) são emitidos para a atmosfera e
transportado por vento e correntes de ar. Esses poluentes reagem com as moléculas de água na atmosfera, bem como com o oxigênio e outros produtos químicos, para formar os ácidos sulfúrico e nítrico.

Esses ácidos então se misturam com mais água e outros materiais na atmosfera, antes de cair no solo como chuva ácida.

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O fenômeno foi identificado pela primeira vez em 1800, durante o auge da Revolução Industrial. Robert Angus Smith, um químico escocês que trabalhava em Manchester, Inglaterra, fez a conexão entre a chuva ácida e os poluentes atmosféricos.

Uma pequena quantidade de dióxido sulfúrico e óxidos nitrosos são componentes naturais do meio ambiente e vêm de fontes como vulcões, descargas elétricas de raios, etc. No entanto, as quantidades muito maiores de chuva ácida encontradas hoje vêm de atividades industriais humanas - principalmente queimadas combustíveis fósseis.

Atualmente, as fontes mais comuns desses óxidos são:

  • Queima de combustíveis fósseis para gerar eletricidade. Dois terços do SO2 e um quarto de NÃOX na atmosfera vêm de geradores de energia elétrica.
  • Escape de veículos e equipamentos pesados.
  • Manufatura, refinarias de petróleo e outras indústrias.

Um grande problema com esses poluentes é que eles podem ser transportados por distâncias muito longas antes de formarem chuva ácida. Isso significa que os países podem sofrer as consequências das atividades industriais em lugares distantes, não apenas localmente.

Que diferentes formas de chuva ácida existem?

A chuva ácida pode se formar, ou ser depositada, de duas maneiras diferentes:

  • Deposição úmida
  • Deposição seca

A deposição úmida é o que mais comumente chamamos de chuva ácida. É aqui que os ácidos sulfúrico e nítrico formados na atmosfera caem no solo carregados pela chuva, neve, nevoeiro ou granizo.

A deposição seca, por outro lado, consiste em depósitos da atmosfera na ausência de umidade.

"As partículas e gases ácidos podem se depositar nas superfícies (corpos d'água, vegetação, edifícios) rapidamente ou podem reagir durante o transporte atmosférico para formar partículas maiores que podem ser prejudiciais à saúde humana. Quando os ácidos acumulados são lavados da superfície pela próxima chuva , essa água ácida flui pelo solo e pode prejudicar plantas e animais selvagens, como insetos e peixes. " - EPA.

A quantidade de deposição seca ou úmida é ditada pela quantidade de chuva de uma área afetada. Desertos, por exemplo, tendem a apresentar deposição mais seca em comparação com locais que sofrem vários centímetros de chuva por ano.

Qual é o pH da chuva ácida?

O termo chuva ácida é interessante porque a chuva regular, em média, também é ligeiramente ácida. Normalmente, a chuva limpa tem um pH entre 5 e 5,6.

Como você provavelmente sabe, a escala de pH varia de 0 a 14 e mede a acidez ou alcalinidade relativa de uma solução aquosa determinada pelo conteúdo de íon hidrogênio (H +). A escala foi inventada por um cientista dinamarquês, Søren Sørensen, em 1909.

É uma escala logarítmica e cada unidade de pH representa um aumento de dez vezes na acidez.

Para referência, a água destilada pura tem um pH de 7 e o ácido dentro de uma bateria pode ter um pH de 0. Na outra extremidade da escala de pH, o alvejante tem um pH de cerca de 12,6 e limpador de drenagem de líquido atépH 14.

A razão pela qual a chuva regular é ligeiramente ácida é o dióxido de carbono dissolvido que forma o ácido carbônico. A chuva ácida, por outro lado, tende a ter um pH entre 4,2 e 4,4.

Esta diminuição do pH entre a chuva limpa e a chuva ácida significa que a última pode ser consideravelmente mais ácida.

Em algumas ocasiões, o pH da chuva ácida foi registrado tão baixo quanto 3 - semelhante ao pH do vinagre. Um número ainda mais baixo foi registrado em 1982, quando o pH da névoa na costa oeste dos Estados Unidos mediu um pH de 1,8!

Por que a chuva ácida é prejudicial ao meio ambiente?

A chuva ácida pode ser extremamente prejudicial ao meio ambiente. Ecologicamente falando, a chuva ácida é muito mais devastadora em ambientes aquáticos como riachos, lagos e pântanos.

A chuva ácida pode, e irá, alterar dramaticamente o pH médio desses ambientes, potencialmente matando muitas espécies de peixes e outros organismos aquáticos que estão adaptados a um pH mais alto.

Muitos organismos aquáticos têm algo chamado "nível de pH crítico" no qual podem sobreviver. Por exemplo, os caracóis tendem a sofrer muito em pHs mais baixos do que pH 6, efêmeras sobre pH 5,5, e sapos em algum lugar na região de pH 4.

Para peixes, níveis baixos de pH também podem impedir a eclosão de seus ovos. Todos esses efeitos tendem a reduzir drasticamente a biodiversidade desses ecossistemas.

Quando a chuva ácida penetra e se infiltra no solo, ela pode lixiviar metais tóxicos como alumínio, cádmio e mercúrio do solo e partículas de argila, que tendem a fluir para riachos e lagos. Por exemplo, quanto mais ácida a chuva, mais alumínio é liberado, agravando os problemas de poluição.

A chuva ácida também remove um grande número de cátions de cálcio do solo - que é um mineral importante para a ecologia local. Uma perda significativa pode danificar e até matar árvores, plantas e colheitas.

O alumínio há muito é reconhecido como muito tóxico para os organismos de água doce e também pode afetar gravemente os ecossistemas terrestres. Em ambientes aquáticos, o alumínio é uma toxina particularmente potente para organismos que respiram guelras, como peixes e invertebrados.

A exposição a grandes doses de alumínio causa problemas de plasma e hemolinfa (um equivalente do sangue em invertebrados) e pode eventualmente levar à falha osmorregulatória (a regulação de fluidos e eletrólitos em organismos) em animais afetados. Para os peixes, em particular, o alumínio reduz a eficiência de suas guelras e pode levar à morte das células das guelras.

O alumínio também pode se acumular em invertebrados de água doce. Isso tem um efeito de detonação para qualquer predador mamífero e aviário.

Em terra, o alumínio, lançado no solo como resultado da chuva ácida, pode afetar adversamente o sistema de raízes finas das plantas. Como em alguns animais aquáticos, a presença de alumínio em concentrações suficientes afeta os sistemas que são importantes para a absorção de nutrientes vitais.

"Em altitudes elevadas, a neblina ácida e as nuvens podem retirar nutrientes da folhagem das árvores, deixando-as com folhas e agulhas marrons ou mortas. As árvores são menos capazes de absorver a luz solar, o que as torna fracas e menos capazes de suportar temperaturas congelantes." - EPA.

O alumínio também se acumula nas plantas, como alguns invertebrados, afetando toda a cadeia alimentar.

A chuva ácida também pode danificar e, eventualmente, matar as plantas diretamente. Além da acidificação do solo, a chuva ácida também pode causar a secagem das cutículas das folhas cerosas que evoluíram em algumas plantas para evitar a perda de água.

Em última análise, isso resulta em perda excessiva de água da planta para a atmosfera. As plantas afetadas desidratarão e morrerão. As plantas que passam por isso geralmente apresentam amarelecimento entre as nervuras de suas folhas.

O aumento da acidificação dos tecidos internos da planta também pode resultar na dissolução de minerais importantes, enfraquecendo-a fatalmente.

A acidificação do solo também impacta dramaticamente a biodiversidade microbiana do solo. Alguns micróbios não toleram pH baixo e, conseqüentemente, são mortos.

A chuva ácida também pode ser muito prejudicial para águas costeiras rasas. A acidificação dos oceanos pode impedir que invertebrados marinhos criem exoesqueletos calcificados.

Os corais são particularmente sensíveis a níveis mais baixos de pH, onde seus esqueletos de carbonato de cálcio podem se dissolver. Qualquer efeito nos membros inferiores da cadeia alimentar do oceano também terá um efeito indireto sobre outros animais marinhos superiores.

Em resumo, os 3 principais efeitos da chuva ácida no meio ambiente são (cortesia da Washington University):

  • Os habitats de água doce tornam-se tão ácidos que os animais não podem mais viver neles.
  • A degradação de muitos minerais do solo produz íons metálicos que são então lavados no escoamento, causando vários efeitos:
    • A liberação de íons tóxicos, como Al3+, no abastecimento de água.
    • A perda de minerais importantes, como Ca2+, do solo, matando árvores e danificando plantações.
  • Os poluentes atmosféricos são facilmente movidos pelas correntes de vento, então os efeitos da chuva ácida são sentidos longe de onde os poluentes são gerados.

A chuva ácida é prejudicial para os humanos?

Além dos graves danos que a chuva ácida pode causar ao meio ambiente, ela também é prejudicial a edifícios, monumentos históricos e estátuas, especialmente aquelas feitas de calcário e mármore.

Também pode afetar a saúde humana.

Embora não diretamente, per se, o material particulado no ar que forma a chuva ácida pode contribuir para problemas cardíacos e pulmonares se inalado, especialmente por pessoas com asma e bronquite. O NOx também pode levar à criação de ozônio no nível do solo que, quando inalado, pode causar problemas pulmonares graves, como pneumonia crônica e enfisema.

A chuva ácida em altitudes mais elevadas também pode levar à formação de uma névoa ácida espessa que afeta a visibilidade e irrita os olhos e o nariz.

Existem efeitos positivos da chuva ácida?

Acontece que existem alguns efeitos positivos interessantes da chuva ácida. Por exemplo, descobriu-se que a chuva ácida pode ajudar a reduzir a produção natural de metano - um gás de efeito estufa mais potente do que o dióxido de carbono.

Isso foi especialmente observado em áreas úmidas. O teor de enxofre da chuva ácida mostrou limitar a atividade de micróbios produtores de metano encontrados em tais ambientes.

Como a chuva ácida afeta o solo?

O solo é um dos alicerces mais fundamentais de toda a vida terrestre. Qualquer dano significativo causará um impacto dramático em ecossistemas inteiros na terra.

Quando o valor químico e nutricional dos solos se esgota, ecossistemas inteiros podem entrar em colapso. É por isso que é extremamente importante eliminar ou, pelo menos, reduzir ao máximo os efeitos da chuva ácida sobre o solo.

Já mencionamos alguns efeitos importantes da chuva ácida no solo, mas, em alguns casos, florestas, riachos e lagos que sofrem chuva ácida são capazes de amortecer os efeitos. Tampão é a capacidade de um ecossistema de tolerar um aumento na acidificação da chuva ácida.

Isso depende inteiramente de vários fatores. Os dois principais são a espessura e composição do solo e o tipo de rocha subjacente.

Por exemplo, áreas com solos espessos ricos em cálcio, calcário ou mármore são mais capazes de neutralizar o ácido da água da chuva. Isso ocorre porque o calcário e o mármore são mais alcalinos (básicos) e produzem pHs mais elevados quando dissolvidos em água.

Em locais onde a geologia subjacente e, por extensão, a química do solo, é incapaz de amortecer os efeitos da chuva ácida, a acidificação do solo pode ser devastadora. Ele remove minerais vitais do solo que podem matar as plantas existentes e também ameaçam o futuro da produtividade florestal.

Solos ácidos tendem a resultar em crescimento mais lento para plantas e árvores se elas não forem mortas imediatamente.

"Nas montanhas verdes de Vermont e nas montanhas brancas de New Hampshire, nos Estados Unidos 50% do abeto vermelho morreram no passado 25 anos. Também foi observada uma redução no crescimento das árvores existentes, medido pelo tamanho dos anéis de crescimento das árvores nessas áreas. "- airquality.org.uk.

Como as áreas danificadas pela chuva ácida podem ser restauradas?

Como já vimos, os danos causados ​​pela chuva ácida podem ser muito significativos para o meio ambiente - especialmente solo e ambientes aquáticos. Embora a natureza tenha uma grande capacidade de se curar, às vezes é necessário que os humanos ajam.

Aqui estão algumas maneiras pelas quais os humanos podem ajudar a restaurar os danos causados ​​pela chuva ácida.

1. Calcário em pó pode ser adicionado a cursos de água acidificados

Um método de restaurar artificialmente os danos causados ​​pela chuva ácida em lagos e rios é introduzir calcário em pó. Chamado de "calagem", o carbonato de cálcio e outros componentes alcalinos do calcário ajudam a neutralizar o pH das águas afetadas.

Embora seja uma solução bastante simples, não é o método mais barato. Também é apenas uma solução temporária e deve ser continuada em intervalos até que a chuva ácida pare.

Ele tem sido usado com sucesso em lugares como a Noruega e a Suécia para ajudar a restaurar lagos e rios afetados. Outro grande projeto de calagem também foi realizado no País de Gales, Reino Unido, onde 12.000 km, ou assim, das vias navegáveis ​​se acidificou.

Esse projeto ocorreu em 2003 no rio Wye (um grande curso de água que vai do meio do País de Gales ao estuário do Severn) e realmente levou ao retorno do salmão a essas áreas. Esses peixes não eram vistos no rio desde meados da década de 1980.

2. O "bombardeio geral" de pelotas de cálcio também tem sido usado para restaurar solo acidificado

Soluções à base de cálcio também podem ser usadas para ajudar a restaurar solos danificados pela chuva ácida. Por exemplo, em 1999, 40 toneladas de pelotas secas de cálcio foram espalhadas sobre um 29 acres bacia hidrográfica em Hubbard Brook, New Hampshire, EUA. As pelotas foram espalhadas por helicóptero ao longo de vários dias.

As pelotas foram especialmente projetadas para penetrar lentamente na bacia hidrográfica ao longo de muitos anos e neutralizar a acidificação do solo. Os pesquisadores monitoraram a floresta por uma década e meia para comparar a área com bacias adjacentes que não receberam o mesmo tratamento.

“O tratamento aumentou a resiliência da floresta a grandes perturbações”, disse um dos pesquisadores. “As árvores na bacia hidrográfica tratada com cálcio conseguiram se recuperar mais rapidamente de uma forte tempestade de gelo que atingiu a região em 1998.”

3. Regular as indústrias para controlar as emissões

Parece óbvio, mas uma das maneiras mais eficazes de ajudar a restaurar as áreas danificadas pela chuva ácida é cortar a emissão de enxofre e óxidos nitrosos das indústrias mais poluentes. Ao interromper o problema na origem, ele permite que a natureza se recupere por conta própria.

Isso pode ser conseguido por meio de uma mistura de carvão para lavagem, queimando apenas carvão com baixo teor de enxofre ou instalando dispositivos chamados "purificadores" em condutos e chaminés. Também chamado de dessulfurização de gases de combustão (FGD), isso normalmente funciona para eliminar quimicamente o SO2 dos gases que saem das chaminés.

Eles são incrivelmente eficazes e podem remover tanto quanto 95% de dióxido de enxofre dos gases de emissão. Claro, as usinas de energia também podem ser convertidas do uso de carvão em combustíveis com baixo teor de enxofre, como o gás natural, ou formas alternativas de energia.

Para veículos, a introdução do conversor catalítico nos sistemas de escapamento é fundamental na redução das emissões de NOx dos carros.

Isso tem sido particularmente eficaz em lugares como os EUA e Canadá, onde as regulamentações governamentais foram introduzidas em mais de25 anos atrás para forçar as indústrias a limpar seu ato. Mais notavelmente, a Lei do Ar Limpo de 1970 e o Acordo de Qualidade do Ar Canadá-Estados Unidos de 1991.

Alguns estudos de 2015 mostraram que, após um início lento, os solos acidificados agora apresentam recuperação acelerada em uma ampla faixa do oeste de Ontário e Maine.

4. Mudar para fontes alternativas de energia também ajuda

Outra estratégia empregada para interromper a chuva ácida e ajudar a restaurar os danos causados ​​foi a ampla introdução de fontes alternativas de energia para gerar eletricidade. Eólica, geotérmica, solar, hidrelétrica e nuclear, entre elas.

Ao eliminar completamente a necessidade de usar combustíveis fósseis, essas fontes alternativas de energia eliminam com eficácia as emissões de dióxido de enxofre e poluentes NOx no ar. E, claro, o mesmo se aplica à mudança para veículos elétricos.

E isso é tudo.

Os efeitos da chuva ácida nos ambientes naturais e construídos podem ser incrivelmente sérios se não forem diminuídos. Felizmente, uma mistura de legislação importante e algumas estratégias de mitigação inovadoras têm se mostrado eficazes na redução, e até mesmo na reversão, de alguns dos danos mais sérios.

À medida que os países continuam seu esforço para limpar suas emissões e acelerar sua adoção de fontes alternativas de energia, a chuva ácida de fontes humanas provavelmente se tornará uma coisa do passado.


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