Resumen

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Con este experimento se tiene una forma simple de ver si la lluvia, granizo, nieve o las aguas que caen o están cerca de tu hogar son ácidos y las consecuencias que acarrean a la naturaleza, a los seres vivos y a su entorno.

Antecedentes

La lluvia ácida y otros tipos de precipitación ácida como neblina, nieve, etc. han llamado recientemente la atención pública como problemas específicos de contaminación atmosférica secundaria; sin embargo, la magnitud potencial de sus efectos es tal, que cada vez se le dedican más y más estudios y reuniones, tanto científicas como políticas ya que en la actualidad hay datos que indican que la lluvia es en promedio 100 veces más ácida que hace 200 años.

De una manera natural, el bióxido de carbono, al disolverse en el agua de la atmósfera, produce una solución ligeramente ácida que disuelve con facilidad algunos minerales. Sin embargo, esta acidez natural de la lluvia es muy baja en relación con la que le imparten actualmente los ácidos fuertes como el sulfúrico y el nítrico, sobre todo a la lluvia que se origina cerca de las zonas muy industrializadas como las del norte de Europa y el noreste de los estados unidos.

Se cree que estos ácidos se forman a partir de los contaminantes primarios como el bióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno por las siguientes reacciones:

La oxidación adicional de los óxidos de azufre (1) y de nitrógeno (2) puede ser catalizada por los contaminantes atmosféricos (3), incluyendo las partículas sólidas y por la luz solar. Una vez formados los óxidos SO3 y NO2, reaccionan con facilidad con la humedad atmosférica para formar los ácidos sulfúrico (4) y nítrico (5) respectivamente. Estos permanecen disociados en la atmósfera y le imparten características ácidas y, eventualmente, se precipitan con la neblina, la lluvia o la nieve, las que, por lo tanto, tendrán mayor acidez en las áreas que reciben continuamente dichos óxidos que en las que no están alteradas. Por ejemplo, existen pruebas circunstanciales de que las termoeléctricas en especial las que utilizan combustible rico en azufre, están muy relacionadas con la producción de lluvia ácida.

Como consecuencia del arrastre de diversas sustancias, componentes naturales del aire, partículas sólidas, y debido fundamentalmente a la disolución del dióxido de carbono en el agua de lluvia, ésta tiene una ligera acidez que oscila entre valores de 5,5-5,7 unidades de pH.

Se ha medido el grado de acidez del agua de lluvia en zonas donde existía una elevada concentración de ciertos contaminantes y se ha visto que su pH es mucho más bajo de lo normal, de hecho algunas lluvias llegan a tener pH del orden de 4,2-4,3, lo que indica un grado de acidez muy alto, esto es lo que conocemos con el nombre de «lluvia ácida», denominación con la que se designa cualquier agua de lluvia de pH inferior al natural de 5,5.

Azufre como contaminante

Los óxidos de azufre y nitrógeno son las principales causas de la acidificación tanto del suelo como de las aguas.

Los compuestos de azufre son responsables de dos tercios del total de la lluvia ácida y los compuestos de nitrógeno no producen acidificación si los mismos son absorbidos por las plantas.

Por dicha razón la polución real producida por los compuestos sulfurados es mayor a los dos tercios antes mencionados.

Dentro de dichos compuestos sulfurados el SO2 es el principal contaminante y se produce en la combustión de carbón y del petróleo crudo.

La concentración de azufre en el crudo varía de acuerdo a la procedencia del mismo por lo que se pueden dar valores de décimas de uno por ciento a dos o tres por ciento en peso.

En el carbón las concentraciones varían en un rango más amplio, mientras que en el gas natural los niveles son considerablemente menores.

El mayor consumo de crudos aumentó vertiginosamente luego de la segunda guerra mundial en Europa en 1970 a valores 15 veces mayores que en 1945.

En el orden de 30 millones de toneladas son las emitidas en Europa anualmente. La mayoría de esta cantidad (80%) proviene de la combustión de crudo y carbón, mientras que el 20% restante proviene del resto de los procesos industriales.

Dentro de Europa Occidental, el país con mayor emisión es Gran Bretaña sobrepasada únicamente por la Unión Soviética.

El valor anterior lo podemos comparar con los 16 millones de toneladas de azufre emitido por Estados Unidos y los 75 millones de toneladas que es emitido anualmente por todo el planeta debido a las diferentes actividades realizadas por el hombre.

La atmósfera también recibe azufre proveniente de las emisiones volcánicas y de los mares y de los suelos con respecto a Europa y EEUU, los niveles emitidos son 10 veces superior a los considerados naturales.

Ciclo del Azufre

El azufre se transforma en diversos compuestos y circula a través de la ecósfera en el ciclo del azufre, principalmente sedimentario. Entra en la atmósfera desde fuentes materiales como:

Sulfuro de hidrógeno (H2S), gas incoloro y altamente venenoso con olor a huevos podridos, desde volcanes activos y la descomposición de la materia orgánica en pantanos, ciénagas y llanuras cubiertas por las mareas, causada por degradadores aeróbicos.

Dióxido de azufre (SO2), gas incoloro y sofocante proveniente de volcanes activos.

Partículas de sulfatos (SO4), como el sulfato de amonio de la aspersión marina.

Cerca de un tercio de todos los compuestos de azufre y 99% del dióxido de azufre que llegan a la atmósfera desde todas las fuentes, proviene de las actividades humanas. La combustión de carbón y petróleo que contienen azufre, destinada a producir energía eléctrica, representa cerca de dos tercios de la emisión, por humanos, de dióxido de azufre a la atmósfera. El tercio restante proviene de procesos industriales cono la refinería del petróleo y la conversión (por fundición) de compuestos azufrados de minerales metálicos en metales libres como el cobre, plomo y zinc.

En la atmósfera, el dióxido de azufre, reacciona con oxígeno para producir tiróxido de azufre (SO3), el cual reacciona con vapor de agua para producir minúsculas gotas de ácido sulfúrico (H2SO4).También reacciona con otras sustancias químicas pequeñas de sulfato.

Estas gotículas de H2SO4 y partículas de sulfato caen a la tierra como componentes de la lluvia ácida, que daña los árboles y la vida acuática.

Nitrógeno como contaminante

Los principales compuestos nitrogenados que contaminan la atmósfera son el monóxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) que son agrupados con la denominación NOx.

Dichos óxidos son formados durante toda clase de combustión, y a diferencia del azufre que proviene en su mayoría del aire necesario para que la misma se efectúe.

En Escandinavia aproximadamente dos tercios del total de óxidos de nitrógeno que contaminar la atmósfera proviene de los coches de transporte.

Actualmente en Europa se liberan a la atmósfera 20 millones de toneladas de dióxido de nitrógeno.

Debido a que las emisiones de óxidos de azufre están siendo controladas para abatir las emisiones de óxidos de nitrógeno se convierten cada día en más importantes como acidificantes del medio ambiente.

También ciertos tipos de fertilizantes son fuente de compuestos nitrogenados contaminantes.

Es así que son liberados en cantidades importantes de amoniaco el cual causa un aumento en el pH de las lluvias, pero dicho efecto se elimina cuando los iones amoniaco (NH4+) en la lluvia son convertidos por microorganismos en los suelos o absorbidos por los árboles luego de su contacto con los suelos.

Las grandes cantidades de contaminantes en base a nitrógeno provocan una sobre fertilización de los suelos. La mayoría de las plantas se adaptan a una deficiencia de nitrógeno pero cuando se produce el fenómeno opuesto, aparecen daños a la vegetación y se causa problemas secundarios como en la potabilidad de las aguas y los fenómenos de entroficación de los cuerpos de agua.

Además de acidificación de los suelos producida por la reacción de nitratos provoca la liberación de sustancias peligrosas como el aluminio que ataca los países de los árboles y que al pasar a las aguas subterráneas llegan a los lagos depredando las colonias de peces.

Fuentes de emisión de la lluvia acida.

¿Qué actividades humanas originan la emisión de estos gases?

Todos ellos son consecuencia de los procesos de combustión. Los óxidos de azufre se emiten al quemar combustibles de baja calidad, que contienen azufre, en general son carbones o fracciones pesadas del petróleo.

Los óxidos de nitrógeno se producen, en mayor o menor cantidad, en todas las reacciones de combustión por reacción del oxígeno y nitrógeno del aire a temperaturas elevadas.

Tengamos en cuenta que los procesos de combustión son unos de los que más habitualmente efectuamos, tanto a nivel doméstico (calefacciones), como a nivel industrial (obtención de energía eléctrica por vía térmica, combustiones en calderas,) y que los medios de transporte, individuales y colectivos, incorporan motores en los que se queman combustibles de mejor o peor calidad.

Dióxido de Azufre (So2)

Es un contaminante primario que se produce en la combustión de carbón y petróleo que contienen azufre:

S(combustibles) + O2 ———– SO2

El SO2 también se produce en la refinación de ciertos minerales que son sulfuros.

2 PbS + 302 ———- 2PbO + 2 SO2

El SO2 es el contaminante del aire derivado del azufre más importante; sin embargo, algunos procesos industriales emiten trióxido de azufre, SO3, el cual se forma también en la atmósfera en pequeñas cantidades debido a la reacción entre el SO2 y el oxígeno

2 SO2 + O2 ————- 2 SO3

Algunas macro partículas del aire catalizan esta reacción. A veces, el SO2 y el SO3 se mencionan en forma conjunta como óxidos de azufre, SOx.

Fuentes de emisión.-

La mayor parte de los SOx antropogénicos provienen de la combustión de carbón y petróleo en las plantas generadoras de electricidad (carboeléctricas y termoeléctricas).

Fuentes de Óxidos de Azufre

Fuentes de emisión de Óxido Nítrico.

Ciertas bacterias emiten una gran cantidad de óxido nítrico hacia la atmósfera, por lo que constituye una fuente natural que no es posible controlar.

La mayor parte de los óxidos de nitrógeno producidos por fuentes artificiales se deriva de las plantas generadoras de energía eléctrica, en las que la alta temperatura de la combustión de los energéticos facilita la formación de estos óxidos.

Fuentes de Oxido de Nitrógeno

Objetivo

Conocer si la lluvia, granizo, nieve o agua que está cerca de nuestros hogares está contaminada y cuales son sus consecuencias para los seres vivos y su entorno.

Justificación

Todos podemos ver el smog o respirar aire contaminado, pero no todos sabemos si la lluvia ácida afecta la zona donde vivimos. No se puede ver ni oler, pero ésta produce grandes daños en la Tierra. Es por esta razón que es interesante e importante saber cómo detectar la lluvia ácida y tomar acciones para evitar estos daños.

Hipótesis

Si  conocemos qué es la lluvia ácida, cuales son las causas que la genera y sus consecuencias para los seres vivos y su entorno, seremos más capaces de reducirla y minimizar sus efectos, al mismo tiempo cuidaremos y preservaremos nuestro hábitat.

Método (materiales y procedimiento)

Una forma simple de ver si la lluvia, granizo o nieve, que caen o están cerca de tu hogar son acidas es la siguiente:

Material necesario

• Vinagre
• Jugo de Limon
• Agua
• 3 vasos
• 3 Tizas ( Gises)

Procediemiento

Poner una tiza en cada uno de los vasos.

El primero debe de estar lleno hasta ¾ de vinagre, el segundo en el jugo de limon y el tercero en agua.

Luego revisar los tres vasos todos los dias durante 1 semana, sin moverlos.

¿Qué cambios se ven?

Se pueden observar que en los tres vasos la tiza se a podido disolver, pero varia dependiedo del liquido.

El vaso con el jugo delimon se ha disuelto mas rapidamente, luego el vinagre y por último el agua.

¿A que se deben los cambios?

Cada uno de los liquidos que utilizampos en el experimento, tiene componenetes diferentes, que lo caracterizan, una de esas cosas es su acidez.

El limon particularmente tiene un grado de acidez muy alto, tiene un ph de 2.4 (El ph es la medida que se le da de acidez a una sustacia / dilucion) , en cambio el vinagre tiene 2.9 de pH,esto lo hace menos ácida.Y el agua tiene 7.00 de ph lo que la hace una sustacia basica, es decir sin acidez.

¿A que se deben estos cambios?

La acidez del limón y el vinagre hacen que las tizas se desgasten, y por esto se disuelvan. Claro que como cada sustancia que utilizamos tiene grado de pH diferentes, el resultado es diferente, en la de limón se disuelve máas rápido por el grado de acidez, después el vinagre y hasta el último el agua.

Galería Método

Resultados

Como pudimos ver en el experimento anterior, algunas sustancias pueden ser dañinas, debido a sus componentes y en este caso debido al pH.

Al igual que el limón y el vinagre hay un líquido llamado “lluvia ácida” que produce en muchos casos la degradación de fachadas y monumentos de materiales tales como mármol, granito entre otros.
La lluvia ácida es agua, pero como vimos el agua no causa estas cosas. Pero claro, a causa de la contaminación el agua de la lluvia se ha acidificado causando  asì estas cosas. Podriamos compararlo con el jugo del limón en este caso.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Este experimiento nos ayuda a entender el efecto que produce la contaminación de las fabricas y los coches sobre el ambiente, ocasionando lluvia ácida y desgastando nuestras rocas, tierra y hasta a nosotros mismos pues a más contaminación, más ácida es la lluvia y más rápidamente se producen alteraciones en la tierra que no nos favorecen ni a nosotros  ni a ella.

Bibliografía

• Experimentos Científicos 7, 8, 9, 10 y 11. Edición Colección Librería Serie Infantil Impreso 2013

Autor: Marcela Enríquez Abarca

• http://www.monografias.com/trabajos5/lluac/lluac.shtml

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography