Chuva ácida
Chuva ácida é a designação dada à chuva, ou qualquer outra forma de precipitação atmosférica, cuja acidez seja substancialmente maior do que a resultante do dióxido de carbono (CO2) atmosférico dissolvido na água precipitada. A principal causa daquela acidificação é a presença, na atmosfera terrestre, de gases e partículas ricos em enxofre e azoto reativo cuja hidrólise no meio atmosférico produz ácidos fortes. Assumem particular importância os compostos azotados (NOx) gerados pelas altas temperaturas de queima dos combustíveis fósseis e os compostos de enxofre (SOx) produzidos pela oxidação das impurezas sulfurosas existentes na maior parte dos carvões e petróleos. Quimicamente, chuva ácida não seria uma expressão adequada, porque para a Química toda chuva é ácida devido à presença do ácido carbônico (H2CO3), mas para a Geografia toda chuva com pH abaixo do N.T. (Nível de tolerância de pH) igual a aproximadamente 5,5 é considerada ácida. Também pode acarretar sérios danos às trutas por exemplo, uma vez que se cair uma chuva ácida num ambiente lacustre de uma truta, abaixo ou acima do N.T., a truta morrerá. Os efeitos ambientais da precipitação ácida levaram à adopção, pela generalidade dos países, de medidas legais restritivas da queima de combustíveis ricos em enxofre e obrigando à adopção de tecnologias de redução das emissões de azoto reactivo para a atmosfera.
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 um 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, 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.
Na ausência de qualquer contaminante atmosférico, a água precipitada pela chuva é levemente ácida, sendo de esperar um pH de aproximadamente 5,2 a 20 ºC, valor inferior ao que resultaria se a solução ocorresse em água 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 voláteis e de óxidos de azoto gerados por trovoadas, resulta essencialmente da dissociação do dióxido de carbono atmosférico dissolvido na água, formando um ácido fraco, conhecido como ácido carbónico, segundo a reacção: O ácido carbónico sofre ionização em solução aquosa, formando baixas concentrações acidificantes de iões hidrónio: 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 por deposição ácida, já que a acidificação da precipitação, com todas as consequências ambientais resultantes, pode ocorrer na ausência de chuva.
Origem da acidez acrescida
A acidez acrescida que está na origem da precipitação ácida resulta na sua maior parte da interacção dos componentes naturais da atmosfera terrestre com poluentes primários, entre os quais avultam os óxidos de azoto e os óxidos de enxofre, os quais reagem com a água atmosférica para formar ácidos fortes como sejam o ácido sulfúrico e o ácido nítrico. A principal fonte desses poluente primários é a queima de combustíveis fósseis para produção de energia térmica, energia eléctrica e para a propulsão de veículos. Embora existam processos naturais que contribuem para a acidificação da precipitação, com destaque para os gases lançados na atmosfera pelos vulcões e os gerados pelos processos biológicos que ocorrem nos solos, pântanos e oceanos, as fontes antrópicas, isto é resultantes da acção humana, são claramente dominantes. A prova dessa predominância foi obtida pela determinação da diferença entre a acidez da precipitação nas zonas industrializadas e em partes remotas do globo, pela comparação da acidez actual com o registo deixado pela captura da precipitação no gelo dos glaciares ao longo de milhões de anos e pelo registo deixado nos fundos de lagos e oceanos pela deposição de restos orgânicos indiciadores das condições de acidez prevalecentes.
Amónia
Embora a amónia e os compostos orgânicos voláteis, com destaque para o dimetilsulfureto (DMS) de origem oceânica e o ácido fórmico em algumas regiões de floresta tropical, contribuam para a acidez da precipitação, os dois principais grupos de compostos que geram a acidez da precipitação são os óxidos de azoto e os óxidos de enxofre, com predominância para estes últimos, os quais são esmagadoramente de origem antrópica. A principal causa de acidificação da precipitação é a presença na atmosfera de óxidos de enxofre (SOx), com destaque para o dióxido de enxofre (SO2), um gás proveniente da oxidação de compostos de enxofre (S) contidos nos combustíveis fósseis e na matéria orgânica que é queimada. Outra importante fonte de gases contendo enxofre são as emissões dos vulcões.
Mecanismos de precipitação
A deposição da precipitação ácida ocorre essencialmente pela via úmida, tendo a deposição seca um papel secundário (excepto nas proximidades de instalações industriais que emitam grandes volumes de partículas para o ar). A deposição pela via úmida ocorre quando alguma forma de precipitação (chuva, neve, granizo ou outra) remova os compostos ácidos da atmosfera depositando-os sobre a superfície. Este tipo de precipitação pode resultar na precipitação das gotículas onde se formaram os ácidos ou do arraste pela precipitação de aerossóis existentes nas camadas atmosféricas atravessadas pela precipitação em queda. Apesar de menos significativa, a deposição a seco, isto é aquela que ocorre na ausência de precipitação, representa cerca de 20 a 40% da deposição ácida total nas regiões industrializadas. Para além da deposição de material sólido em suspensão no ar, este tipo de deposição também inclui a aderência e adsorção de partículas e gases na superfície da vegetação, nos solos e materiais geológicos e nas estruturas construídas.
Estudos ecotoxicológicos demonstraram que a precipitação ácida têm impactos adversos sobre as florestas, as massas de água doce e os solos, matando plânctons, insetos, peixes e anfíbios. Também demonstraram efeitos negativos sobre a saúde humana. Para além disso, a precipitação ácida aumenta a corrosividade 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 fitoplâncton levando a restrições na cadeia trófica que afecta 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 da áreas mais sensíveis.
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 no ar de gases precursores da chuva ácida. 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.
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.
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 com calcários 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: 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.
Regiões mais afectadas
As regiões particularmente afectadas 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 e do sudeste do Canadá. Outras regiões afectadas são sudeste da China 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 a eutrofização das massas de água interiores.
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.
