La pioggia acida può avere serie implicazioni per l’ambiente – specialmente per gli ambienti acquatici e i suoli. Mentre sono state intraprese azioni per ripulire molte delle emissioni che le causano, il danno è già stato fatto a molti ambienti naturali in tutto il mondo.
Tuttavia, c’è una luce alla fine del tunnel. Sembra che ci siano alcuni metodi che possono essere impiegati per aiutare a ridurre e invertire gli effetti delle piogge acide sul mondo naturale.
- Cos’è la pioggia acida e cosa la causa?
- Quali forme diverse di pioggia acida esistono?
- Qual è il pH della pioggia acida?
- Perché la pioggia acida è dannosa per l’ambiente?
- Le piogge acide sono dannose per gli esseri umani?
- Ci sono effetti positivi della pioggia acida?
- Come influiscono le piogge acide sul suolo?
- Come possono essere ripristinate le aree danneggiate dalle piogge acide?
- Il calcare in polvere può essere aggiunto ai corsi d’acqua acidificati
- Il “blanket bombing” di pellet di calcio è stato usato anche per ripristinare il suolo acidificato
- Regolamentare le industrie per controllare le emissioni
- Anche il passaggio a fonti di energia alternative aiuta
Cos’è la pioggia acida e cosa la causa?
Come forse ricorderai dai tuoi giorni di liceo, la pioggia acida si forma quando il diossido di zolfo (SO2) e gli ossidi di azoto (NOX) sono emessi nell’atmosfera e
trasportati dal vento e dalle correnti d’aria. Questi inquinanti reagiscono con le molecole d’acqua nell’atmosfera, così come con l’ossigeno e altre sostanze chimiche per formare acidi solforici e nitrici.
Questi acidi si mescolano poi con altra acqua e altri materiali nell’atmosfera, prima di cadere al suolo come pioggia acida.
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Il fenomeno fu identificato per la prima volta nel 1800, nel pieno della rivoluzione industriale. Robert Angus Smith, un chimico scozzese che lavorava a Manchester, in Inghilterra, fece il collegamento tra le piogge acide e gli inquinanti atmosferici.
Una piccola quantità di anidride solforosa e ossidi nitrosi sono componenti naturali dell’ambiente e provengono da fonti come vulcani, scariche elettriche da fulmini, ecc. Tuttavia, le quantità molto più grandi di piogge acide che si trovano oggi provengono dalle attività industriali umane – in particolare la combustione di combustibili fossili.
Al momento, le fonti più comuni di questi ossidi sono:
- Combustione di combustibili fossili per generare elettricità. Due terzi di SO2 e un quarto di NOX nell’atmosfera provengono dai generatori di energia elettrica.
- Scarichi di veicoli e attrezzature pesanti.
- Produzione, raffinerie di petrolio e altre industrie.
Un grande problema con questi inquinanti è che possono essere trasportati su distanze molto lunghe prima di formare piogge acide. Questo significa che i paesi possono subire le conseguenze delle attività industriali in luoghi lontani, non solo a livello locale.
Quali forme diverse di pioggia acida esistono?
La pioggia acida può formarsi, o essere depositata, in due modi diversi:
- Deposizione umida
- Deposizione secca
La deposizione umida è ciò a cui ci riferiamo più comunemente come pioggia acida. È quando gli acidi solforici e nitrici formati nell’atmosfera cadono al suolo trasportati da pioggia, neve, nebbia o grandine.
La deposizione secca, invece, consiste in depositi dall’atmosfera in assenza di umidità.
“Le particelle e i gas acidi possono depositarsi sulle superfici (corpi idrici, vegetazione, edifici) rapidamente o possono reagire durante il trasporto atmosferico per formare particelle più grandi che possono essere dannose per la salute umana. Quando gli acidi accumulati vengono lavati via da una superficie dalla pioggia successiva, quest’acqua acida scorre sopra e attraverso il terreno, e può danneggiare le piante e la fauna selvatica, come insetti e pesci.” – EPA.
La quantità in cui si verifica la deposizione secca o umida è dettata dalla quantità di precipitazioni di un’area interessata. I deserti, per esempio, tendono a mostrare più deposizione secca rispetto a un luogo che sperimenta diversi centimetri di pioggia all’anno.
Qual è il pH della pioggia acida?
Il termine pioggia acida è interessante perché anche la pioggia normale, in media, è leggermente acida. In genere, la pioggia pulita ha un pH compreso tra 5 e 5,6.
Come probabilmente sapete, la scala del pH va da 0 a 14 e misura l’acidità o l’alcalinità relativa di una soluzione acquosa determinata dal contenuto di ioni idrogeno (H+). La scala è stata inventata da uno scienziato danese, Søren Sørensen, nel 1909.
È una scala logaritmica e ogni unità di pH rappresenta un aumento di dieci volte dell’acidità.
Per riferimento, l’acqua pura distillata ha un pH di 7 e l’acido all’interno di una batteria può avere un pH di 0. All’altra estremità della scala del pH, la candeggina ha un pH di circa 12,6 e il detergente liquido per lo scarico fino a pH 14.
La ragione per cui la pioggia normale è leggermente acida è dovuta all’anidride carbonica dissolta che forma acido carbonico. La pioggia acida, invece, tende ad avere un pH compreso tra 4,2 e 4,4.
Questa diminuzione del pH tra la pioggia pulita e la pioggia acida significa che quest’ultima può essere notevolmente più acida.
In alcune occasioni, il pH della pioggia acida è stato registrato fino a 3 — simile a quello dell’aceto. Una cifra ancora più bassa è stata registrata nel 1982, quando il pH della nebbia sulla costa occidentale degli Stati Uniti ha misurato un pH di 1,8!
Perché la pioggia acida è dannosa per l’ambiente?
La pioggia acida può essere incredibilmente dannosa per l’ambiente naturale. Ecologicamente parlando, le piogge acide sono molto più devastanti in ambienti acquatici come torrenti, laghi e paludi.
Le piogge acide possono, e lo faranno, cambiare drammaticamente il pH medio di questi ambienti, uccidendo potenzialmente molte specie di pesci e altri organismi acquatici che sono adattati a un pH più alto.
Molti organismi acquatici hanno qualcosa chiamato “livello critico di pH” in cui possono sopravvivere. Per esempio, le lumache tendono a soffrire gravemente a pH inferiori a 6, le mosche a circa pH 5,5, e le rane da qualche parte nella regione di pH 4.
Per i pesci, bassi livelli di pH possono anche impedire alle loro uova di schiudersi. Tutti questi effetti tendono a ridurre drasticamente la biodiversità di questi ecosistemi.
Quando la pioggia acida penetra e si infiltra nel suolo, può lisciviare metalli velenosi come alluminio, cadmio e mercurio dal suolo e dalle particelle di argilla, che poi tendono a fluire nei corsi d’acqua e nei laghi. Per esempio, più la pioggia è acida, più alluminio viene rilasciato, aggravando i problemi di inquinamento.
La pioggia acida rimuove anche un gran numero di cationi di calcio dal suolo – che è un minerale importante per l’ecologia locale. Una perdita significativa di calcio può danneggiare e persino uccidere alberi, piante e raccolti.
L’alluminio è stato a lungo riconosciuto come molto tossico per gli organismi d’acqua dolce, e può influenzare negativamente anche gli ecosistemi terrestri. Negli ambienti acquatici, l’alluminio è una tossina particolarmente potente per gli organismi che respirano con le branchie, come i pesci e gli invertebrati.
L’esposizione a grandi dosi di alluminio causa problemi al plasma e all’emolinfa (un equivalente del sangue negli invertebrati) e può alla fine portare al fallimento osmoregolatorio (la regolazione di fluidi ed elettroliti negli organismi) negli animali colpiti. Per i pesci, in particolare, l’alluminio riduce l’efficienza delle loro branchie e può portare alla morte delle cellule delle branchie.
L’alluminio può anche accumularsi negli invertebrati d’acqua dolce. Questo ha un effetto a catena per tutti i predatori di mammiferi e uccelli.
Sulla terra, l’alluminio, lavato nel suolo come risultato delle piogge acide, può influenzare negativamente i sistemi di radici sottili delle piante. Come in alcuni animali acquatici, la presenza di alluminio in concentrazioni sufficienti colpisce i sistemi che sono importanti per l’assorbimento di nutrienti vitali.
“Ad alta quota, la nebbia e le nuvole acide possono togliere le sostanze nutritive dal fogliame degli alberi, lasciandoli con foglie e aghi marroni o morti. Gli alberi sono quindi meno in grado di assorbire la luce del sole, il che li rende deboli e meno in grado di resistere alle temperature di congelamento”. – EPA.
L’alluminio si accumula anche nelle piante, come alcuni invertebrati, influenzando a sua volta l’intera catena alimentare.
La pioggia acida può anche danneggiare ed eventualmente uccidere direttamente le piante. Oltre all’acidificazione del suolo, la pioggia acida può anche causare l’essiccazione delle cuticole cerose delle foglie che si sono evolute in alcune piante per prevenire la perdita d’acqua.
Questo alla fine risulta in un’eccessiva perdita d’acqua dalla pianta all’atmosfera. Le piante colpite si disidratano e muoiono. Le piante che sperimentano questo fenomeno di solito mostrano un ingiallimento tra le venature delle loro foglie.
L’aumento dell’acidificazione dei tessuti interni della pianta può anche portare alla dissoluzione di importanti minerali, indebolendola fatalmente.
L’acidificazione del suolo ha anche un impatto drammatico sulla biodiversità microbica del suolo. Alcuni microbi non possono tollerare un pH basso e vengono di conseguenza uccisi.
Le piogge acide possono anche essere molto dannose per le acque costiere poco profonde. L’acidificazione dell’oceano può impedire agli invertebrati marini di creare efficacemente esoscheletri calcificati.
I coralli sono particolarmente sensibili ai livelli di pH più bassi, dove i loro scheletri di carbonato di calcio possono dissolversi. Qualsiasi effetto sui membri inferiori della catena alimentare oceanica avrà anche un effetto a catena su altri animali marini superiori.
In sintesi, i 3 principali effetti delle piogge acide sull’ambiente sono (per gentile concessione della Washington University):
- Gli habitat d’acqua dolce diventano così acidi che gli animali non possono più viverci.
- La degradazione di molti minerali del suolo produce ioni metallici che vengono poi lavati via nel ruscellamento, causando diversi effetti:
- Il rilascio di ioni tossici, come Al3+, nella fornitura di acqua.
- La perdita di minerali importanti, come il Ca2+, dal suolo, uccidendo gli alberi e danneggiando i raccolti.
- Gli inquinanti atmosferici sono facilmente spostati dalle correnti di vento, così gli effetti della pioggia acida sono sentiti lontano da dove gli inquinanti sono generati.
Le piogge acide sono dannose per gli esseri umani?
Oltre ai gravi danni che le piogge acide possono causare all’ambiente, sono anche dannose per gli edifici, i monumenti storici e le statue, specialmente quelle fatte di calcare e marmo.
Può anche influenzare la salute umana.
Anche se non direttamente, di per sé, il particolato nell’aria che forma la pioggia acida può contribuire a problemi cardiaci e polmonari se inalato, specialmente da chi soffre di asma e bronchite. NOx può anche portare alla creazione di ozono a livello del suolo che, se inalato, può promuovere gravi problemi polmonari come la polmonite cronica e l’enfisema.
La pioggia acida ad altitudini più elevate può anche portare alla formazione di una spessa nebbia acida che colpisce la visibilità e irrita gli occhi e il naso.
Ci sono effetti positivi della pioggia acida?
Come si è scoperto, ci sono in realtà alcuni interessanti effetti positivi della pioggia acida. Per esempio, è stato scoperto che le piogge acide possono aiutare a ridurre la produzione naturale di metano – un gas serra più potente dell’anidride carbonica.
Questo è stato notato soprattutto nelle zone umide. Il contenuto di zolfo delle piogge acide ha dimostrato di limitare l’attività dei microbi produttori di metano che si trovano in questi ambienti.
Come influiscono le piogge acide sul suolo?
Il suolo è una delle basi fondamentali di tutta la vita terrestre. Qualsiasi danno significativo ad esso avrà un impatto drammatico su interi ecosistemi terrestri.
Quando il valore chimico e nutrizionale dei suoli viene impoverito, interi ecosistemi possono collassare. Ecco perché è di fondamentale importanza eliminare o almeno ridurre il più possibile gli effetti delle piogge acide sul suolo.
Abbiamo già menzionato alcuni importanti effetti sul suolo delle piogge acide, ma in alcuni casi, le foreste, i torrenti e i laghi che subiscono piogge acide sono in grado di tamponare gli effetti. Il buffering è la capacità di un ecosistema di tollerare un aumento dell’acidificazione da piogge acide.
Questo dipende interamente da una serie di fattori. I due principali sono lo spessore e la composizione del suolo e il tipo di bedrock sottostante.
Per esempio, le aree con suoli spessi ricchi di calcio, calcare o marmo, sono in grado di neutralizzare meglio l’acido nell’acqua piovana. Questo perché il calcare e il marmo sono più alcalini (basici) e producono pH più alti quando si dissolvono nell’acqua.
In luoghi dove la geologia sottostante, e per estensione, la chimica del suolo, non è in grado di tamponare gli effetti della pioggia acida, l’acidificazione del suolo può essere devastante. Elimina dal suolo minerali vitali che possono uccidere le piante esistenti e minaccia anche il futuro della produttività delle foreste.
I terreni acidi tendono a provocare una crescita più lenta delle piante e degli alberi, se non vengono uccisi del tutto.
“Nelle Green Mountains del Vermont e nelle White Mountains del New Hampshire negli Stati Uniti il 50% degli abeti rossi sono morti negli ultimi 25 anni. Si è anche notata una ridotta crescita degli alberi esistenti, misurata dalla dimensione degli anelli di crescita degli alberi in queste zone”. – airquality.org.uk.
Come possono essere ripristinate le aree danneggiate dalle piogge acide?
Come abbiamo già visto, i danni causati dalle piogge acide possono essere molto significativi per l’ambiente — specialmente per il suolo e gli ambienti acquatici. Mentre la natura ha una grande capacità di guarire se stessa, a volte è necessario che l’uomo intervenga.
Ecco alcuni modi in cui l’uomo può aiutare a ripristinare i danni causati dalle piogge acide.
Il calcare in polvere può essere aggiunto ai corsi d’acqua acidificati
Un metodo per ripristinare artificialmente il danno causato dalle piogge acide a laghi e fiumi è quello di introdurre calcare in polvere. Chiamato “calcare”, il carbonato di calcio, e altri componenti alcalini del calcare, aiutano a neutralizzare il pH delle acque colpite.
Mentre questa è una soluzione abbastanza semplice, non è il metodo più economico. Inoltre è sempre e solo una soluzione temporanea e deve essere continuata a intervalli fino a quando la pioggia acida si ferma.
È stato usato con successo in posti come la Norvegia e la Svezia per aiutare a ripristinare i laghi e i corsi d’acqua colpiti. Un altro grande progetto di calcinazione è stato intrapreso in Galles, Regno Unito, dove 12.000 km circa di corsi d’acqua erano stati acidificati.
Questo progetto ha avuto luogo nel 2003 sul fiume Wye (un importante corso d’acqua che va dal Mid-Wales all’estuario del Severn) e ha effettivamente portato al ritorno del salmone in queste zone. Questi pesci non erano stati visti nel fiume dalla metà degli anni ’80.
Il “blanket bombing” di pellet di calcio è stato usato anche per ripristinare il suolo acidificato
Le soluzioni a base di calcio possono anche essere utilizzate per aiutare a ripristinare i terreni danneggiati dalle piogge acide. Per esempio, nel 1999, 40 tonnellate di pellet di calcio secco sono state sparse su uno spartiacque di 29 acri a Hubbard Brook, New Hampshire, negli Stati Uniti. I pellet sono stati sparsi in elicottero per diversi giorni.
I pellet sono stati appositamente progettati per farsi strada lentamente nello spartiacque per molti anni e neutralizzare l’acidificazione del suolo. I ricercatori hanno monitorato la foresta per un decennio e mezzo per confrontare l’area con gli spartiacque adiacenti che non hanno ricevuto lo stesso trattamento.
“Il trattamento ha aumentato la resilienza della foresta alle grandi perturbazioni”, ha detto uno del team di ricerca. “Gli alberi nello spartiacque trattato con il calcio sono stati in grado di recuperare più velocemente da una grave tempesta di ghiaccio che ha colpito la regione nel 1998.”
Regolamentare le industrie per controllare le emissioni
Sembra ovvio, ma uno dei modi più efficaci per aiutare a risanare le aree danneggiate dalle piogge acide è tagliare le emissioni di zolfo e ossidi nitrosi delle industrie più inquinanti. Fermando il problema alla fonte, si permette alla natura di recuperare da sola.
Questo può essere ottenuto attraverso un mix di lavaggio del carbone, bruciando solo carbone a basso tenore di zolfo, o installando dispositivi chiamati “scrubber” a canne fumarie e camini. Chiamato anche desolforazione dei gas di scarico (FGD), questo funziona in genere per eliminare chimicamente l’SO2 dai gas che escono dalle ciminiere.
Sono incredibilmente efficaci e possono rimuovere fino al 95% di anidride solforosa dai gas di emissione. Naturalmente, le centrali elettriche possono anche essere convertite dall’uso del carbone a combustibili a basso contenuto di zolfo come il gas naturale, o a forme alternative di energia.
Per i veicoli, l’introduzione del convertitore catalitico nei sistemi di scarico fornisce il perno per abbassare le emissioni di NOx dalle automobili.
Questo è stato particolarmente efficace in posti come gli Stati Uniti e il Canada, dove i regolamenti governativi sono stati introdotti più di 25 anni fa per costringere le industrie a ripulirsi. In particolare, il Clean Air Act del 1970 e l’accordo sulla qualità dell’aria Canada-Stati Uniti del 1991.
Alcuni studi del 2015 hanno mostrato che dopo un inizio lento, i suoli acidificati stanno ora mostrando un recupero accelerato in una vasta fascia dell’Ontario occidentale e del Maine.
Anche il passaggio a fonti di energia alternative aiuta
Un’altra strategia impiegata per fermare le piogge acide e contribuire a ripristinare i danni causati è stata la diffusa introduzione di fonti di energia alternative per generare elettricità. L’eolico, il geotermico, il solare, l’idroelettrico e il nucleare sono le principali.
Eliminando completamente la necessità di usare combustibili fossili, queste fonti di energia alternativa eliminano effettivamente le emissioni di anidride solforosa e di NOx inquinanti nell’aria. E naturalmente, lo stesso vale per il passaggio ai veicoli elettrici.
E questo è un involucro.
Gli effetti delle piogge acide sull’ambiente naturale e costruito possono essere incredibilmente gravi se lasciati senza freno. Per fortuna un mix di importanti leggi e alcune strategie innovative di mitigazione si sono dimostrate efficaci nel ridurre, e persino invertire, alcuni dei danni più gravi.