CHUVA ÁCIDA: COMO SE FORMA, COMPOSIÇÃO, REAÇÕES E EFEITOS - MEIO AMBIENTE - 2025

A chuva ácida é a precipitação úmida ou seca de substâncias que geram um pH abaixo de 5,6. Essa precipitação pode ser úmida (diluída na água da chuva) ou seca (deposições de partículas ou aerossóis).

O termo "chuva ácida" foi proposto pela primeira vez pelo pesquisador inglês Robert Angus Smith em 1850, em plena Revolução Industrial. Os ácidos mais abundantes que se formam na atmosfera são o nítrico e o sulfúrico por oxidação de poluentes naturais ou artificiais.

Mapa de chuva ácida. Fonte: Alfredsito94

Os poluentes mais relevantes são os óxidos: NO2, NO3, SO2, cujas fontes naturais são erupções vulcânicas, incêndios florestais e degradação bacteriana. As fontes artificiais são as emissões de gases resultantes da queima de combustíveis fósseis (atividade industrial e tráfego automóvel).

A chuva ácida causa impactos negativos ao meio ambiente, como acidificação de solos e águas, afetando seres vivos, inclusive humanos. Além disso, os solos e a água estão contaminados com metais pesados ​​e a eutrofização ocorre nos corpos d'água.

No nível da vegetação, ocorrem danos diretos às folhas e o crescimento das plantas é afetado. Além disso, a acidificação do solo imobiliza os nutrientes e afeta as micorrizas (fungos do solo). Da mesma forma, edifícios, máquinas, monumentos e obras de arte expostos aos elementos são severamente oxidados ou erodidos pelo efeito de ácidos precipitados.

Para remediar o efeito da chuva ácida, algumas medidas essenciais podem ser tomadas, como proteger monumentos e corrigir a acidificação de solos e águas. No entanto, a solução básica para a chuva ácida é reduzir a emissão para a atmosfera de compostos químicos que são os precursores da formação de ácido.

Como a chuva ácida é formada?

Névoa ácida devido às emissões de SO2 da refinaria da PDVSA em Curaçao. Fonte: HdeK

Precursores químicos

O fenômeno da chuva ácida começa com a emissão para a atmosfera de compostos químicos que são precursores da formação de ácidos. Esses compostos podem ser emitidos por fontes naturais ou artificiais.

As fontes naturais incluem erupções vulcânicas, incêndios na vegetação e emissões do oceano. Como fontes artificiais atuam as emissões industriais, as emissões dos veículos automotores de combustão ou a queima de resíduos.

Essas fontes emitem vários compostos que podem gerar ácidos na atmosfera. No entanto, os mais importantes são os óxidos de nitrogênio e os óxidos de enxofre.

Os óxidos de nitrogênio são conhecidos como NOx e incluem dióxido de nitrogênio (NO2) e óxido nitroso (NO). Por sua vez, o óxido de enxofre é SO2 ou dióxido de enxofre.

Processo troposférico e ácidos produzidos

O fenômeno da chuva ácida ocorre na troposfera (zona atmosférica que vai da superfície da Terra a uma altura de 16 km).

Na troposfera, as correntes de ar podem transportar esses compostos por qualquer parte do planeta, tornando-o um problema global. Nesse processo, os óxidos de nitrogênio e enxofre interagem com outros compostos para formar ácido nítrico e ácido sulfúrico, respectivamente.

Suporte de reação

As reações químicas podem ser realizadas em partículas sólidas em suspensão ou em gotas de água em suspensão.

O ácido nítrico é formado principalmente na fase gasosa, devido à sua baixa solubilidade em água. Já o ácido sulfúrico é mais solúvel em água, sendo o principal constituinte da chuva ácida.

Ácido nítrico

Para a formação do ácido nítrico (HNO3), os óxidos de nitrogênio reagem com a água, com radicais como OH (em menor grau com HO2 e CH3O2), ou com ozônio troposférico (O3).

Ácido sulfúrico

No caso da produção de ácido sulfúrico (H2SO4), também participam os radicais OH, HO2, CH3O2, água e ozônio. Além disso, pode ser formado por reação com peróxido de hidrogênio (H2O2) e vários óxidos de metal.

Ácido carbónico

H2CO3 é formado pela reação fotoquímica do dióxido de carbono com a água atmosférica.

Ácido clorídrico

O HCl representa apenas 2% da chuva ácida, e seu precursor é o cloreto de metila (ClCH3). Este composto vem dos oceanos e é oxidado pelos radicais OH para formar ácido clorídrico.

Precipitação

Uma vez formados os compostos ácidos (ácido nítrico ou sulfúrico e, em menor grau, ácido clorídrico), eles precipitarão.

A precipitação pode ser por deposição das partículas suspensas nas quais a reação de acidificação ocorreu na fase gasosa. Outra forma é a água condensada precipitar na chuva onde os ácidos foram formados.

Composição

A acidez natural da chuva é próxima a um pH de 5,6, embora em algumas áreas não contaminadas valores de 5. Esses baixos valores de pH têm sido associados à presença de ácidos de origem natural.

Considera-se que dependendo do nível de pH, a chuva pode ser classificada em:

a) Levemente ácido (pH entre 4,7 e 5,6)

b) Ácido médio (pH entre 4,3 e 4,7)

c) Fortemente ácido (pH menor ou igual a 4,3).

Se a chuva apresentar concentração> 1,3 mg / L para nitratos e> 3 mg / L para sulfatos, a contaminação é considerada alta.

A chuva ácida é composta em mais de dois terços dos casos pela presença de ácido sulfúrico, seguido em abundância pelo ácido nítrico. Outros componentes que podem contribuir para a acidez da chuva são o ácido clorídrico e o ácido carbônico.

Reações químicas da chuva ácida

Formação de ácido sulfúrico (H2SO4)

A produção de ácido sulfúrico pode ocorrer na fase gasosa ou na fase líquida.

Fase gasosa

Apenas 3 a 4% do SO2 é oxidado na fase gasosa para produzir ácido sulfúrico. Existem muitas rotas para a formação de ácido sulfúrico a partir de precursores gasosos, aqui a reação do SO2 com o ozônio troposférico é mostrada.

A reação ocorre em duas etapas:

1.- O dióxido de enxofre reage com o ozônio troposférico, gerando trióxido de enxofre e liberando oxigênio.

SO2 + O3 = SO3 + O2

2.- Então o trióxido de enxofre se oxida com o vapor de água e produz ácido sulfúrico.

SO3 + H2O = H2SO4

Fase líquida

Nas gotas d'água que formarão a chuva, o ácido sulfúrico pode ser produzido de várias maneiras:

1.- O SO2 se dissolve na água gerando ácido sulfuroso, e este é oxidado pelo peróxido de hidrogênio:

SO2 + H2O = H2SO2

H2SO2 + H2O2 = H2SO4 + H2O

2.- Mecanismo fotocatalítico: Neste caso, as partículas de óxido metálico (ferro, zinco, titânio) são ativadas graças à ação da luz solar (ativação fotoquímica) e oxidam o SO2 gerando ácido sulfúrico.

Formação de ácido nítrico (HNO3)

O ozônio troposférico O3 produz a transformação de NO2 em HNO3 em um processo de três estágios:

1.- NO2 + O3 = NO3 + O2

2.- NO3 + NO2 = N2O5

3.- N2O5 + H2O = 2HNO3

Efeitos no meio ambiente

Efeito da chuva ácida em uma floresta nas montanhas Jizera, na República Tcheca. Fonte: Lovecz

Acidificação do solo e seus efeitos na vegetação

O efeito da chuva ácida no solo varia de acordo com sua composição. Por exemplo, solos de origem calcária, basáltica e ígnea têm maior capacidade de neutralizar a acidez.

Já os solos ricos em quartzo como material inerte não são capazes de regular o teor de ácido. Assim, em solos onde a chuva ácida aumenta a acidez, íons metálicos tóxicos para plantas e animais são liberados e levados embora.

Um caso relevante é a dissolução de aluminossilicatos, que liberam íons de alumínio muito prejudiciais à vegetação.

Em geral, a acidez do solo diminui a disponibilidade de nutrientes para as plantas. Além disso, promove a liberação e lavagem do cálcio, o que causa deficiências nas plantas.

Efeito nos aquíferos e na saúde humana

Na maioria dos casos, a chuva ácida não tem aparência ou sabor diferente da chuva normal, nem cria sensações na pele. Seus efeitos na saúde humana são indiretos e raramente causa danos à pele devido à acidez extrema.

Um dos problemas da chuva ácida é que, ao baixar os valores de pH abaixo de 5, os metais pesados ​​são liberados e carregados. Esses poluentes, como alumínio e cádmio, podem entrar em aquíferos subterrâneos.

Se a água desses aqüíferos poluídos passar para poços de consumo humano, pode causar sérios danos à saúde.

Deterioração de edifícios, monumentos e materiais

Gargoyle danificado pela chuva ácida. Fonte: Nino Barbieri

Pedras do tipo calcário

Construções, monumentos e esculturas em calcário ou mármore são severamente afetados pela chuva ácida. Isso é muito sério, pois muitos edifícios históricos e obras de arte são construídos com esses materiais.

No caso do calcário, a chuva ácida provoca a dissolução do calcário e causa a recristalização da calcita. Essa recristalização produz tons esbranquiçados na superfície.

No caso específico da chuva com ácido sulfúrico, ocorre o fenômeno da sulfatação. Por meio desse processo, a superfície da rocha é transformada em gesso e liberado CO2.

O mármore, embora mais resistente, também é afetado pela chuva ácida. Nesse caso, ocorre a esfoliação da pedra, motivo pelo qual as camadas superficiais desta são destacadas.

Outros materiais não corrosivos

Em alguns edifícios a deterioração estrutural é mínima, mas também com efeitos negativos. Por exemplo, depósitos de ácido seco sujam as paredes, aumentando os custos de manutenção.

Metais

A chuva ácida causa corrosão dos metais devido ao fenômeno da oxidação. Isso causa enormes prejuízos econômicos, pois estruturas, equipamentos, máquinas e veículos com partes metálicas são gravemente afetados.

Flora e fauna

Peixes mortos pela chuva ácida. Fonte: Serviço de Pesca e Vida Selvagem dos Estados Unidos.

A chuva ácida modifica o equilíbrio natural dos ecossistemas aquáticos e terrestres.

Plantas e animais em corpos lênticos de água

Os corpos d'água lenticulares são mais suscetíveis à acidificação, porque são ecossistemas fechados. Além disso, o acúmulo de ácidos na água tem consequências negativas na vida que abriga.

Outra consequência da acidificação é a precipitação de nitratos pela chuva, que causa eutrofização nos corpos d'água. O excesso de nutrientes reduz o oxigênio disponível e afeta adversamente a sobrevivência dos animais aquáticos.

Outro efeito negativo indireto é o arrastamento de íons de metais pesados ​​do ambiente terrestre para os corpos d'água. Esses íons são liberados no solo pela ação dos íons hidrônio quando a acidez aumenta.

Vegetação e disponibilidade de nutrientes

Os problemas mais sérios causados ​​pela acidificação do solo são a imobilidade dos nutrientes essenciais e o aumento dos metais tóxicos.

Por exemplo, o alumínio e o magnésio são liberados das partículas do solo ao serem substituídos por hidrogênio. O alumínio afeta a estrutura e função das raízes e reduz a absorção do cálcio essencial para as plantas.

Por outro lado, a acidificação do solo causa danos às micorrizas (fungos associados às raízes), essenciais na dinâmica da floresta.

Danos diretos a plantas e animais

O ácido sulfúrico causa danos diretos às folhas ao degradar a clorofila e produzir clorose (amarelecimento das folhas). Em algumas espécies, o crescimento e a produção de sementes viáveis ​​diminuem.

Os anfíbios (rãs e sapos) são particularmente suscetíveis aos efeitos da acidez da água. Alguns danos são lesões diretas e diminuição da defesa contra patógenos (especialmente fungos da pele).

Soluções

Reduza as emissões

O resultado final da chuva ácida é reduzir as emissões de precursores químicos ácidos para o meio ambiente. Os mais importantes são os óxidos de enxofre e nitrogênio.

No entanto, isso apresenta algumas dificuldades, pois implica afetar os interesses econômicos e de desenvolvimento de empresas e países. Por exemplo, uma das principais fontes de dióxido de enxofre é a queima de carvão, que responde por mais de 70% da energia na China.

Existem algumas alternativas tecnológicas que podem ajudar a reduzir as emissões. Por exemplo, na indústria os chamados “leitos fluidizados” incorporam absorventes (calcário ou dolomita) que retêm SO2. No caso de veículos automotores e motores a combustão em geral, os conversores catalíticos em conformidade também ajudam a reduzir as emissões de SO2.

Por outro lado, alguns países vêm implementando programas específicos para reduzir as chuvas ácidas. Por exemplo, os Estados Unidos desenvolveram o Programa Nacional de Avaliação da Precipitação de Ácidos (NAPAP). Entre algumas das medidas contempladas pelo NAPAP está a implementação do uso de combustíveis com baixo teor de enxofre.

Outra medida possível é a substituição da frota de veículos por carros elétricos para reduzir a chuva ácida e o aquecimento global. No entanto, embora exista tecnologia para isso, a pressão das indústrias automotiva e de petróleo atrasou as decisões a esse respeito. Outros fatores que influenciam são elementos culturais relacionados à velocidade que se espera que um veículo alcance.

Aplicar medidas de correção de acidez

Em alguns casos, o pH dos solos e das águas pode ser aumentado pela adição de álcalis, por exemplo, pela incorporação de grandes quantidades de cal. No entanto, essa prática não é viável em grandes áreas de terra.

Proteção da superfície

Pedra

Existem vários métodos para proteger ou pelo menos reduzir a deterioração da pedra sob o efeito da chuva ácida. Um desses métodos é lavá-lo com vapor ou água quente.

Agentes químicos como ácido fluorídrico ou bifluoreto de amônio também podem ser usados. Depois de lavada, a pedra pode ser selada com a aplicação de produtos especiais que obstruem os poros, como o hidróxido de bário.

Metal

As superfícies metálicas susceptíveis de corrosão podem ser protegidas revestindo-as com um metal não corrosivo como o zinco.

Para isso, pode ser aplicada a eletrodeposição, ou a estrutura metálica a ser protegida pode ser imersa no metal protetor no estado líquido.

Referências

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