La acidificación del agua dulce ocurre cuando los aportes ácidos ingresan a un cuerpo de agua dulce a través de la erosión de las rocas, la invasión de gases acidificantes (por ejemplo, dióxido de carbono ) o por la reducción de aniones ácidos, como el sulfato y el nitrato dentro de un lago. [1] La acidificación del agua dulce es causada principalmente por óxidos de azufre (SO x ) y óxidos de nitrógeno (NO x ) que ingresan al agua desde deposiciones atmosféricas y lixiviación del suelo. [1] El ácido carbónico y el dióxido de carbono disuelto también pueden ingresar a las aguas dulces, de manera similar a la asociada con la escorrentía, a través de suelos ricos en dióxido de carbono. [1] La escorrentía que contiene estos compuestos puede incorporar iones de hidrógeno acidificantes y aluminio inorgánico, que pueden ser tóxicos para los organismos marinos. [1] La lluvia ácida también contribuye a la acidificación del agua dulce. [2]
El CO2 atmosférico afecta la acidez del agua dulce. [3] La descomposición de la materia orgánica por la actividad microbiana libera ácidos orgánicos como los ácidos húmicos y fúlvicos. Estos ácidos se acumulan en los cuerpos de agua, especialmente en aquellos rodeados de bosques y humedales. [4] Las turberas y los humedales suelen producir aguas ácidas debido a los altos niveles de descomposición de la materia orgánica. [5] Esto crea condiciones ácidas naturales, que son comunes en las regiones boreales y subárticas.
La actividad volcánica puede liberar dióxido de azufre (SO₂) y otros óxidos ácidos a la atmósfera. [6] En el aire, el dióxido de azufre se convierte en ácido sulfúrico : [7]
Las actividades humanas pueden acelerar significativamente la acidificación del agua dulce. Además del dióxido de carbono, la combustión de combustibles fósiles produce dióxido de azufre (SO₂) y óxidos de nitrógeno (NOₓ). Estos gases reaccionan con el agua y el aire para formar ácido sulfúrico (H₂SO₄) y ácido nítrico (HNO₃). [6] [8] [9] Este proceso es particularmente dañino en áreas donde la capacidad de amortiguación natural del agua es baja, ya que estos ecosistemas son menos capaces de neutralizar la acidez añadida.
La minería puede contribuir significativamente a la acidificación del agua dulce a través del proceso de drenaje ácido de minas . Cuando los minerales de sulfuro como la pirita (FeS₂) se exponen al aire y al agua durante las operaciones mineras, se oxidan para formar ácido sulfúrico. [10]
La capacidad amortiguadora de los ecosistemas les ayuda a resistir los cambios de pH. Cuando esta capacidad es insuficiente, los reservorios de agua dulce se acidifican. Por ejemplo, la región atlántica de Canadá tiene las tasas de deposición ácida más bajas del este de Norteamérica, pero tiene las aguas más ácidas del continente debido a la baja capacidad amortiguadora del lecho rocoso regional y a la adición de ácidos orgánicos naturales producidos por los humedales cercanos. En la mayor parte de la región atlántica se encuentran lechos rocosos de granito y esquisto, que contienen muy poco material amortiguador. Por lo tanto, el suelo formado a partir de materiales de baja capacidad amortiguadora y las aguas que drenan de ellos son susceptibles a la acidificación, incluso en condiciones de baja deposición ácida. [11]
El suelo que sufre acidificación puede afectar negativamente a la agricultura. [12] Algunas especies son capaces de soportar niveles bajos de pH en su entorno. Por ejemplo, las ranas y las percas pueden soportar un nivel de pH de 4. [13] Esto permite que estas especies no se vean afectadas por la deposición ácida en su entorno acuático, lo que les permite sobrevivir en estas condiciones. [13] Sin embargo, la mayoría de las especies acuáticas, como las almejas y los caracoles, no pueden soportar niveles bajos de pH, lo que afecta negativamente a su crecimiento y supervivencia. Los altos niveles de acidez deterioran sus caparazones gruesos, lo que disminuye su protección contra los depredadores. [13]
,_Veenpluis_(Eriophorum_angustifolium)_03.JPG/1280px-Nationaal_Park_Drents-Friese_Wold._Locatie_Fochtelo%C3%ABrveen._Waterveenmos_(Sphagnum_cuspidatum),_Veenpluis_(Eriophorum_angustifolium)_03.JPG)
La acidificación de los ecosistemas de agua dulce puede reducir la biodiversidad nativa y alterar por completo la estructura y el funcionamiento del ecosistema. [7] Los macroinvertebrados y los grandes vertebrados presentan una mayor mortalidad y menores tasas de reproducción en condiciones de acidificación. Por el contrario, las algas prosperan en entornos acidificados y pueden dominar rápidamente estos hábitats, superando a otras especies. En particular, es común ver un aumento en la abundancia del esfagno. El esfagno tiene una alta capacidad para intercambiar H + por cationes básicos dentro del agua dulce. La gruesa capa de esfagno restringe el intercambio entre el agua superficial y los sedimentos, lo que contribuye aún más a la reducción del ciclo de nutrientes en el ecosistema. [7] El biomonitoreo acuático se puede utilizar para examinar la salud de los ecosistemas acuáticos.
La escorrentía agrícola es una fuente importante de nitrógeno y fósforo, que contribuyen a la acidificación del agua dulce. La implementación de mejores prácticas de gestión (BMP) en la agricultura, como la reducción del uso de fertilizantes químicos, la mejora de la gestión del estiércol y la adopción de técnicas de agricultura de precisión, puede reducir significativamente la escorrentía de nutrientes hacia los cuerpos de agua. [14] El establecimiento de zonas de amortiguación ribereñas (franjas de vegetación plantadas a lo largo de los cuerpos de agua) también puede ayudar a filtrar los contaminantes de los campos agrícolas antes de que lleguen a los sistemas de agua dulce. [15] Estas medidas no solo reducen la acidificación, sino que también mitigan la eutrofización y mejoran la calidad general del agua.
Los humedales y las turberas actúan como amortiguadores de los sistemas de agua dulce al absorber contaminantes que regulan el flujo de agua. [16] Se ha demostrado que los proyectos de restauración de humedales aumentan la resiliencia de los sistemas de agua dulce a la acidificación y otros factores de estrés ambiental. [17]
El encalado , en el que se añade carbonato de calcio (CaCO3 ) a estos sistemas, aumenta los niveles de pH. [18]
La regulación de las emisiones antropogénicas, específicamente SO x y NO x , puede conducir a grandes disminuciones de la lluvia ácida y de los cuerpos de agua ácidos. [19] Por ejemplo, el Acuerdo de Calidad del Aire entre Canadá y Estados Unidos ha minimizado en gran medida los niveles de lluvia ácida y ozono en un 78% en Canadá y un 92% en los Estados Unidos, a partir de 2020. [20] Además, invertir en científicos para monitorear y recopilar datos es esencial para crear un modelo utilizado para establecer políticas exitosas. [21] Por ejemplo, se puede implementar un protocolo para mitigar el problema. [21] Además, los gobiernos podrían invertir fondos para subsidiar a las empresas para que reduzcan su contaminación e incentivarlas a utilizar métodos de producción innovadores, para reducir tanto las emisiones de gases de efecto invernadero como la cantidad de sustancias ácidas creadas. Además, las instituciones gubernamentales de todo el mundo pueden conectarse sobre el tema de la acidificación y trabajar juntas para encontrar una solución factible a través de acuerdos internacionales. [12] Algunas implementaciones gubernamentales exitosas incluyen el Programa de Lluvia Ácida [22] establecido en los Estados Unidos en 1995, y el más reciente Protocolo de Gotemburgo, establecido por la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE) para reducir la acidificación. [23]
Uno de los casos mejor documentados de acidificación de las aguas dulces se produjo en los lagos Adirondack , en el norte del estado de Nueva York. Esta región, que cuenta con casi 3.000 lagos, comenzó a mostrar signos de acidificación ya en la década de 1970, principalmente debido a la lluvia ácida causada por las emisiones industriales de dióxido de azufre (SO₂) y óxidos de nitrógeno (NOₓ). [24] Estos contaminantes, emitidos por las centrales eléctricas y las instalaciones industriales del medio oeste de los Estados Unidos, fueron transportados por los vientos hasta la región de Adirondack, donde se depositaron en los cuerpos de agua y los suelos circundantes, lo que redujo los niveles de pH de los lagos y arroyos. [25] La acidificación de estas aguas provocó una disminución significativa de la biodiversidad acuática, incluida la desaparición de especies de peces y crustáceos. [26]
Los esfuerzos por reducir la lluvia ácida mediante las Enmiendas a la Ley de Aire Limpio de 1990, que apuntaban a reducir las emisiones de SO₂ y NOₓ, han llevado a cierta recuperación en los lagos Adirondack. Los datos de monitoreo muestran mejoras en la calidad del agua, aunque muchos ecosistemas siguen siendo vulnerables debido a los efectos duraderos de la deposición ácida en los suelos y las cuencas hidrográficas. [27] Este caso subraya la importancia de la intervención regulatoria para abordar las causas antropogénicas de la acidificación del agua dulce y destaca los desafíos de la recuperación ecológica.