Ejercicio 2
Investigo los componentes ácidos presentes en la lluvia ácida y establezco su relación con las especies que se encuentran en ríos y mares.
Componentes ácidos de la lluvia ácida
- El dióxido de azufre (\text{SO}_2) proviene de la quema de combustibles fósiles que contienen azufre; en la atmósfera se oxida a dióxido de azufre (\text{SO}_2), que reacciona con agua y oxígeno formando ácido sulfúrico: 2\,\text{SO}_2 + \text{O}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{SO}_4
- Los óxidos de nitrógeno (\text{NO} y \text{NO}_2) se generan en la combustión de combustibles a alta temperatura; reaccionan con agua y oxígeno produciendo ácido nítrico: 4\,\text{NO}_2 + \text{O}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\,\text{HNO}_3
- Estos ácidos se disuelven en las nubes y caen como lluvia con un pH entre 4,0 y 5,5 (el agua de lluvia pura tiene \text{pH} \approx 5{,}6 por la disolución natural de \text{CO}_2: \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HCO}_3^-).
- Al llegar a ríos y lagos, el \text{H}^+ disuelto eleva la acidez del agua y desplaza el equilibrio carbonato-hidrógenocarbonato, reduciendo el poder amortiguador natural de las aguas dulces.
Parte 2.a
¿Qué especies serían más resistentes a la lluvia ácida?
- Las especies eurihalinas y euritermas que toleran amplios rangos de pH, como muchas algas, bacterias y algunos invertebrados oportunistas (por ejemplo, larvas de quironómidos o gusanos oligoquetos), que sobreviven en aguas con pH bajo mediante mecanismos de regulación iónica: proyectan activamente \text{H}^+ hacia el medio y mantienen el equilibrio ácido-base celular.
- Las especies con exoesqueletos o conchas de carbonato de calcio no muy gruesas pero que pueden renovarlas, y los organismos con capacidad de acumular bicarbonatos en sus líquidos corporales (p. ej., ciertos peces de agua dulce como el bagre, la carpa y la perca, que poseen mecanismos de regulación iónica branquial robustos y soportan pH desde 6,0 hasta casi 8,0).
- También son más resistentes los organismos sedentarios y con baja tasa de crecimiento y las especies de ambientes con elevada alcalinidad natural (aguas ricas en \text{Ca}^{2+} y \text{HCO}_3^-), donde el carbonato disuelto amortigua la acidez: \text{H}^+ + \text{HCO}_3^- \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 Por ejemplo, poblaciones de moluscos y crustáceos en ríos de aguas duras, y artrópodos como ciertos insectos acuáticos con cubierta quitinosa resistente.
- En resumen: los organismos con mayor capacidad de regulación iónica interna, que habitan en aguas con alta alcalinidad (amortiguación natural), son los más resistentes.
Parte 2.b
¿Qué especies serían menos resistentes? ¿Por qué?
- Las especies stenoácidas, es decir, adaptadas a un rango de pH muy estrecho, cercano a la neutralidad (pH 6,5–8,5). Entre ellas destacan:
- Los anfibios (ranaes, salamandras): sus huevos gelatinosos y su piel fina no pueden regular la carga de \text{H}^+ y sufren desviaciones metabólicas y malformaciones embrionarias.
- Los peces de aguas frías y limpias como la trucha, el salmón y la perca europea: requieren agua con pH elevado y alta oxigenación.
- Las larvas de insectos de exoesqueleto calcáreo (mayoúlulas, quironómidos de ciertas familias, larvas de libélula), cuyas cutículas se disuelven cuando el \text{CaCO}_3 reacciona con el ácido: \text{CaCO}_3 + 2\,\text{H}^+ \rightarrow \text{Ca}^{2+} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2
- Los moluscos con concha fina (ostras, mejillones, gasterópodos de agua dulce), cuyas conchas se disuelven y se vuelven frágiles y opacas.
- ¿Por qué son menos resistentes? Porque:
- No poseen mecanismos de regulación iónica eficaces para expulsar el exceso de \text{H}^+.
- Sus tejidos y sus estructuras se ven atacados químicamente: el \text{H}^+ disuelve el carbonato de calcio de conchas y huesos y altera las enzimas y las proteínas (desnaturalización por cambio de pH).
- El aluminio (\text{Al}^{3+}), liberado del suelo al bajar el pH, es altamente tóxico: se acumula en branquias y hígado e impide la respiración y la osmoregulación; las especies sensibles mueren incluso a pH 5,5–6,0.
- Disminución de la alimentación y de la reproducción: al perderse fitoplancton sensible y artrópodos, se rompe la cadena trófica y las poblaciones sensibles se extinguen localmente.
- Conclusión: en un mismo río o mar, la lluvia ácida produce un efecto diferencial: elimina primero las especies sensibles (truchas, anfibios, moluscos con concha fina) y favorece a las tolerantes (algas, quironómidos, peces reguladores robustos), con la consiguiente pérdida de biodiversidad y de equilibrio del ecosistema acuático.
Respuesta
La lluvia ácida contiene \text{H}_2\text{SO}_4 y \text{HNO}_3 formados por \text{SO}_2 y \text{NO}_x. Son más resistentes las especies con capacidad de regulación iónica (ciertos peces como bagre y carpa, algas, bacterias, invertebrados oportunistas) en aguas con alta alcalinidad; son menos resistentes los anfibios, la trucha y el salmón, los moluscos de concha calcárea y las larvas de insectos, porque no regulan el \text{H}^+ interno, sus conchas de \text{CaCO}_3 se disuelven y el \text{Al}^{3+} liberado los intoxica.
