La acidificación del suelo es la acumulación de cationes de hidrógeno , lo que reduce el pH del suelo . Químicamente, esto sucede cuando se agrega un donante de protones al suelo. El donante puede ser un ácido , como ácido nítrico , ácido sulfúrico o ácido carbónico . También puede ser un compuesto como el sulfato de aluminio , que reacciona en el suelo para liberar protones. La acidificación también ocurre cuando los cationes básicos como calcio , magnesio , potasio y sodio se lixivian del suelo.
La acidificación del suelo ocurre naturalmente cuando los líquenes y las algas comienzan a descomponer las superficies rocosas. Los ácidos continúan con esta disolución a medida que se desarrolla el suelo. Con el tiempo y la meteorización, los suelos se vuelven más ácidos en los ecosistemas naturales. Las tasas de acidificación del suelo pueden variar y aumentar con ciertos factores como la lluvia ácida , la agricultura y la contaminación. [1]
Causas
Lluvia ácida
La lluvia es naturalmente ácida debido al ácido carbónico que se forma a partir del dióxido de carbono en la atmósfera. Este compuesto hace que el pH de la lluvia esté alrededor de 5.0-5.5. Cuando la lluvia tiene un pH más bajo que los niveles naturales, puede causar una rápida acidificación del suelo. El dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno son precursores de ácidos más fuertes que pueden conducir a la producción de lluvia ácida cuando reaccionan con el agua en la atmósfera. Estos gases pueden estar presentes en la atmósfera debido a fuentes naturales como rayos y erupciones volcánicas, o por emisiones antropogénicas . [2] Los cationes básicos como el calcio se lixivian del suelo a medida que fluye la lluvia ácida, lo que permite que aumenten los niveles de aluminio y protones. [3]
Los ácidos nítrico y sulfúrico en la lluvia ácida y la nieve pueden tener diferentes efectos sobre la acidificación de los suelos forestales, particularmente estacionalmente en regiones donde una capa de nieve puede acumularse durante el invierno. [4] La nieve tiende a contener más ácido nítrico que ácido sulfúrico y, como resultado, un pulso de agua de deshielo de nieve rica en ácido nítrico puede filtrarse a través de suelos de bosques de gran altitud durante un corto período de primavera. [5] Este volumen de agua puede representar hasta el 50% de la precipitación anual. La descarga de ácido nítrico del agua de deshielo puede causar una disminución aguda, a corto plazo, en el pH del agua de drenaje que ingresa al agua subterránea y superficial. [6] La disminución del pH puede solubilizar Al 3+ que es tóxico para los peces, [7] especialmente los alevines recién nacidos con sistemas branquiales inmaduros a través de los cuales pasan grandes volúmenes de agua para obtener O 2 para la respiración. A medida que pasa el agua de deshielo de la nieve, la temperatura del agua aumenta y los lagos y arroyos producen más materia orgánica disuelta; la concentración de Al en el agua de drenaje disminuye y se une a los ácidos orgánicos, lo que la hace menos tóxica para los peces. En lluvia, la proporción de ácidos nítrico a sulfúrico disminuye a aproximadamente 1: 2. El mayor contenido de ácido sulfúrico de la lluvia también puede no liberar tanto Al 3+ de los suelos como el ácido nítrico, en parte debido a la retención (adsorción) de SO 4 2- por los suelos. Este proceso libera OH - en la solución del suelo y amortigua la disminución del pH causada por el H + agregado de ambos ácidos. Los horizontes del suelo orgánico del suelo del bosque (capas) que tienen un alto contenido de materia orgánica también amortiguan el pH y disminuyen la carga de H + que posteriormente se filtra a través de los horizontes minerales subyacentes. [8]
Meteorización biológica
Las raíces de las plantas acidifican el suelo liberando protones y ácidos orgánicos para meteorizar químicamente los minerales del suelo. [9] Los restos en descomposición de plantas muertas en el suelo también pueden formar ácidos orgánicos que contribuyen a la acidificación del suelo. [10] La acidificación de la hojarasca en el suelo es más pronunciada bajo árboles coníferos como pinos , abetos y abetos , que devuelven menos cationes base al suelo, en lugar de bajo árboles de hoja caduca . [11]
Materiales para padres
Ciertos materiales parentales también contribuyen a la acidificación del suelo. Los granitos y sus rocas ígneas afines se denominan "ácidos" porque tienen una gran cantidad de cuarzo libre , que produce ácido silícico con la intemperie. Además, tienen cantidades relativamente bajas de calcio y magnesio. Algunas rocas sedimentarias como el esquisto y el carbón son ricas en sulfuros que, cuando se hidratan y oxidan, producen ácido sulfúrico que es mucho más fuerte que el ácido silícico. Muchos suelos de carbón son demasiado ácidos para soportar el crecimiento vigoroso de las plantas, y el carbón emite fuertes precursores de la lluvia ácida cuando se quema. Las arcillas marinas también son ricas en sulfuros en muchos casos, y tales arcillas se vuelven muy ácidas si se drenan a un estado oxidante.
Enmiendas de suelo
Las enmiendas del suelo , como fertilizantes y abonos, pueden provocar la acidificación del suelo. Los fertilizantes a base de azufre pueden ser muy acidificantes, los ejemplos incluyen azufre elemental y sulfato de hierro, mientras que otros como el sulfato de potasio no tienen un efecto significativo en el pH del suelo . Si bien la mayoría de los fertilizantes nitrogenados tienen un efecto acidificante, los fertilizantes nitrogenados a base de amonio son más acidificantes que otras fuentes de nitrógeno. Los fertilizantes nitrogenados a base de amoníaco incluyen sulfato de amonio , fosfato de diamonio , fosfato de monoamonio y nitrato de amonio . Las fuentes de nitrógeno orgánico, como la urea y el compost , son menos acidificantes. Las fuentes de nitrato que tienen poco o nada de amonio, como el nitrato de calcio , el nitrato de magnesio , el nitrato de potasio y el nitrato de sodio , no son acidificantes. [12] [13] [14]
Contaminación
La acidificación también puede ocurrir por las emisiones de nitrógeno al aire, ya que el nitrógeno puede terminar depositado en el suelo. [15] El ganado animal es responsable de casi el 65 por ciento de las emisiones de amoníaco provocadas por el hombre . [dieciséis]
Las fuentes antropogénicas de dióxidos de azufre y óxidos de nitrógeno juegan un papel importante en el aumento de la producción de lluvia ácida. [ aclaración necesaria ] El uso de combustibles fósiles y los gases de escape de los motores son los mayores contribuyentes antropogénicos de los gases sulfúricos y los óxidos de nitrógeno, respectivamente. [17]
El aluminio es uno de los pocos elementos capaces de hacer que el suelo sea más ácido. Esto se logra cuando el aluminio saca los iones de hidróxido del agua, dejando atrás los iones de hidrógeno. [18] Como resultado, el suelo es más ácido, lo que lo hace inhabitable para muchas plantas. Otra consecuencia del aluminio en los suelos es la toxicidad del aluminio, que inhibe el crecimiento de las raíces. [19]
Efectos
La acidificación del suelo puede dañar las plantas y los organismos del suelo. En las plantas, la acidificación del suelo da como resultado raíces más pequeñas y menos duraderas. Los suelos ácidos a veces dañan las puntas de las raíces y reducen el crecimiento. [20] La altura de la planta se ve afectada y la germinación de las semillas también disminuye. La acidificación del suelo afecta la salud de las plantas, lo que resulta en una cobertura reducida y una menor densidad de plantas. En general, se observa un retraso en el crecimiento de las plantas. [21] La acidificación del suelo está directamente relacionada con una disminución de las especies de plantas en peligro de extinción. [22]
En el suelo, la acidificación reduce la diversidad microbiana y macrofaunal . [23] Esto puede reducir el deterioro de la estructura del suelo, lo que lo hace más sensible a la erosión. Hay menos nutrientes disponibles en el suelo, mayor impacto de elementos tóxicos en las plantas y consecuencias para las funciones biológicas del suelo (como la fijación de nitrógeno ). [24]
A mayor escala, la acidificación del suelo está vinculada a pérdidas en la productividad agrícola debido a estos efectos. [23]
Los impactos del agua ácida y la acidificación del suelo en las plantas podrían ser menores o, en la mayoría de los casos, importantes. En casos menores que no resultan en la muerte de la vida vegetal se incluyen; plantas menos sensibles a condiciones ácidas y / o lluvia ácida menos potente. Además, en casos menores, la planta eventualmente morirá debido a que el agua ácida reduce el pH natural de la planta. El agua ácida entra en la planta y hace que los minerales importantes de la planta se disuelvan y se lleven; lo que finalmente hace que la planta muera por falta de minerales para la nutrición. En los casos más importantes que son más extremos; ocurre el mismo proceso de daño que en los casos menores, que es la eliminación de minerales esenciales, pero a un ritmo mucho más rápido. Asimismo, la lluvia ácida que cae sobre el suelo y las hojas de las plantas provoca el secado de la cutícula cerosa de la hoja; lo que finalmente causa una rápida pérdida de agua de la planta a la atmósfera exterior y da como resultado la muerte de la planta. Para ver si una planta se ve afectada por la acidificación del suelo, se pueden observar de cerca las hojas de la planta. Si las hojas son verdes y se ven saludables, el pH del suelo es normal y aceptable para la vida de las plantas. Pero si las hojas de la planta tienen un color amarillento entre las venas de sus hojas, eso significa que la planta está sufriendo de acidificación y no es saludable. Además, una planta que sufre de acidificación del suelo no puede realizar la fotosíntesis. El secado de la planta debido al agua ácida destruye los orgánulos de cloroplasto. Sin poder realizar la fotosíntesis, una planta no puede crear nutrientes para su propia supervivencia u oxígeno para la supervivencia de organismos aeróbicos; que afecta a la mayoría de las especies de la Tierra y, en última instancia, acaba con el propósito de la existencia de las plantas. [25]
Prevención y manejo
La acidificación del suelo es un problema común en la producción de cultivos a largo plazo que puede reducirse mediante la aplicación de cal. [26] En los cultivos de caña de azúcar, soja y maíz cultivados en suelos ácidos, la aplicación de cal resultó en la restauración de nutrientes, aumento del pH del suelo, aumento de la biomasa de las raíces y mejor salud de las plantas. [27] [28]
También se pueden aplicar diferentes estrategias de manejo para evitar una mayor acidificación: usar fertilizantes menos acidificantes, considerar la cantidad de fertilizante y el momento de aplicación para reducir la lixiviación de nitrato-nitrógeno, un buen manejo del riego con agua neutralizadora de ácidos y considerar la proporción de nutrientes básicos a nitrógeno en la cosecha. cultivos. Los fertilizantes de azufre solo deben usarse en cultivos sensibles, con una alta tasa de recuperación de cultivos. [29]
Mediante la reducción de las fuentes antropogénicas de dióxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y con medidas de control de la contaminación del aire, permítanos [ ¿quién? ] intentan reducir la lluvia ácida y la acidificación del suelo en todo el mundo. [30]
Ver también
- Suelo de sulfato ácido
- Suelo alcalino
- Acidificación del agua dulce
- Acidificación oceánica
Referencias
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El agotamiento de Ca es un mecanismo principal de los efectos de la deposición ácida en el este de América del Norte