TEMA 17. CONTAMINACION POR LLUVIA ÁCIDA

3 Concepto de carga crítica de acidez (CCA). Evaluación

Se define la carga crítica de acidez de un ecosistema como "nivel máximo de compuestos acidificantes aportados, que no causan cambios químicos que perjudiquen a largo plazo la estructura y funcionamiento del mismo".

Representa un nuevo "concepto" inventado para calcular cuanta acidificación puede recibir un ecosistema sin que se produzcan daños ecológicos.

La determinación de las cargas críticas de modo cartográfico permite delimitar las zonas con exceso de contaminación, evaluar su origen y tomar decisiones que corrijan los daños.

Además de los factores de tipo atmosférico, de localización y tecnológicos que influyen en la distribución de la cantidad de lluvia ácida recibida, los suelos presentan importantes diferencias de sensibilidad a este tipo de impactos según los mecanismos de amortiguación que presenten.

El suelo tiene una capacidad de amortiguación, que está directamente relacionada, con su capacidad del cambio. Así McFee (1980) utilizaba la CCC (capacidad de cambio catiónico) como principal criterio de diagnóstico de la sensibilidad de los suelos frente a agentes ácidos estableciendo una escala de sensibilidad:

sensibles a aquellos suelos con una CCC menor de 6,2 cmol(+)/kg en los 25 cm superficiales

ligeramente sensibles los de CCC entre 6,2 y 15,4

no sensibles aquellos con CCC superior a 15,4

Este criterio aunque es muy simplista fue ampliamente utilizado, lo que llevó a la idea de que el único mecanismo neutralizante de la acidez eran los cationes cambiables. Posteriormente otros investigadores como Reuss y Johnson (1986) diferenciaron tres tipos de sensibilidad:

a la pérdida de bases

al descenso del pH

a la solubilización de Al

Unos años más tarde, apareció el primer Mapa Europeo de la Sensibilidad de los Suelos frente a la Acidificación realizado por los investigadores suecos del SEI en 1990. En este sistema, los tipos de suelos se asignan a cinco clases de acuerdo con la mineralogía de la roca y respuesta a la alteración.

Grados de acidez en función del tipo de material original y de los minerales presentes en el suelo.
Clase	Minerales	Tipo de roca	Acidez total kmolH+/Km2/año	S Kg/ha/año
1	Q, Fp	Granitos, cuarcitas	<20	<3
2	M,Pl,B(5%)	Granitos, gneis	20-50	3-8
3	B,A(5%)	Dioritas, grauvacas, esquistos, gabros	50-100	8-16
4	Pi, E, O(<5%)	Gabros, basaltos	100-200	16-32
5	Carbonatos	Calizas, margas	>200	>32

Q=Cuarzo, Fp=Feldespato potásico, M=Moscovita, Pl=Plagioclasa, B=Biotita, A=Anfíboles, Pi=Piroxenos, E=Epidota, O=Olivino.

La carga crítica viene dada como la acidez total expresada en kilomol de H+ por kilómetro cuadrado año. En la tabla anterior se aprecian dos rangos de valores, los cuales se han establecido en función de los factores que se indican en la siguiente tabla . Cuando la combinación de los mismos aumenta la sensibilidad del suelo a la acidez, se utiliza el valor más bajo, por el contrario si las condiciones la disminuyen, se debe utilizar el más alto.

Factor	Condición que decrece CCA	Condición que aumenta CCA
Precipitación	Alta	Baja
Vegetación	Coníferas	Caducifolias
Altitud/Pendiente	Alta	Baja
Textura	Arenosa gruesa	Fina
Espesor efectivo	Somero	Espeso
Adsorción SO4=	Baja	Alta
Aportes catiónicos	Baja	Alta

El mapa de Europa elaborado por el SEI, "Mapa de Sensibilidad Relativa frente a la Deposición Acida de los Suelos de Europa" o "Mapa de Nivel 0" pone de manifiesto que el factor esencial es la litología, destacando como zonas más sensibles las que presentan materiales graníticos y/o cuarcíticos. La idea básica es que el mecanismo fundamental de la capacidad de amortiguación de la acidez lo constituyen los minerales primarios procedentes de la roca..

El método de elaboración de este mapa tiene algunos errores por el sistema de extrapolación de unos conocimientos obtenidos en países fríos, con suelos jóvenes y escasa velocidad de los procesos de alteración y edafogénesis, a la Europa templada y mediterránea. Nunca podemos pensar que la velocidad de amortiguación de ácidos por mecanismos de hidrólisis de los minerales primarios de los suelos derivados de un mismo tipo de roca (por ejemplo granito) sea la misma en Noruega, Extremadura o Córcega.

Según Macias (1993) estos errores son:

No se tiene en cuenta la influencia de factores clave en la velocidad de alteración como la temperatura, drenaje, y los efectos de superficies reactivas capaces de neutralizar ácidos. Tampoco se tiene en cuenta la influencia del clima excepto por los modificadores de altitud y precipitación (generalización de los suelos del norte de Europa a los del sur).

Otro riesgo es que la capacidad de neutralización de ácidos no es homogénea.

Como conclusión podemos decir que dado que en la cinética de todos los mecanismos de amortiguación interviene la temperatura, estos procesos deben ser más eficientes hacia el sur y, por el contrario, en el norte las áreas de suelos incipientes, de escasa profundidad, con climas fríos y abundancia de masas de agua cerradas (lagos) serán las que pueden verse afectadas incluso con pequeñas aportaciones acidificantes.

Otro procedimiento para determinación de cargas críticas es el seguido por UN/ECE/LRTAP, lleva consigo los siguientes pasos:

Selección de los receptores. Estos serán, en primer lugar, los suelos forestales y, en aquellos países en los que existen gran cantidad de masas de agua cerradas, las aguas superficiales (lagos y ríos). Otros receptores sensibles serán las aguas freáticas.

Determinar unos criterios químicos críticos de control.

En la sigiuente tabla se muestran los umbrales elegidos para las cargas críticas de los contaminantesSOx, NOx y NHx en los diversos países europeos.

Los criterios químicos críticos pueden convertirse en sus correspondientes límites de CNA (capacidad de neutralización de ácidos) por aplicación de procedimientos de cálculo y teniendo en cuenta diferentes modelos de simulación del sistema real.

Como modelo de cálculo el más utilizado es el conocido como "balance de masas simple" que considera una situación de equilibrio estacionario. Se trata de conservar el estado ácido-base del suelo manteniendo el pH y grado de saturación de bases dentro de un rango que no sea tóxico para las raíces y permita un adecuado aporte nutritivo (pH>4,0 ó 4,4, <85% de insaturación en el CCC y una relación Al/Ca en la disolución <1,5 expresada en miliequivalentes).

Problemas metodológicos en la determinación de cargas críticas en Europa:

Se ha utilizado un modelo estacionario.

Incertidumbre en la validez de los niveles críticos.

Algunos de los sistemas utilizados son demasiado simplistas.

Problemas de mala calidad de los datos iniciales o insuficiencia de la información básica.

Así se ha utilizado como base cartográfica la carta Europea de Suelo (FAO, 1:1.000.000) a partir de la cual se deduce (¡!) la composición mineralógica (incluso a veces se ha utilizado la litología sustituyendo a los suelos). En este sistema las unidades cartográficas con la misma denominación (por ejemplo, cambisoles húmicos) pueden tener propiedades y por tanto respuestas frente a la acidificación muy diferentes, según el material de partida, condiciones climáticas....

En definitiva, el concepto de carga crítica representa un valioso elemento para la evaluación del grado máximo de contaminación del suelo, pero su cálculo es complejo y todavía se ha de avanzar mucho en su metodología.

La carga crítica considerada en este tema se ha limitado al aspecto de la acidez, pero el concepto de carga crítica puede ser aplicado a cualquier contaminante, y de hecho así se está aplicando actualmente con notables éxitos, para la mayoría de los contaminantes más frecuentes en los suelos.

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