Estudio de los efectos de la lluvia ácida sobre las plantas en un laboratorio (Diversificación y ESO)

Introducción

Conforme pasan los años la contaminación va en aumento, al igual que sus consecuencias. Se sabe que estos pueden ser el calentamiento global, el derretimiento de los polos e incluso la causa por la cual se desarrollan enfermedades respiratorias. Sin embargo,hay un problema al que no se le presta la suficiente atención: la lluvia ácida.

En las siguientes páginas será explicado este intrigante fenómeno, al igual que sus consecuencias y sus posibles soluciones. Por último se mostrará un experimento que hemos realizado por el cual se podrá observar por qué este fenómeno podría llegar a ser un problema para las plantas y, por lo tanto, para todos los demás seres vivos si llegase a empeorar.

El trabajo nos sirve para estudiar en de laboratorio de manera práctica y a través de una situación de aprendizaje el concepto de acidez basicidad en química y utilización de los instrumentos técnicos de laboratorio y los kits de química y ciencias para este fin.

PH (POTENCIAL DE HIDRÓGENO)

El acrónimo pH significa potencial de hidrógeno o potencial de hidrogeniones. El pH es una medida de acidez o alcalinidad que indica la cantidad de iones de hidrógeno presentes en una solución o sustancia. Se define como pH = - log [H+].

La escala tiene valores que van del cero (el valor más ácido, es decir, con más hidrógenos) al 14 (el más básico, es decir, con menos hidrógenos). El agua pura tiene un valor de pH de 7. Ese valor se considera neutro, ni ácido ni básico. La lluvia limpia normal tiene un valor de pH de entre 5.0 y 5.5, nivel levemente más ácido que el agua normal. Sin embargo, cuando la lluvia se combina con dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno (producidos por las centrales eléctricas y los vehículos), se vuelve mucho más ácida y, por lo tanto, su pH baja.

La lluvia ácida típica tiene un valor de pH de 4.0, lo cual puede llegar a parecer poco cambio con respecto a su pH normal, sin embargo, una disminución en los valores de pH de 5.0 (lluvia normal) a 4.0 (lluvia ácida) significa que la acidez de la segunda es diez veces mayor.

EXPERIMENTO

Para comprobar los daños que puede causar este tipo de precipitación sobre los seres vivos, decidimos diseñar un experimento en el que simularíamos la acción de la lluvia ácida sobre cultivos de lentejas, controlando tanto el pH de las disoluciones utilizadas para regarlas como el crecimiento de las plantas y esperando que o bien no germinaran desde un principio o bien que crecieran débiles o con determinadas anomalías.

Materiales

Los materiales utilizados durante el experimento fueron:

● pHmetro

● Agua destilada

● pH4 y pH7

● Ácido sulfúrico

● Vasos de precipitado

● Embudos de cristal

● Pipetas

● 6 botes de cristal con etiquetas

● 6 vasos de cristal

● Semillas de lentejas (Lens culinaris)

● Algodón

● Cuchara pequeña/jeringuilla

Método

Una vez reunidos los materiales necesarios, procedimos a calibrar el pHmetro utilizando el pH4 y el pH7 que nos facilitó nuestro profesor. Ya calibrado, comenzamos a crear lasmdisoluciones necesarias partiendo de un vaso de precipitado con agua y unas gotas de ácido sulfúrico. En seguida descubrimos que con cantidades mínimas del ácido el pH de la disolución disminuía drásticamente. Para cada disolución fuimos partiendo de un pH muy ácido y midiendo con el pHmetro a la vez que añadíamos agua fuimos aislando muestras de disoluciones con pH desde 1 hasta 6, limpiando cuidadosamente con agua destilada el pHmetro después de cada medición.

En un principio, decidimos estudiar la reacción de las plantas de lentejas añadiendo las disoluciones una vez estas hubieran crecido, por lo que tomamos 9 vasos de plástico y plantamos 10 lentejas en cada uno. Colocamos las semillas dentro de los vasos, entre algodones, y las regamos a lo largo de una semana. Sin embargo, tuvimos problemas para controlar el crecimiento, ya que no teníamos permiso para acceder libremente al laboratorio.

Las plantas murieron y decidimos trasladar el experimento a nuestras casas desde donde sería más fácil llevar un registro de todo lo que pasase. Para asegurarnos de que el experimento fuera lo más cercano a la realidad posible, colocamos los vasos en lugares donde les diera el sol durante las mismas horas del día, con una temperatura igualada.

Decidimos dividirnos los pH, ya que en algunos casos sólo poseíamos una botella de  un pH, por lo que Julia se encargó de realizar el experimento con el pH1, el pH3 y el pH6, mientras que Elena se encargó de realizar el experimento con el pH2, pH4 y pH5. Colocamos las lentejas en unos vasos de vidrio proporcionado por el instituto de tal forma que los pHs más ácidos no disolvieran uno de plástico y, a continuación, procedimos a regarlas con aproximadamente una cuchara pequeña (procurando que mantuvieran siempre una cierta humedad que permitiese su adecuado crecimiento).

Día 1

Una vez listos todos los materiales, procedimos a preparar el experimento. Comenzamos colocando en cada vaso de cristal un algodón, sobre el que depositamos 20 lentejas que regamos con cada uno de los ácidos correspondientes y etiquetamos cada vaso con el pH usado. Al ser el primer día empleamos unos 30 ml de cada disolución, ya que el algodón debía permanecer húmedo.

En la siguiente imagen se muestra la preparación del experimento.

Las lentejas fueron colocadas en ambas casas en un lugar donde les daba el sol durante las mismas horas del día. A continuación, fueron regadas con la disolución de ácido sulfúrico correspondiente. En la fotografía siguiente se pueden observar las lentejas recién plantadas.

En la imagen se puede ver el resultado del primer día.

Día 2

Al segundo día ya se podían observar pequeñas raíces que intentaban crecer en algunas lentejas, sobre todo en aquellas que habían sido regadas con agua de pH6, pH5 y pH4, aunque la mayoría continuaban como el día anterior. Esta vez, fueron regadas con 15ml, la mitad del líquido que fue usado la primera vez.

Día 3

Las raíces han comenzado a crecer en la mayoría de las lentejas de pH6, pH5, pH4 y en pH3 (aunque en este último en menor cantidad), por lo que procedimos a medirlas ayudándonos de una regla. Mientras tanto, en los cultivos de pH1 y pH2 no se observaron cambios significativos.

Día 4

No se pueden apreciar cambios significativos con respecto al día anterior. Las raíces que habían comenzado a crecer aumentaron pocos milímetros, mientras que las de un pH más bajo siguieron igual.

Día 5

Retiramos el algodón de la superficie para comprobar su crecimiento y vimos que progresaban de acuerdo a lo esperado y de una forma regular. En la foto se puede ver como en el cultivo de lentejas de pH 3 las raíces habían alcanzado un tamaño de algunos milímetros.

Día 6

Mientras que se podía observar un gran crecimiento en las raíces de pH 6, 5, 4 y 3 (en esta última más tardío), las lentejas regadas con el agua de pH 2 y pH 1 seguían sin mostrar ningún cambio respecto a las raíces. Estas lentejas se iban volviendo más rojizas a medida que pasaban los días.

Día 7

Los tallos comenzaron a crecer en los cuatro primeros cultivos, aunque en el pH3 solo se podían apreciar las pequeñas raíces que germinaron de algunas semillas y en el pH4 eran pocos los tallos que lograron crecer este día.

Día 8

En los tres primeros pH, los tallos ya alcanzaban una longitud de varios centímetros y se podían comenzar a ver las hojas, mientras que las dos de pH más bajos no lograron germinar y adoptaron un tono negruzco. Las de pH3 que habían seguido adelante contaban con un tallo de alrededor de 1 cm las más grandes, aunque todavía se podían observar algunos solamente con raíces.

Día 9

Las plantas no presentaron gran cambio con respecto al día anterior y no hay nada que merezca la pena resaltar. Los primeros tres cultivos continuaron con su crecimiento y algunas hojas comenzaron a abrirse, el de pH 3 seguía con dificultades para crecer y los dos últimos mantuvieron el aspecto oscuro que tenían desde unos días atrás.

En la siguiente foto se pueden ver los estados de las plantas en el noveno día.

Dos semanas más tarde…

A pesar de que ya se venían observando desde días atrás las consecuencias de regar las plantas de lentejas con disoluciones de distintos pH, quisimos comprobar qué ocurriría a la larga, por lo que seguimos regándolas hasta alcanzar las dos semanas. Esto, además, nos ayudaría a discernir mejor las diferencias existentes entre los seis cultivos que empleamos para el experimento. Pudimos observar que las plantas de los primeros tres pH (6, 5 y 4) habían logrado crecer perfectamente, las raíces, los tallos y las hojas se habían desarrollado por completo y las plantas no parecían haber sufrido ningún tipo de daño. Las plantas de pH 3, en cambio, habían crecido muy poco, aquellas que habían logrado sobrevivir, y tanto sus raíces, como tallos y hojas eran muy pequeños, algunas tan solo habían conseguido desarrollar raíces. Por último, las plantas de pH 1 y pH 2 no lograron germinar y además contaban con un color rojizo oscuro muy diferente al de las demás, que nos denotó desde un principio que estas semillas no iban a poder salir adelante en un medio tan ácido.

A continuación podéis ver una tabla excel junto a una gráfica donde se puede observar la diferencia del crecimiento de las raíces en los distintos cultivos de diferentes pH.

Conclusiones del experimento

Tras observar el crecimiento de las plantas de lentejas a lo largo de dos semanas hemos descubierto que, desde un principio, las plantas regadas con disoluciones de pH 6, pH 5 e incluso pH 4 han crecido de forma normal y según lo esperado, por lo que cuando la lluvia ácida se encuentra entre estos niveles de acidez, los vegetales aún pueden sobrevivir. Sin embargo, la plantación de lentejas regada con una disolución de pH 3 casi no logró germinar y aquellas que lo hicieron contaban con raíces, tallos y hojas mucho más pequeñas que las anteriores y, en general, con un aspecto poco saludable. De estas observaciones podemos deducir que una lluvia con este nivel de pH ya comienza a ser dañina y nos puede perjudicar. Por último, las plantas regadas con disoluciones de pH 2 y pH 1 ni siquiera lograron sacar raíces y, en adición, adquirieron un tono rojo oscuro que nos indicaba su muerte. Estos niveles de pH en la lluvia son fatales no solo para las plantas sino para el resto de seres vivos.

Si la contaminación continúa, la lluvia se volverá cada vez más ácida impidiendo que los seres vivos se desarrollen con normalidad.

Alumnado:
    3º ESO y Diversificación

Dirección:
    Jose Luis Plaza Sanz

Maquetación:
    Pablo Díaz Márquez