آثار المطر الحمضي على الآثار

أمطار حمضية، التي تم التعرف عليها لأول مرة في السويد عام 1872 ، كانت تعتبر مشكلة محلية لفترة طويلة. ولكن في الخمسينيات من القرن الماضي ، أظهر الاعتراف بأن الأمطار الحمضية في الدول الاسكندنافية نشأت في بريطانيا وشمال أوروبا بدلاً من ذلك أن المطر الحمضي كان مشكلة إقليمية ، بل عالمية.

على الرغم من أن المطر حمضي قليلاً بشكل طبيعي ، إلا أن تأثيرات المطر الحمضي عليها المباني والآثار يسرع التآكل الطبيعي والتآكل.

المطر حمضي قليلًا بشكل طبيعي ، مما يعني أن الرقم الهيدروجيني له أقل من الرقم الهيدروجيني المحايد 7. يقيس مقياس الأس الهيدروجيني مدى حمضية أو قاعدية المادة. يتراوح من 0 (شديد الحموضة) إلى 14 (قاعدي جدًا).

يتراوح المطر الطبيعي عمومًا من حوالي 6.5 إلى حوالي 5.6 على مقياس الأس الهيدروجيني. المطر الحمضي ، ومع ذلك ، التدابير أقل من 5.5. تم قياس الأمطار الحمضية في قيعان السحب عند درجة حموضة 2.6 ، وفي الضباب في لوس أنجلوس ، منخفضة تصل إلى 2.0.

يذوب الماء مواد أكثر من أي مادة أخرى معروفة. تبقى المياه النقية نقية فقط حتى تلامس شيئًا آخر. عندما يتكثف بخار الماء حول جسيم عائم في الهواء ، قد يذوب الماء أو يتفاعل مع الجسيم. عندما يكون الجسيم عبارة عن غبار أو حبوب لقاح ، فإن المطر يحمل الجسيمات إلى الأرض.

عندما يحمل الجسيم أو يحتوي على مواد كيميائية ، يمكن أن يحدث تفاعل. عندما يرتد بخار الماء في الغلاف الجوي ، تتفاعل بعض جزيئات الماء مع جزيئات ثاني أكسيد الكربون لتكوين حمض الكربونيك ، وهو حمض ضعيف.

هذا يقلل من الرقم الهيدروجيني للمطر من 7 إلى حوالي 5 ، اعتمادًا على تركيز حمض الكربونيك. عادة ما تتوسط الحواجز الطبيعية في التربة هذا المطر الحمضي المعتدل.

أمطار حمضية تحدث بشكل طبيعي يمكن أن تكون ناجمة أيضًا عن الانفجارات البركانية وتعفن الغطاء النباتي وحرائق الغابات. تطلق هذه الأحداث مركبات الكبريت والنيتروجين في الهواء مع توفير الجسيمات (الدخان والرماد والغبار) لبخار الماء لتتجمع حولها.

يتفاعل بخار الماء مع مركبات الكبريت مثل كبريتيد الهيدروجين لتكوين حمض الكبريتيك ومع مركبات النيتروجين لتكوين حمض النيتريك. تحتوي هذه الأحماض على مستويات أقل بكثير من الأس الهيدروجيني من حمض الكربونيك.

يؤدي حرق الوقود الأحفوري في السيارات والشاحنات والمصانع ومحطات الطاقة إلى إطلاق مركبات الكبريت والنيتروجين في الغلاف الجوي ، تمامًا مثل البراكين وحرائق الغابات. على عكس الانفجارات البركانية وحرائق الغابات ، فإن مصادر تلوث الهواء هذه تستمر لفترات طويلة من الزمن.

يمكن أن تنتقل أعمدة تلوث الهواء هذه لمسافات طويلة. تتراوح آثار تلوث الهواء على المواد والهياكل من الأوساخ والبقع السطحية إلى تآكل المواد.

تشمل المواد الطبيعية الشائعة المستخدمة في المباني والآثار الحجر الرملي والحجر الجيري والرخام والجرانيت.

يؤدي المطر الحمضي إلى تآكل كل هذه المواد إلى حد ما ويسرع من التحلل الطبيعي. يذوب الحجر الجيري والرخام في الأحماض. غالبًا ما يتم تجميع جزيئات الرمل المكونة للحجر الرملي معًا بواسطة كربونات الكالسيوم التي تذوب في الحمض.

على الرغم من أن الجرانيت أكثر مقاومة للأحماض ، إلا أنه لا يزال من الممكن حفره وتلطيخه بالمطر الحمضي والملوثات التي يحملها. يتفاعل الأسمنت أيضًا مع المطر الحمضي. الأسمنت عبارة عن كربونات الكالسيوم التي تذوب في الحمض. تظهر المباني الخرسانية والأرصفة والأعمال الفنية المصنوعة من الأسمنت آثار الأمطار الحمضية. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يتم تثبيت ألواح الجرانيت ومواد الديكور الأخرى في مكانها باستخدام الأسمنت البورتلاندي.

يمكن أن تكون أضرار الأمطار الحمضية للمباني الخرسانية في المدن شديدة التلوث مثل هانغتشو بالصين واسعة النطاق. يتفاعل النحاس والبرونز والمعادن الأخرى مع الأحماض أيضًا. تآكل الصفيحة البرونزية على أوليسيس س. يظهر Grant Memorial ، على سبيل المثال ، كخطوط خضراء أسفل قاعدة التمثال. النحاس المذاب من البرونز يغسل القاعدة ويتأكسد إلى بقع خضراء.

يعتبر تأثير المطر الحمضي على هياكل تاج محل مثالاً على كيفية تأثير الأمطار الحمضية على المباني. تسبب تلوث الهواء من مصفاة محلية في تكوين أمطار حمضية ، مما أدى إلى تحول الرخام الأبيض إلى اللون الأصفر.

على الرغم من أن البعض جادل بأن الاصفرار أمر طبيعي ، أو بسبب الدعامات الحديدية في الرخام ، إلا أن المحاكم المحلية وافقت على أن تلوث الهواء قد أثر على تاج محل. رداً على ذلك ، وضعت الحكومة الهندية ضوابط محلية صارمة للانبعاثات للمساعدة في حماية تاج محل.

يعد نصب توماس جيفرسون التذكاري في واشنطن العاصمة أحد المعالم الأثرية العديدة التي تأثرت بالأمطار الحمضية. يطلق الكالسيت المذاب معادن السيليكات الموجودة داخل الرخام. أدى فقدان المواد إلى إضعاف الهيكل بدرجة كافية بحيث تمت إضافة أشرطة تقوية خلال ترميم عام 2004. بالإضافة إلى ذلك ، يجب غسل القشرة السوداء التي خلفتها الأوساخ العالقة في الرخام المحفور برفق.

تم نحت العديد من المنحوتات في جميع أنحاء الولايات المتحدة وأوروبا من الرخام أو الحجر الجيري. عندما يضرب مطر حامض الكبريتيك هذه التماثيل ، ينتج عن تفاعل حامض الكبريتيك مع كربونات الكالسيوم كبريتات الكالسيوم وحمض الكربونيك. ينقسم حمض الكربونيك إلى ماء وثاني أكسيد الكربون. كبريتات الكالسيوم قابلة للذوبان في الماء لذا تغسل بعيدًا عن التمثال أو النحت.

للأسف ، بسبب المطر الحمضي ، تختفي تفاصيل تمثال الحجر حيث يتلاشى الحجر حرفيًا.