Киселинен дъжд, призната за първи път в Швеция през 1872 г., дълго време се считаше за местен проблем. Но през 50-те години на миналия век признанието, че киселинният дъжд в Скандинавия произхожда от Великобритания и Северна Европа показа вместо това, че киселинният дъжд е регионален, дори глобален проблем.
Въпреки че дъждът естествено е малко кисел, ефектът от киселинните дъждове върху сгради и паметници ускорява естествената корозия и ерозия.
Киселинен дъжд и pH
Дъждът естествено е малко кисел, което означава, че рН е под неутрално рН от 7. Скалата на pH измерва колко киселинно или основно е веществото. Той варира от 0 (много киселинен) до 14 (много основен).
Нормалният дъжд обикновено варира от около 6,5 до около 5,6 по скалата на рН. Киселинният дъжд обаче измерва под 5.5. Киселинният дъжд е измерен в дъното на облаците при рН 2,6, а при мъгла в Лос Анджелис - до 2,0.
Как дъждът става кисел?
Водата разтваря повече вещества от всеки друг известен материал. Чистата вода остава чиста само докато докосне нещо друго. Когато водната пара се кондензира около частици, плаващи във въздуха, водата може да се разтвори или да реагира с частиците. Когато частиците са прах или прашец, дъждът пренася частицата на земята.
Когато частиците носят или съдържат химикали, може да възникне реакция. Докато водните пари отскачат в атмосферата, някои от водните молекули реагират с молекулите на въглеродния диоксид, образувайки въглена киселина, слаба киселина.
Това понижава рН на дъжда от 7 на около 5, в зависимост от концентрацията на въглеродна киселина. Естествените буфери в почвата обикновено медиират този леко кисел дъжд.
Естествено възникващи киселинни дъждове
Естествени киселинни дъждове може да бъде причинено и от вулканични изригвания, гниеща растителност и горски пожари. Тези събития освобождават сяра и азотни съединения във въздуха, като същевременно осигуряват частици (дим, пепел и прах) за натрупване на водни пари.
Водните пари реагират със сярни съединения като сероводород, като образуват сярна киселина, а с азотни съединения - азотна киселина. Тези киселини имат много по-ниски нива на pH от въглеродната киселина.
Изгарянето на изкопаеми горива в автомобили, камиони, фабрики и електроцентрали отделя сяра и азотни съединения в атмосферата, точно както вулканите и горските пожари. За разлика от вулканичните изригвания и горските пожари обаче тези източници на замърсяване на въздуха продължават за дълги периоди от време.
Тези струи замърсяване на въздуха могат да пътуват на големи разстояния. Ефектите от замърсяването на въздуха върху материали и конструкции варират от повърхностни замърсявания и петна до корозия на материалите.
Ефекти на киселинния дъжд върху сгради и паметници
Често срещаните в природата материали, използвани за сгради и паметници, включват пясъчник, варовик, мрамор и гранит.
Киселинният дъжд корозира всички тези материали до известна степен и ускорява естественото разлагане. Варовикът и мраморът се разтварят в киселини. Пясъчните частици, образуващи пясъчник, често се държат заедно от калциев карбонат, който се разтваря в киселина.
Гранитът, макар и много по-устойчив на киселина, все още може да бъде ецван и оцветен от киселинен дъжд и замърсителите, които носи. Циментът реагира и на киселинните дъждове. Циментът е калциев карбонат, който се разтваря в киселина. Бетонни сгради, тротоари и произведения на изкуството, направени с цимент, показват ефектите на киселинния дъжд. В допълнение, плочи от гранит и други декоративни материали често се държат на място, използвайки портланд цимент.
Щетите от киселинен дъжд върху бетонни сгради в силно замърсени градове като Хангжу, Китай, могат да бъдат големи. Мед, бронз и други метали реагират и с киселини. Корозия на бронзовия лист върху Ulysses S. Например Грант Мемориал се показва като зелени ивици по пиедестала. Медта, разтворена от бронза, е измила основата и се окислила в зелени петна.
Паметници, засегнати от киселинен дъжд
Ефектът от киселинните дъждове върху структурите на Тадж Махал служи като един пример за това как киселинният дъжд въздейства върху сградите. Замърсяването на въздуха от местна рафинерия е причинило образуването на киселинни дъждове, превръщайки белия мрамор в жълто.
Въпреки че някои твърдят, че пожълтяването е естествено или причинено от железни подпори в мрамора, местните съдилища се съгласиха, че замърсяването на въздуха е повлияло на Тадж Махал. В отговор индийското правителство установи строг местен контрол на емисиите, за да помогне за защитата на Тадж Махал.
Мемориалът на Томас Джеферсън във Вашингтон е един от многото паметници, засегнати от киселинните дъждове. Разтварящият се калцит отделя силикатни минерали, съдържащи се в мрамора. Загубата на материал отслаби структурата достатъчно, че по време на реставрацията през 2004 г. бяха добавени подсилващи ленти. В допълнение, черна кора, оставена от мръсотия, уловена в гравирания мрамор, трябва внимателно да се измие.
Много скулптури в САЩ и Европа са издълбани от мрамор или варовик. Когато дъждът със сярна киселина удари тези статуи, реакцията на сярната киселина с калциевия карбонат води до получаване на калциев сулфат и карбонова киселина. Въглеродната киселина допълнително се разпада на вода и въглероден диоксид. Калциевият сулфат е водоразтворим, така че се отмива от статуята или скулптурата.
За съжаление, поради киселинния дъжд детайлите на статуята изчезват, тъй като камъкът буквално се отмива.
