Syreregn, der først blev anerkendt i Sverige i 1872, blev betragtet som et lokalt problem i lang tid. Men i 1950'erne anerkendte anerkendelsen af, at sur regn i Skandinavien stammer fra Storbritannien og Nordeuropa, i stedet for at sur regn var et regionalt, endda globalt, problem.
Selvom regn naturligt er lidt sur, er virkningen af sur regn på bygninger og monumenter fremskynder naturlig korrosion og erosion.
Sur regn og pH
Regn er naturligvis lidt sur, hvilket betyder, at dens pH er under en neutral pH på 7. PH-skalaen måler, hvor surt eller basisk et stof er. Det spænder fra 0 (meget surt) til 14 (meget basisk).
Normal regn varierer generelt fra ca. 6,5 til ca. 5,6 på pH-skalaen. Sur regn måler dog under 5.5. Sur regn er blevet målt ved skyernes bund ved pH 2,6 og i tåge i Los Angeles, så lavt som 2,0.
Hvordan bliver regn sur?
Vand opløser flere stoffer end noget andet kendt materiale. Rent vand forbliver kun rent, indtil det rører ved noget andet. Når vanddamp kondenserer omkring et partikel, der flyder i luften, kan vandet opløses eller reagere med partiklerne. Når partiklerne er støv eller pollen, bærer regnen partiklen til jorden.
Når partiklerne bærer eller indeholder kemikalier, kan en reaktion forekomme. Når vanddamp hopper rundt i atmosfæren, reagerer nogle af vandmolekylerne med kuldioxidmolekyler og danner kulsyre, en svag syre.
Dette sænker regnens pH fra 7 til ca. 5 afhængigt af koncentrationen af kulsyre. Naturlige buffere i jorden formidler normalt denne mildt sure regn.
Naturligt forekommende sur regn
Naturligt forekommende sur regn kan også være forårsaget af vulkanudbrud, rådnende vegetation og skovbrande. Disse begivenheder frigiver svovl- og nitrogenforbindelser i luften, samtidig med at de tilvejebringer partikler (røg, aske og støv), så vanddamp klumper sig rundt.
Vanddamp reagerer med svovlforbindelser som hydrogensulfid til dannelse af svovlsyre og med nitrogenforbindelser til dannelse af salpetersyre. Disse syrer har meget lavere pH-niveauer end kulsyre.
Forbrænding af fossile brændstoffer i biler, lastbiler, fabrikker og kraftværker frigiver svovl- og nitrogenforbindelser i atmosfæren, ligesom vulkaner og skovbrande. I modsætning til vulkanudbrud og skovbrande fortsætter disse kilder til luftforurening over lange perioder.
Disse skyer af luftforurening kan rejse lange afstande. Virkningerne af luftforurening på materialer og strukturer spænder fra overflades snavs og pletter til korrosion af materialerne.
Virkninger af sur regn på bygninger og monumenter
Almindelige naturligt forekommende materialer, der anvendes til bygninger og monumenter, inkluderer sandsten, kalksten, marmor og granit.
Sur regn korroderer alle disse materialer til en vis grad og fremskynder naturlig nedbrydning. Kalksten og marmor opløses i syrer. Sandpartiklerne, der danner sandsten, holdes ofte sammen af calciumcarbonat, som opløses i syre.
Selvom granit er meget mere modstandsdygtig over for syre, kan den stadig ætses og farves af sur regn og de forurenende stoffer, den bærer. Cement reagerer også på sur regn. Cement er calciumcarbonat, som opløses i syre. Betonbygninger, fortove og kunstværker lavet med cement viser virkningen af sur regn. Derudover holdes plader af granit og andre dekorative materialer ofte på plads ved hjælp af Portland cement.
Sure regnskader på betonbygninger i stærkt forurenede byer som Hangzhou, Kina, kan være omfattende. Kobber, bronze og andre metaller reagerer også med syrer. Korrosion af bronzearket på Ulysses S. Grant Memorial vises for eksempel som grønne striber ned ad piedestalen. Kobber opløst fra bronze har skyllet ned i bunden og oxideret til grønne pletter.
Monumenter påvirket af sur regn
Effekten af sur regn på Taj Mahal-strukturer fungerer som et eksempel på, hvordan sur regn påvirker bygninger. Luftforurening fra et lokalt raffinaderi har medført, at der dannes sur regn, hvilket gør den hvide marmor gul.
Selvom nogle har hævdet, at gulningen er naturlig eller forårsaget af jernstøtter i marmoren, var de lokale domstole enige om, at luftforurening har påvirket Taj Mahal. Som svar har den indiske regering etableret lokale strenge emissionskontroller for at hjælpe med at beskytte Taj Mahal.
Thomas Jefferson Memorial i Washington, D.C., er et af mange monumenter, der er ramt af sur regn. Den opløselige calcit frigiver silikatmineraler indeholdt i marmoren. Tabet af materiale svækkede strukturen nok til, at der blev tilføjet forstærkningsstropper under restaureringen i 2004. Derudover skal en sort skorpe efterladt af snavs fanget i den ætsede marmor vaskes forsigtigt væk.
Mange skulpturer i hele USA og Europa er udskåret i marmor eller kalksten. Når svovlsyreregn rammer disse statuer, giver reaktionen mellem svovlsyre og calciumcarbonat calciumsulfat og kulsyre. Kulsyre nedbrydes yderligere i vand og kuldioxid. Calciumsulfat er vandopløseligt, så det vasker sig væk fra statuen eller skulpturen.
Desværre forsvinder detaljer på grund af sur regn regn, når stenen bogstaveligt talt skyller væk.
