Οξινη βροχή, αναγνωρίστηκε για πρώτη φορά στη Σουηδία το 1872, θεωρήθηκε τοπικό πρόβλημα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αλλά στη δεκαετία του 1950 η αναγνώριση ότι η όξινη βροχή στη Σκανδιναβία προήλθε από τη Βρετανία και τη Βόρεια Ευρώπη έδειξε αντ 'αυτού ότι η όξινη βροχή ήταν ένα περιφερειακό, ακόμη και παγκόσμιο, πρόβλημα.
Αν και η βροχή είναι φυσικά λίγο όξινο, οι επιπτώσεις της όξινης βροχής συνεχίζονται κτίρια και μνημεία επιταχύνει τη φυσική διάβρωση και τη διάβρωση.
Όξινη βροχή και pH
Η βροχή είναι φυσικά λίγο όξινο, που σημαίνει ότι το pH του είναι κάτω από ένα ουδέτερο pH 7. Η κλίμακα pH μετρά πόσο όξινη ή βασική είναι μια ουσία. Κυμαίνεται από 0 (πολύ όξινο), έως 14 (πολύ βασικό).
Η κανονική βροχή κυμαίνεται γενικά από περίπου 6,5 έως περίπου 5,6 στην κλίμακα pH. Ωστόσο, η όξινη βροχή μετράει κάτω από 5.5. Η όξινη βροχή μετρήθηκε στο κάτω μέρος των νεφών σε pH 2,6 και στην ομίχλη στο Λος Άντζελες, τόσο χαμηλή όσο 2,0.
Πώς γίνεται η όξινη βροχή;
Το νερό διαλύει περισσότερες ουσίες από οποιοδήποτε άλλο γνωστό υλικό. Το καθαρό νερό παραμένει καθαρό μόνο μέχρι να αγγίξει κάτι άλλο. Όταν οι υδρατμοί συμπυκνώνονται γύρω από ένα σωματίδιο που επιπλέει στον αέρα, το νερό μπορεί να διαλύεται ή να αντιδρά με τα σωματίδια. Όταν το σωματίδιο είναι σκόνη ή γύρη, η βροχή μεταφέρει το σωματίδιο στο έδαφος.
Όταν το σωματίδιο μεταφέρει ή περιέχει χημικά, μπορεί να προκύψει αντίδραση. Καθώς οι υδρατμοί αναπηδούν στην ατμόσφαιρα, μερικά από τα μόρια νερού αντιδρούν με μόρια διοξειδίου του άνθρακα για να σχηματίσουν ανθρακικό οξύ, ένα ασθενές οξύ.
Αυτό μειώνει το ρΗ της βροχής από 7 σε περίπου 5, ανάλογα με τη συγκέντρωση του ανθρακικού οξέος. Τα φυσικά ρυθμιστικά στο έδαφος συνήθως μεσολαβούν σε αυτήν την ήπια όξινη βροχή.
Φυσικά εμφανιζόμενη όξινη βροχή
Φυσικά όξινη βροχή μπορεί επίσης να προκληθεί από ηφαιστειακές εκρήξεις, σήψη βλάστησης και δασικές πυρκαγιές. Αυτά τα συμβάντα απελευθερώνουν ενώσεις θείου και αζώτου στον αέρα, ενώ παράλληλα παρέχουν σωματίδια (καπνός, τέφρα και σκόνη) για να συσσωρεύονται οι υδρατμοί.
Οι υδρατμοί αντιδρούν με ενώσεις θείου όπως το υδρόθειο για να σχηματίσουν θειικό οξύ και με ενώσεις αζώτου για να σχηματίσουν νιτρικό οξύ. Αυτά τα οξέα έχουν πολύ χαμηλότερα επίπεδα pH από το ανθρακικό οξύ.
Η καύση ορυκτών καυσίμων σε αυτοκίνητα, φορτηγά, εργοστάσια και σταθμούς παραγωγής ενέργειας απελευθερώνει ενώσεις θείου και αζώτου στην ατμόσφαιρα, όπως τα ηφαίστεια και οι δασικές πυρκαγιές. Σε αντίθεση με τις ηφαιστειακές εκρήξεις και τις δασικές πυρκαγιές, αυτές οι πηγές ατμοσφαιρικής ρύπανσης συνεχίζονται για μεγάλα χρονικά διαστήματα.
Αυτά τα λοφία της ατμοσφαιρικής ρύπανσης μπορούν να ταξιδέψουν σε μεγάλες αποστάσεις. Οι επιπτώσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε υλικά και κατασκευές κυμαίνονται από επιφανειακούς ρύπους και λεκέδες έως τη διάβρωση των υλικών.
Επιδράσεις της όξινης βροχής σε κτίρια και μνημεία
Τα κοινά φυσικά υλικά που χρησιμοποιούνται για κτίρια και μνημεία περιλαμβάνουν ψαμμίτη, ασβεστόλιθο, μάρμαρο και γρανίτη.
Η όξινη βροχή διαβρώνει όλα αυτά τα υλικά σε κάποιο βαθμό και επιταχύνει τη φυσική αποσύνθεση. Ο ασβεστόλιθος και το μάρμαρο διαλύονται σε οξέα. Τα σωματίδια άμμου που σχηματίζουν ψαμμίτη συχνά συγκρατούνται από ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο διαλύεται σε οξύ.
Ο γρανίτης, ενώ είναι πολύ πιο ανθεκτικός στο οξύ, μπορεί ακόμα να χαράξει και να λεκιασθεί από όξινη βροχή και τους ρύπους που μεταφέρει. Το τσιμέντο αντιδρά επίσης στην όξινη βροχή. Το τσιμέντο είναι ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο διαλύεται σε οξύ. Τα κτίρια από σκυρόδεμα, τα πεζοδρόμια και τα έργα τέχνης από τσιμέντο δείχνουν τα αποτελέσματα της όξινης βροχής. Επιπλέον, συχνά τοποθετούνται πλάκες από γρανίτη και άλλα διακοσμητικά υλικά χρησιμοποιώντας τσιμέντο Portland.
Η ζημιά από όξινη βροχή σε τσιμεντένια κτίρια σε πολύ μολυσμένες πόλεις όπως το Χανγκζού της Κίνας μπορεί να είναι εκτεταμένη. Ο χαλκός, ο χαλκός και άλλα μέταλλα αντιδρούν επίσης με οξέα. Διάβρωση του χάλκινου φύλλου στον Οδυσσέα Σ. Το Grant Memorial, για παράδειγμα, δείχνει ως πράσινες ραβδώσεις στο βάθρο. Ο χαλκός που διαλύθηκε από το χάλκινο έπλυνε τη βάση και οξειδώθηκε σε πράσινους λεκέδες.
Μνημεία που επηρεάζονται από την όξινη βροχή
Η επίδραση της όξινης βροχής στις κατασκευές Taj Mahal χρησιμεύει ως ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η όξινη βροχή επηρεάζει τα κτίρια. Η ατμοσφαιρική ρύπανση από ένα τοπικό διυλιστήριο έχει προκαλέσει όξινη βροχή, κάνοντας το λευκό μάρμαρο κίτρινο.
Αν και ορισμένοι ισχυρίστηκαν ότι το κιτρίνισμα είναι φυσικό ή προκαλείται από σιδερένια στηρίγματα στο μάρμαρο, τα τοπικά δικαστήρια συμφώνησαν ότι η ατμοσφαιρική ρύπανση έχει επηρεάσει το Ταζ Μαχάλ. Σε απάντηση, η ινδική κυβέρνηση έχει θεσπίσει αυστηρούς τοπικούς ελέγχους εκπομπών για να προστατεύσει το Ταζ Μαχάλ.
Το Thomas Jefferson Memorial στην Ουάσινγκτον, είναι ένα από τα πολλά μνημεία που επηρεάζονται από την όξινη βροχή. Ο διαλύτης ασβεστίτης απελευθερώνει τα πυριτικά ορυκτά που περιέχονται στο μάρμαρο. Η απώλεια υλικού εξασθένισε τη δομή αρκετά ώστε προστέθηκαν ενισχυτικοί ιμάντες κατά την αποκατάσταση του 2004. Επιπλέον, μια μαύρη κρούστα που αφήνεται από βρωμιά που έχει παγιδευτεί στο χαραγμένο μάρμαρο πρέπει να ξεπλυθεί απαλά.
Πολλά γλυπτά σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη είναι σκαλισμένα από μάρμαρο ή ασβεστόλιθο. Όταν η βροχή θειικού οξέος χτυπά αυτά τα αγάλματα, η αντίδραση του θειικού οξέος με το ανθρακικό ασβέστιο αποδίδει θειικό ασβέστιο και ανθρακικό οξύ. Το ανθρακικό οξύ διασπάται περαιτέρω σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Το θειικό ασβέστιο είναι υδατοδιαλυτό και ξεπλένεται μακριά από το άγαλμα ή το γλυπτό.
Δυστυχώς, λόγω της όξινης βροχής, τα άγαλμα εξαφανίζονται καθώς η πέτρα κυριολεκτικά ξεπλένεται.