Happevihm, esmakordselt Rootsis 1872. aastal tunnustatud, peeti pikka aega kohalikuks probleemiks. Kuid 1950. aastatel tõdeti, et happevihmad Skandinaavias pärinevad Suurbritanniast ja Põhja-Euroopast, näitas, et happevihmad on piirkondlikud, isegi ülemaailmsed probleemid.
Kuigi vihm on loomulikult veidi happeline, mõjub happevihm sellele hooned ja monumendid kiirendab looduslikku korrosiooni ja erosiooni.
Happevihm ja pH
Vihm on loomulikult veidi happeline, see tähendab, et selle pH on alla neutraalse pH 7. PH-skaala mõõdab aine happelist või aluselist sisaldust. See jääb vahemikku 0 (väga happeline) kuni 14 (väga aluseline).
Normaalne vihm jääb tavaliselt vahemikku 6,5 kuni 5,6 pH skaalal. Happevihm aga mõõdab alla 5,5. Happelist vihma on mõõdetud pilvede põhjas pH väärtusega 2,6 ja udus Los Angeleses kuni 2,0.
Kuidas vihm happeliseks muutub?
Vesi lahustab rohkem aineid kui mis tahes muu teadaolev materjal. Puhas vesi püsib puhas ainult seni, kuni see puudutab midagi muud. Kui veeaur kondenseerub õhus hõljuvate osakeste ümber, võib vesi tahkete osakestega lahustuda või nendega reageerida. Kui osakesteks on tolm või õietolm, kannab vihm osakese maapinnale.
Kui tahked osakesed kannavad või sisaldavad kemikaale, võib tekkida reaktsioon. Kui veeaur põrkab atmosfääris ringi, reageerivad mõned veemolekulid süsinikdioksiidi molekulidega, moodustades nõrna happe.
See alandab vihma pH vahemikus 7 kuni umbes 5, sõltuvalt süsihappe kontsentratsioonist. Looduslikud puhvrid mullas vahendavad tavaliselt seda kergelt happelist vihma.
Looduslikult esinev happevihm
Looduslikult esinev happevihm võivad põhjustada ka vulkaanipursked, mädanev taimestik ja metsatulekahjud. Need sündmused eraldavad väävli- ja lämmastikuühendeid õhku, pakkudes samas ka tahkeid osakesi (suitsu, tuhka ja tolmu), et veeaur saaks kokku klompida.
Veeaur reageerib väävliühenditega nagu vesiniksulfiid moodustades väävelhapet ja lämmastikühenditega lämmastikhapet. Nende hapete pH tase on palju madalam kui süsihappel.
Fossiilkütuste põletamine autodes, veoautodes, tehastes ja elektrijaamades eraldab atmosfääri väävli- ja lämmastikuühendeid nagu vulkaanid ja metsatulekahjud. Erinevalt vulkaanipursetest ja metsatulekahjudest jätkuvad need õhusaaste allikad siiski pikka aega.
Need õhusaaste ploomid võivad läbida pikki vahemaid. Õhusaaste mõju materjalidele ja konstruktsioonidele ulatub pinna mustusest ja plekkidest kuni materjalide korrosioonini.
Happevihma mõju hoonetele ja mälestistele
Ehitiste ja mälestusmärkide jaoks kasutatavate looduslike materjalide hulka kuuluvad liivakivi, lubjakivi, marmor ja graniit.
Happevihm korrodeerib mingil määral kõiki neid materjale ja kiirendab looduslikku lagunemist. Lubjakivi ja marmor lahustuvad hapetes. Liivakivi moodustavaid liivaosakesi hoiab sageli koos happes lahustuv kaltsiumkarbonaat.
Ehkki graniit on happele palju vastupidavam, võib seda siiski söövitada ja värvida happevihm ja selle poolt kantavad saasteained. Tsement reageerib ka happevihmadele. Tsement on kaltsiumkarbonaat, mis lahustub happes. Betoonist ehitised, kõnniteed ja tsemendiga tehtud kunstiteosed näitavad happevihmade mõju. Lisaks hoitakse portlandtsemendi abil sageli graniidist ja muudest dekoratiivmaterjalidest plaate.
Hapete vihmakahjustused betoonhoonetes tugevalt saastatud linnades, nagu Hangzhou, Hiina, võivad olla ulatuslikud. Vask, pronks ja muud metallid reageerivad ka hapetega. Ulysses S-i pronkspleki korrosioon Näiteks Granti mälestusmärk näitab, kui pjedestaalil on rohelised triibud. Pronksist lahustunud vask on aluse maha pesnud ja oksüdeerunud rohelisteks plekkideks.
Happevihmast mõjutatud monumendid
Happevihma mõju Taj Mahali struktuuridele on üks näide sellest, kuidas happevihm mõjutab hooneid. Kohaliku rafineerimistehase õhusaaste on tekitanud happevihma, muutes valge marmori kollaseks.
Kuigi mõned on väitnud, et kollaseks muutumine on loomulik või on põhjustatud marmori rauatugedest, nõustusid kohalikud kohtud, et õhusaaste on mõjutanud Taj Mahali. Vastuseks on India valitsus kehtestanud kohaliku range heitekontrolli, mis aitab kaitsta Taj Mahali.
Thomas Jeffersoni mälestusmärk Washingtonis on üks paljudest happevihmadest mõjutatud mälestusmärkidest. Lahustuv kaltsiit vabastab marmoris olevad silikaatmineraalid. Materjali kaotus nõrgendas konstruktsiooni piisavalt, et 2004. aasta taastamisel lisati tugevdavad rihmad. Lisaks tuleb söövitatud marmorist kinni jäänud mustusest must koor maha pesta.
Paljud skulptuurid kogu Ameerika Ühendriikides ja Euroopas on nikerdatud marmorist või lubjakivist. Kui väävelhappevihm tabab neid kujusid, annab väävelhappe reaktsioon kaltsiumkarbonaadiga kaltsiumsulfaadi ja süsihappe. Süsinikhape laguneb edasi veeks ja süsinikdioksiidiks. Kaltsiumsulfaat on vees lahustuv, nii et see uhub kujust või skulptuurist eemale.
Kahjuks kaovad happevihmade tõttu kuju detailid, kui kivi sõna otseses mõttes maha uhub.
