Hapan sade, joka tunnustettiin ensimmäisen kerran Ruotsissa vuonna 1872, pidettiin paikallisena ongelmana pitkään. Mutta 1950-luvulla tunnustettiin, että happosateet Skandinaviassa ovat peräisin Iso-Britanniasta ja Pohjois-Euroopasta. Sen sijaan happosateet olivat alueellinen, jopa maailmanlaajuinen ongelma.
Vaikka sade on luonnostaan hieman hapan, happosateen vaikutukset siihen rakennukset ja muistomerkit kiihdyttää luonnollista korroosiota ja eroosiota.
Hapan sade ja pH
Sade on luonnostaan hieman hapan, eli sen pH on alle neutraalin pH: n 7. PH-asteikko mittaa aineen happamuutta tai emäksisyyttä. Se vaihtelee 0: sta (erittäin hapan) 14: een (hyvin emäksinen).
Normaali sade vaihtelee yleensä noin 6,5 - 5,6 pH-asteikolla. Hapan sade mittaa alle 5,5. Happavaa sadetta on mitattu pilvien pohjassa pH-arvolla 2,6 ja sumussa Los Angelesissa jopa 2,0.
Kuinka sade muuttuu happamaksi?
Vesi liuottaa enemmän aineita kuin mikään muu tunnettu materiaali. Puhdas vesi pysyy puhtaana vain, kunnes se koskettaa jotain muuta. Kun vesihöyry tiivistyy ilmassa kelluvien hiukkasten ympärille, vesi voi liueta tai reagoida hiukkasten kanssa. Kun hiukkasina on pölyä tai siitepölyä, sade kuljettaa hiukkasen maahan.
Kun hiukkasessa on kemikaaleja tai se sisältää kemikaaleja, voi tapahtua reaktio. Vesihöyryn palautuessa ilmakehään jotkut vesimolekyylit reagoivat hiilidioksidimolekyylien kanssa muodostaen hiilihapon, heikon hapon.
Tämä laskee sateen pH-arvon 7: stä noin 5: een hiilihapon pitoisuudesta riippuen. Maaperän luonnolliset puskurit välittävät yleensä tämän lievästi happaman sateen.
Luonnollisesti esiintyvä happosade
Luonnossa esiintyvä happosade voi johtua myös tulivuorenpurkauksista, mätänevästä kasvillisuudesta ja metsäpaloista. Nämä tapahtumat vapauttavat rikki- ja typpiyhdisteitä ilmaan samalla, kun ne tuottavat myös hiukkasia (savua, tuhkaa ja pölyä) vesihöyryn kasaan.
Vesihöyry reagoi rikkiyhdisteiden, kuten rikkivety, kanssa rikkihapoksi ja typpiyhdisteiden kanssa typpihapoksi. Näiden happojen pH-tasot ovat paljon alhaisemmat kuin hiilihapolla.
Autojen, kuorma-autojen, tehtaiden ja voimalaitosten fossiilisten polttoaineiden polttaminen vapauttaa rikki- ja typpiyhdisteitä ilmakehään aivan kuten tulivuoret ja metsäpalot. Toisin kuin tulivuorenpurkaukset ja metsäpalot, nämä ilmansaasteiden lähteet jatkuvat pitkään.
Nämä ilmansaasteet voivat kulkea pitkiä matkoja. Ilman pilaantumisen vaikutukset materiaaleihin ja rakenteisiin vaihtelevat pintaliasta ja tahroista materiaalien korroosioon.
Happosateen vaikutukset rakennuksiin ja muistomerkkeihin
Yleisiä rakennuksissa ja monumenteissa käytettyjä luonnossa esiintyviä materiaaleja ovat hiekkakivi, kalkkikivi, marmori ja graniitti.
Hapan sade syövyttää kaikkia näitä materiaaleja jossain määrin ja nopeuttaa luonnollista hajoamista. Kalkkikivi ja marmori liukenevat happoihin. Hiekkakiveä muodostavat hiekkahiukkaset pidetään usein yhdessä happona liukenevalla kalsiumkarbonaatilla.
Graniitti on paljon haponkestävämpi, mutta se voidaan syövyttää ja värjätä happosateella ja sen sisältämillä epäpuhtauksilla. Sementti reagoi myös happosateeseen. Sementti on kalsiumkarbonaatti, joka liukenee happoon. Betonirakennukset, jalkakäytävät ja sementillä tehdyt taideteokset osoittavat happosateen vaikutuksia. Lisäksi graniittilaatat ja muut koristeelliset materiaalit pidetään usein paikallaan käyttäen portland-sementtiä.
Hyvin saastuneiden kaupunkien, kuten Hangzhoun, Kiinan betonirakennusten happosateiden vahingot voivat olla suuria. Kupari, pronssi ja muut metallit reagoivat myös happojen kanssa. Ulysses S -pronssilevyn korroosio Esimerkiksi Grant Memorial näkyy vihreinä juovina jalustaa pitkin. Pronssista liuennut kupari on pestä pohjan ja hapettunut vihreiksi tahroiksi.
Happosateen vaikuttamat muistomerkit
Happosateen vaikutus Taj Mahalin rakenteisiin on esimerkki siitä, kuinka happosade vaikuttaa rakennuksiin. Paikallisen jalostamon ilmansaasteet ovat aiheuttaneet happosateiden muodostumista, mikä muuttaa valkoisen marmorin keltaiseksi.
Vaikka jotkut ovat väittäneet, että kellastuminen on luonnollista tai johtuu marmorin rautatuista, paikalliset tuomioistuimet olivat yhtä mieltä siitä, että ilmansaasteet ovat vaikuttaneet Taj Mahaliin. Vastauksena Intian hallitus on perustanut paikallisen tiukan päästövalvonnan Taj Mahalin suojelemiseksi.
Thomas Jeffersonin muistomerkki Washingtonissa, D.C., on yksi monista monumenteista, joihin happosateet vaikuttavat. Liukeneva kalsiitti vapauttaa marmorissa olevat silikaattimineraalit. Materiaalihäviö heikensi rakennetta niin paljon, että vahvistushihnat lisättiin vuoden 2004 palautuksen aikana. Lisäksi syövytettyyn marmoriin tarttuneen lian jättämä musta kuori on pestävä varovasti pois.
Monet veistokset kaikkialla Yhdysvalloissa ja Euroopassa on veistetty marmorista tai kalkkikivestä. Kun rikkihapposade iski näihin patsaisiin, rikkihapon reaktio kalsiumkarbonaatin kanssa tuottaa kalsiumsulfaattia ja hiilihappoa. Hiilihappo hajoaa edelleen vedeksi ja hiilidioksidiksi. Kalsiumsulfaatti on vesiliukoinen, joten se pestään pois patsaasta tai veistoksesta.
Valitettavasti happosateiden takia patsas yksityiskohdat katoavat, kun kivi kirjaimellisesti huuhtoutuu pois.
