Pluie acide, reconnu pour la première fois en Suède en 1872, a longtemps été considéré comme un problème local. Mais dans les années 1950, la reconnaissance que les pluies acides en Scandinavie provenaient de Grande-Bretagne et d'Europe du Nord montra plutôt que les pluies acides étaient un problème régional, voire mondial.
Bien que la pluie soit naturellement un peu acide, les effets des pluies acides sur bâtiments et monuments accélère la corrosion naturelle et l'érosion.
Pluies acides et pH
La pluie est naturellement un peu acide, ce qui signifie que son pH est inférieur à un pH neutre de 7. L'échelle de pH mesure à quel point une substance est acide ou basique. Il va de 0 (très acide) à 14 (très basique).
La pluie normale varie généralement d'environ 6,5 à environ 5,6 sur l'échelle de pH. Les pluies acides, cependant, mesurent en dessous de 5,5. Des pluies acides ont été mesurées au bas des nuages à un pH de 2,6 et dans le brouillard à Los Angeles, jusqu'à 2,0.
Comment la pluie devient-elle acide ?
L'eau dissout plus de substances que tout autre matériau connu. L'eau pure ne reste pure que jusqu'à ce qu'elle touche autre chose. Lorsque la vapeur d'eau se condense autour d'une particule flottant dans l'air, l'eau peut se dissoudre ou réagir avec la particule. Lorsque la particule est de la poussière ou du pollen, la pluie transporte la particule au sol.
Lorsque les particules transportent ou contiennent des produits chimiques, une réaction peut se produire. Lorsque la vapeur d'eau rebondit dans l'atmosphère, certaines molécules d'eau réagissent avec les molécules de dioxyde de carbone pour former de l'acide carbonique, un acide faible.
Cela abaisse le pH de la pluie de 7 à environ 5, selon la concentration en acide carbonique. Les tampons naturels dans le sol médient généralement cette pluie légèrement acide.
Pluies acides se produisant naturellement
Pluies acides naturelles peut également être causée par des éruptions volcaniques, la pourriture de la végétation et des incendies de forêt. Ces événements libèrent des composés de soufre et d'azote dans l'air tout en fournissant également des particules (fumée, cendres et poussière) pour que la vapeur d'eau s'agglutine.
La vapeur d'eau réagit avec les composés soufrés comme le sulfure d'hydrogène pour former de l'acide sulfurique et avec les composés azotés pour former de l'acide nitrique. Ces acides ont des niveaux de pH beaucoup plus bas que l'acide carbonique.
La combustion de combustibles fossiles dans les automobiles, les camions, les usines et les centrales électriques libère des composés de soufre et d'azote dans l'atmosphère, tout comme les volcans et les incendies de forêt. Contrairement aux éruptions volcaniques et aux incendies de forêt, cependant, ces sources de pollution de l'air perdurent sur de longues périodes.
Ces panaches de pollution atmosphérique peuvent parcourir de longues distances. Les effets de la pollution de l'air sur les matériaux et les structures vont de la saleté et des taches de surface à la corrosion des matériaux.
Effets des pluies acides sur les bâtiments et les monuments
Les matériaux naturels couramment utilisés pour les bâtiments et les monuments comprennent le grès, le calcaire, le marbre et le granit.
Les pluies acides corrodent tous ces matériaux dans une certaine mesure et accélèrent la décomposition naturelle. Le calcaire et le marbre se dissolvent dans les acides. Les particules de sable formant le grès sont souvent maintenues ensemble par du carbonate de calcium, qui se dissout dans l'acide.
Le granit, bien que beaucoup plus résistant à l'acide, peut toujours être gravé et taché par les pluies acides et les polluants qu'elles transportent. Le ciment réagit également aux pluies acides. Le ciment est du carbonate de calcium, qui se dissout dans l'acide. Les bâtiments en béton, les trottoirs et les œuvres d'art en ciment montrent les effets des pluies acides. De plus, les dalles de granit et autres matériaux décoratifs sont souvent maintenus en place à l'aide de ciment Portland.
Les dommages causés par les pluies acides aux bâtiments en béton dans les villes fortement polluées comme Hangzhou, en Chine, peuvent être considérables. Le cuivre, le bronze et d'autres métaux réagissent également avec les acides. Corrosion de la tôle de bronze sur l'Ulysses S. Grant Memorial, par exemple, montre des stries vertes sur le piédestal. Le cuivre dissous du bronze a lavé la base et s'est oxydé en taches vertes.
Monuments touchés par les pluies acides
L'effet des pluies acides sur les structures du Taj Mahal est un exemple de l'impact des pluies acides sur les bâtiments. La pollution de l'air d'une raffinerie locale a provoqué la formation de pluies acides, jaunissant le marbre blanc.
Bien que certains aient soutenu que le jaunissement est naturel ou causé par des supports en fer dans le marbre, les tribunaux locaux ont convenu que la pollution de l'air avait eu un impact sur le Taj Mahal. En réponse, le gouvernement indien a mis en place des contrôles locaux stricts des émissions pour aider à protéger le Taj Mahal.
Le Thomas Jefferson Memorial à Washington, D.C., est l'un des nombreux monuments touchés par les pluies acides. La calcite en dissolution libère les minéraux silicatés contenus dans le marbre. La perte de matière a suffisamment affaibli la structure pour que des sangles de renfort soient ajoutées lors de la restauration de 2004. De plus, une croûte noire laissée par la saleté prise dans le marbre gravé doit être délicatement lavée.
De nombreuses sculptures aux États-Unis et en Europe sont sculptées dans du marbre ou du calcaire. Lorsque des pluies d'acide sulfurique frappent ces statues, la réaction de l'acide sulfurique avec le carbonate de calcium produit du sulfate de calcium et de l'acide carbonique. L'acide carbonique se décompose ensuite en eau et en dioxyde de carbone. Le sulfate de calcium est soluble dans l'eau et se lave donc loin de la statue ou de la sculpture.
Malheureusement, en raison des pluies acides, les détails de la statue disparaissent au fur et à mesure que la pierre est littéralement emportée.