Kisela kiša, prvi put prepoznat u Švedskoj 1872. godine, dugo se smatrao lokalnim problemom. No, prepoznavanje da kisele kiše u Skandinaviji potječu iz Britanije i sjeverne Europe, 1950-ih pokazalo je da je kisela kiša regionalni, čak i globalni problem.
Iako je kiša prirodno malo kisela, učinci kisele kiše na građevine i spomenici ubrzava prirodnu koroziju i eroziju.
Kisela kiša i pH
Kiša je prirodno malo kisela, što znači da je njezin pH ispod neutralnog pH od 7. Ljestvica pH mjeri koliko je tvar kisela ili bazična. Kreće se od 0 (vrlo kiselo) do 14 (vrlo bazično).
Uobičajena kiša uglavnom se kreće od oko 6,5 do oko 5,6 na pH skali. Kisela kiša, međutim, mjeri ispod 5,5. Kisela kiša izmjerena je na dnu oblaka pri pH 2,6, a u magli u Los Angelesu i do 2,0.
Kako kiša postaje kisela?
Voda otapa više tvari nego bilo koji drugi poznati materijal. Čista voda ostaje čista samo dok ne dotakne nešto drugo. Kad se vodena para kondenzira oko čestica koje lebde u zraku, voda se može otopiti ili reagirati s česticama. Kad su čestice prašina ili pelud, kiša nosi česticu na tlo.
Kad čestice nose ili sadrže kemikalije, može doći do reakcije. Dok se vodena para odbija u atmosferi, neke molekule vode reagiraju s molekulama ugljičnog dioksida stvarajući ugljičnu kiselinu, slabu kiselinu.
To snižava pH kiše sa 7 na oko 5, ovisno o koncentraciji ugljične kiseline. Prirodni puferi u tlu obično posreduju u toj blago kiseloj kiši.
Kisela kiša koja se prirodno javlja
Kisela kiša u prirodi također mogu biti uzrokovane vulkanskim erupcijama, truljenjem vegetacije i šumskim požarima. Ovi događaji oslobađaju sumporne i dušikove spojeve u zrak, a istovremeno osiguravaju čestice (dim, pepeo i prašinu) za nakupljanje vodene pare.
Vodena para reagira sa sumpornim spojevima poput sumporovodika stvarajući sumpornu kiselinu, a sa dušikovim spojevima dušičnu kiselinu. Te kiseline imaju mnogo niže razine pH od ugljične kiseline.
Izgaranje fosilnih goriva u automobilima, kamionima, tvornicama i elektranama oslobađa sumporne i dušikove spojeve u atmosferu, baš poput vulkana i šumskih požara. Za razliku od vulkanskih erupcija i šumskih požara, ovi izvori zagađenja zraka nastavljaju se kroz dulja vremenska razdoblja.
Ovi plugovi zagađenja zraka mogu putovati na velike udaljenosti. Učinci onečišćenja zraka na materijale i konstrukcije kreću se od površinske nečistoće i mrlja do korozije materijala.
Učinci kiselinske kiše na zgrade i spomenike
Uobičajeni prirodni materijali koji se koriste za zgrade i spomenike uključuju pješčenjak, vapnenac, mramor i granit.
Kisela kiša donekle nagriza sve ove materijale i ubrzava prirodno raspadanje. Vapnenac i mramor se otapaju u kiselinama. Čestice pijeska koje čine pješčenjak često drži zajedno kalcijev karbonat koji se otapa u kiselini.
Granit je, iako mnogo otporniji na kiseline, i dalje može biti nagrizan i obojen kiselom kišom i zagađivačima koje nosi. Cement reagira i na kiselu kišu. Cement je kalcijev karbonat, koji se otapa u kiselini. Betonske zgrade, pločnici i umjetnička djela izrađena od cementa pokazuju učinke kisele kiše. Osim toga, ploče od granita i drugih ukrasnih materijala često se drže na mjestu pomoću portland cementa.
Štete od kiselih kiša na betonskim zgradama u jako zagađenim gradovima poput Hangzoua u Kini mogu biti velike. Bakar, bronca i drugi metali reagiraju i s kiselinama. Korozija brončane folije na Ulyssesu S. Na primjer, Grant Memorial prikazuje se kao zelene trake niz postolje. Bakar otopljen iz bronce je oprao bazu i oksidirao u zelene mrlje.
Spomenici pod utjecajem kiselinske kiše
Učinak kisele kiše na strukture Taj Mahala služi kao jedan od primjera kako kisela kiša utječe na zgrade. Zagađenje zraka iz lokalne rafinerije uzrokovalo je stvaranje kiselih kiša, pretvarajući bijeli mramor u žutu boju.
Iako su neki tvrdili da je žutilo prirodno ili da ga uzrokuje željezna potpora u mramoru, lokalni sudovi složili su se da je onečišćenje zraka utjecalo na Tadž Mahal. Kao odgovor, indijska vlada uspostavila je lokalne stroge kontrole emisija kako bi zaštitila Tadž Mahal.
Memorijal Thomasa Jeffersona u Washingtonu, jedan je od mnogih spomenika pogođenih kiselom kišom. Kalcit koji se otapa oslobađa silikatne minerale sadržane u mramoru. Gubitak materijala oslabio je strukturu dovoljno da su pojačane trake za ojačanje dodane tijekom restauracije 2004. godine. Uz to, crnu koru koja ostaje od prljavštine uhvaćene u nagrizanom mramoru mora se nježno isprati.
Mnoge skulpture diljem Sjedinjenih Država i Europe isklesane su od mramora ili vapnenca. Kad kiša sumporne kiseline udari na ove kipove, reakcija sumporne kiseline s kalcijevim karbonatom daje kalcijev sulfat i ugljičnu kiselinu. Karbonska kiselina se dalje razgrađuje na vodu i ugljični dioksid. Kalcijev sulfat je topiv u vodi pa se ispire od kipa ili skulpture.
Nažalost, zbog kisele kiše detalji kipa nestaju jer se kamen doslovno ispire.