Hujan asam, pertama kali diakui di Swedia pada tahun 1872, dianggap sebagai masalah lokal untuk waktu yang lama. Namun pada tahun 1950-an pengakuan bahwa hujan asam di Skandinavia berasal dari Inggris dan Eropa utara menunjukkan bahwa hujan asam merupakan masalah regional, bahkan global.
Meskipun hujan secara alami sedikit asam, efek hujan asam pada bangunan dan monumen mempercepat korosi dan erosi alami.
Hujan Asam dan pH
Hujan secara alami sedikit asam, artinya pH-nya di bawah pH netral 7. Skala pH mengukur seberapa asam atau basa suatu zat. Mulai dari 0 (sangat asam), hingga 14 (sangat basa).
Hujan normal umumnya berkisar antara sekitar 6,5 sampai sekitar 5,6 pada skala pH. Hujan asam, bagaimanapun, mengukur di bawah 5.5. Hujan asam telah diukur di dasar awan pada pH 2,6, dan dalam kabut di Los Angeles, serendah 2,0.
Bagaimana Hujan Menjadi Asam?
Air melarutkan lebih banyak zat daripada bahan lain yang diketahui. Air murni hanya tetap murni sampai menyentuh sesuatu yang lain. Ketika uap air mengembun di sekitar partikel yang mengambang di udara, air dapat larut atau bereaksi dengan partikel tersebut. Ketika partikulat berupa debu atau serbuk sari, hujan membawa partikel tersebut ke tanah.
Ketika partikulat membawa atau mengandung bahan kimia, reaksi dapat terjadi. Saat uap air memantul di atmosfer, beberapa molekul air bereaksi dengan molekul karbon dioksida untuk membentuk asam karbonat, asam lemah.
Ini menurunkan pH hujan dari 7 menjadi sekitar 5, tergantung pada konsentrasi asam karbonat. Penyangga alami di dalam tanah biasanya memediasi hujan yang agak asam ini.
Hujan Asam yang Terjadi Secara Alami
Hujan asam yang terjadi secara alami juga dapat disebabkan oleh letusan gunung berapi, pembusukan vegetasi dan kebakaran hutan. Peristiwa ini melepaskan senyawa belerang dan nitrogen ke udara sementara juga menyediakan partikulat (asap, abu dan debu) untuk uap air untuk menggumpal.
Uap air bereaksi dengan senyawa belerang seperti hidrogen sulfida untuk membentuk asam sulfat dan dengan senyawa nitrogen untuk membentuk asam nitrat. Asam-asam ini memiliki tingkat pH yang jauh lebih rendah daripada asam karbonat.
Pembakaran bahan bakar fosil di mobil, truk, pabrik, dan pembangkit listrik melepaskan senyawa belerang dan nitrogen ke atmosfer, seperti gunung berapi dan kebakaran hutan. Namun, tidak seperti letusan gunung berapi dan kebakaran hutan, sumber polusi udara ini berlanjut dalam jangka waktu yang lama.
Gumpalan polusi udara ini dapat menempuh jarak yang jauh. Efek polusi udara pada material dan struktur berkisar dari kotoran dan noda permukaan hingga korosi material.
Pengaruh Hujan Asam pada Bangunan dan Monumen
Bahan alami yang umum digunakan untuk bangunan dan monumen termasuk batu pasir, batu kapur, marmer dan granit.
Hujan asam merusak semua bahan ini sampai tingkat tertentu dan mempercepat dekomposisi alami. Batu kapur dan marmer larut dalam asam. Partikel pasir yang membentuk batupasir seringkali disatukan oleh kalsium karbonat, yang larut dalam asam.
Granit, meskipun jauh lebih tahan terhadap asam, masih dapat tergores dan ternoda oleh hujan asam dan polutan yang dibawanya. Semen juga bereaksi terhadap hujan asam. Semen adalah kalsium karbonat, yang larut dalam asam. Bangunan beton, trotoar dan karya seni yang dibuat dengan semen menunjukkan efek hujan asam. Selain itu, lempengan granit dan bahan dekoratif lainnya sering ditahan menggunakan semen Portland.
Kerusakan akibat hujan asam pada bangunan beton di kota-kota yang sangat tercemar seperti Hangzhou, Cina, bisa sangat luas. Tembaga, perunggu dan logam lainnya bereaksi dengan asam juga. Korosi terpal perunggu pada Ulysses S. Grant Memorial, misalnya, ditampilkan sebagai garis-garis hijau di bawah alas. Tembaga terlarut dari perunggu telah mencuci dasar dan teroksidasi menjadi noda hijau.
Monumen yang Terkena Hujan Asam
Pengaruh hujan asam pada struktur Taj Mahal menjadi salah satu contoh bagaimana hujan asam berdampak pada bangunan. Polusi udara dari kilang lokal telah menyebabkan hujan asam, mengubah marmer putih menjadi kuning.
Meskipun beberapa berpendapat bahwa menguning itu alami, atau disebabkan oleh penyangga besi di marmer, pengadilan setempat sepakat bahwa polusi udara telah berdampak pada Taj Mahal. Sebagai tanggapan, pemerintah India telah menetapkan kontrol emisi ketat lokal untuk membantu melindungi Taj Mahal.
Thomas Jefferson Memorial di Washington, D.C., adalah salah satu dari banyak monumen yang terkena hujan asam. Kalsit yang larut melepaskan mineral silikat yang terkandung di dalam marmer. Hilangnya material cukup melemahkan struktur sehingga tali penguat ditambahkan selama restorasi tahun 2004. Selain itu, kerak hitam yang ditinggalkan oleh kotoran yang terperangkap di marmer yang tergores harus dibersihkan dengan lembut.
Banyak patung di seluruh Amerika Serikat dan Eropa diukir dari marmer atau batu kapur. Ketika hujan asam sulfat menghantam patung-patung ini, reaksi asam sulfat dengan kalsium karbonat menghasilkan kalsium sulfat dan asam karbonat. Asam karbonat selanjutnya terurai menjadi air dan karbon dioksida. Kalsium sulfat larut dalam air sehingga terhanyut dari patung atau patung.
Sayangnya, karena hujan asam, detail patung menghilang saat batu itu benar-benar hanyut.