Pioggia acida, riconosciuto per la prima volta in Svezia nel 1872, è stato a lungo considerato un problema locale. Ma negli anni '50 il riconoscimento che le piogge acide in Scandinavia hanno avuto origine in Gran Bretagna e nel nord Europa ha mostrato invece che le piogge acide erano un problema regionale, persino globale.
Sebbene la pioggia sia naturalmente un po' acida, gli effetti della pioggia acida su edifici e monumenti accelera la corrosione naturale e l'erosione.
Pioggia acida e pH
La pioggia è naturalmente un po' acida, il che significa che il suo pH è inferiore a un pH neutro di 7. La scala del pH misura quanto è acida o basica una sostanza. Varia da 0 (molto acido), a 14 (molto basico).
La pioggia normale generalmente varia da circa 6,5 a circa 5,6 sulla scala del pH. La pioggia acida, invece, misura sotto 5,5. La pioggia acida è stata misurata nella parte inferiore delle nuvole a pH 2,6 e nella nebbia a Los Angeles, fino a 2,0.
Come fa la pioggia a diventare acida?
L'acqua dissolve più sostanze di qualsiasi altro materiale conosciuto. L'acqua pura rimane pura solo finché non tocca qualcos'altro. Quando il vapore acqueo si condensa attorno a un particolato che galleggia nell'aria, l'acqua può dissolversi o reagire con il particolato. Quando il particolato è polvere o polline, la pioggia trasporta la particella al suolo.
Quando il particolato trasporta o contiene sostanze chimiche, può verificarsi una reazione. Quando il vapore acqueo rimbalza nell'atmosfera, alcune molecole d'acqua reagiscono con le molecole di anidride carbonica per formare acido carbonico, un acido debole.
Questo abbassa il pH della pioggia da 7 a circa 5, a seconda della concentrazione di acido carbonico. I tamponi naturali nel terreno di solito mediano questa pioggia leggermente acida.
Pioggia acida naturale
Piogge acide naturali può anche essere causato da eruzioni vulcaniche, vegetazione in decomposizione e incendi boschivi. Questi eventi rilasciano composti di zolfo e azoto nell'aria mentre forniscono anche particolato (fumo, cenere e polvere) per il vapore acqueo che si accumula intorno.
Il vapore acqueo reagisce con i composti dello zolfo come l'acido solfidrico per formare acido solforico e con i composti dell'azoto per formare acido nitrico. Questi acidi hanno livelli di pH molto più bassi dell'acido carbonico.
La combustione di combustibili fossili in automobili, camion, fabbriche e centrali elettriche rilascia composti di zolfo e azoto nell'atmosfera, proprio come i vulcani e gli incendi boschivi. A differenza delle eruzioni vulcaniche e degli incendi boschivi, tuttavia, queste fonti di inquinamento atmosferico continuano per lunghi periodi di tempo.
Questi pennacchi di inquinamento atmosferico possono percorrere lunghe distanze. Gli effetti dell'inquinamento atmosferico su materiali e strutture vanno dallo sporco e dalle macchie superficiali alla corrosione dei materiali.
Effetti della pioggia acida su edifici e monumenti
I materiali naturali comuni utilizzati per edifici e monumenti includono arenaria, calcare, marmo e granito.
La pioggia acida corrode in una certa misura tutti questi materiali e accelera la decomposizione naturale. Calcare e marmo si dissolvono in acidi. Le particelle di sabbia che formano l'arenaria sono spesso tenute insieme dal carbonato di calcio, che si dissolve in acido.
Il granito, sebbene molto più resistente agli acidi, può comunque essere inciso e macchiato dalle piogge acide e dagli inquinanti che trasporta. Il cemento reagisce anche alle piogge acide. Il cemento è carbonato di calcio, che si dissolve in acido. Gli edifici in cemento, i marciapiedi e le opere d'arte realizzate con il cemento mostrano gli effetti delle piogge acide. Inoltre, lastre di granito e altri materiali decorativi sono spesso tenuti in posizione utilizzando cemento Portland.
I danni causati dalle piogge acide agli edifici in cemento in città fortemente inquinate come Hangzhou, in Cina, possono essere estesi. Anche rame, bronzo e altri metalli reagiscono con gli acidi. Corrosione della lamina in bronzo dell'Ulysses S. Grant Memorial, per esempio, mostra come strisce verdi lungo il piedistallo. Il rame disciolto dal bronzo ha lavato la base e si è ossidato in macchie verdi.
Monumenti colpiti da piogge acide
L'effetto della pioggia acida sulle strutture del Taj Mahal è un esempio di come la pioggia acida influisca sugli edifici. L'inquinamento atmosferico di una raffineria locale ha causato la formazione di piogge acide, che hanno ingiallito il marmo bianco.
Sebbene alcuni abbiano sostenuto che l'ingiallimento sia naturale o causato da supporti in ferro nel marmo, i tribunali locali hanno convenuto che l'inquinamento atmosferico ha avuto un impatto sul Taj Mahal. In risposta, il governo indiano ha stabilito severi controlli locali sulle emissioni per aiutare a proteggere il Taj Mahal.
Il Thomas Jefferson Memorial a Washington, D.C., è uno dei tanti monumenti colpiti dalle piogge acide. La dissoluzione della calcite rilascia i minerali di silicato contenuti nel marmo. La perdita di materiale ha indebolito la struttura tanto che sono state aggiunte cinghie di rinforzo durante il restauro del 2004. Inoltre, una crosta nera lasciata dallo sporco catturato nel marmo inciso deve essere lavata via delicatamente.
Molte sculture negli Stati Uniti e in Europa sono scolpite in marmo o pietra calcarea. Quando la pioggia di acido solforico colpisce queste statue, la reazione dell'acido solforico con il carbonato di calcio produce solfato di calcio e acido carbonico. L'acido carbonico si scompone ulteriormente in acqua e anidride carbonica. Il solfato di calcio è solubile in acqua, quindi si lava via dalla statua o dalla scultura.
Purtroppo, a causa della pioggia acida, i dettagli della statua scompaiono mentre la pietra viene letteralmente lavata via.
