Sur nedbør, først anerkjent i Sverige i 1872, ble ansett som et lokalt problem i lang tid. Men på 1950-tallet anerkjente at surt regn i Skandinavia stammer fra Storbritannia og Nord-Europa, i stedet viste at surt regn var et regionalt, til og med globalt, problem.
Selv om regn naturlig er litt surt, er effekten av surt regn på bygninger og monumenter akselererer naturlig korrosjon og erosjon.
Sur regn og pH
Regn er naturlig nok litt sur, noe som betyr at pH er under en nøytral pH på 7. PH-skalaen måler hvor surt eller basisk et stoff er. Det varierer fra 0 (veldig surt), til 14 (veldig grunnleggende).
Normalt regn varierer vanligvis fra ca. 6,5 til ca. 5,6 på pH-skalaen. Surt regn måler imidlertid under 5.5. Surt regn er målt på skybunnen ved pH 2,6, og i tåke i Los Angeles, så lavt som 2,0.
Hvordan blir regn surt?
Vann løser opp flere stoffer enn noe annet kjent materiale. Rent vann forblir bare rent til det berører noe annet. Når vanndamp kondenserer rundt et partikkel som flyter i luften, kan vannet oppløses eller reagere med partiklene. Når partiklene er støv eller pollen, bærer regnet partikkelen til bakken.
Når partiklene bærer eller inneholder kjemikalier, kan det oppstå en reaksjon. Når vanndamp spretter rundt i atmosfæren, reagerer noen av vannmolekylene med karbondioksidmolekyler for å danne karbonsyre, en svak syre.
Dette senker pH i regn fra 7 til ca. 5, avhengig av konsentrasjonen av karbonsyre. Naturlige buffere i jorda formidler vanligvis dette mildt sure regn.
Naturlig forekommende sur regn
Naturlig forekommende surt regn kan også være forårsaket av vulkanutbrudd, råtnende vegetasjon og skogbranner. Disse hendelsene frigjør svovel- og nitrogenforbindelser i luften mens de også gir partikler (røyk, aske og støv) for vanndamp å klumpe seg rundt.
Vanndamp reagerer med svovelforbindelser som hydrogensulfid for å danne svovelsyre og med nitrogenforbindelser for å danne salpetersyre. Disse syrene har mye lavere pH-nivå enn karbonsyre.
Brenning av fossilt brensel i biler, lastebiler, fabrikker og kraftverk frigjør svovel- og nitrogenforbindelser i atmosfæren, akkurat som vulkaner og skogbranner. I motsetning til vulkanutbrudd og skogbranner, fortsetter imidlertid disse kildene til luftforurensning over lange perioder.
Disse luftforurensningene kan reise lange avstander. Effekten av luftforurensning på materialer og strukturer varierer fra overflatesmuss og flekker til korrosjon av materialene.
Effekter av surt regn på bygninger og monumenter
Vanlige naturlig forekommende materialer som brukes til bygninger og monumenter inkluderer sandstein, kalkstein, marmor og granitt.
Sur regn tærer på alle disse materialene til en viss grad og akselererer naturlig nedbrytning. Kalkstein og marmor oppløses i syrer. Sandpartiklene som danner sandstein holdes ofte sammen av kalsiumkarbonat, som oppløses i syre.
Selv om granitt er mye mer motstandsdyktig mot syre, kan det fortsatt etses og beises av surt regn og de forurensende stoffene det bærer. Sement reagerer også på surt regn. Sement er kalsiumkarbonat, som oppløses i syre. Betongbygninger, fortau og kunstverk laget med sement viser effekten av surt regn. I tillegg holdes plater av granitt og andre dekorative materialer ofte på plass ved bruk av Portland sement.
Sure regnskader på betongbygninger i sterkt forurensede byer som Hangzhou, Kina, kan være omfattende. Kobber, bronse og andre metaller reagerer også med syrer. Korrosjon av bronseplaten på Ulysses S. Grant Memorial, for eksempel, vises som grønne striper nedover pidestallen. Kobber oppløst fra bronsen har vasket ned basen og oksidert til grønne flekker.
Monumenter påvirket av sur regn
Effekten av surt regn på Taj Mahal-strukturer fungerer som et eksempel på hvordan surt regn påvirker bygninger. Luftforurensning fra et lokalt raffineri har fått surt regn til å danne den hvite marmoren gul.
Selv om noen har hevdet at gulningen er naturlig eller forårsaket av jernstøtter i marmoren, var de lokale domstolene enige om at luftforurensning har påvirket Taj Mahal. Som svar har den indiske regjeringen etablert lokale strenge utslippskontroller for å beskytte Taj Mahal.
Thomas Jefferson Memorial i Washington, D.C., er et av mange monumenter som er rammet av surt regn. Den oppløsende kalsitten frigjør silikatmineraler som finnes i marmoren. Tapet på materiale svekket strukturen nok til at forsterkningsstropper ble lagt under restaureringen i 2004. I tillegg må en svart skorpe som er igjen av skitt fanget i den etsede marmoren, skylles forsiktig bort.
Mange skulpturer over hele USA og Europa er skåret ut i marmor eller kalkstein. Når svovelsyreregn rammer disse statuene, gir reaksjonen av svovelsyren med kalsiumkarbonat kalsiumsulfat og karbonsyre. Karbonsyren brytes videre ned i vann og karbondioksid. Kalsiumsulfat er vannløselig, så vasker seg bort fra statuen eller skulpturen.
Dessverre, på grunn av syreregn, forsvinner statyens detaljer når steinen bokstavelig talt vasker seg bort.