Ploaie acidă, recunoscută pentru prima dată în Suedia în 1872, a fost considerată o problemă locală de mult timp. Dar, în anii 1950, recunoașterea faptului că ploaia acidă din Scandinavia este originară din Marea Britanie și nordul Europei a arătat că ploaia acidă era o problemă regională, chiar globală.
Deși ploaia este în mod natural puțin acidă, efectele ploii acide asupra clădiri și monumente accelerează coroziunea și eroziunea naturală.
Ploaie acidă și pH
Ploaia este în mod natural puțin acidă, ceea ce înseamnă că pH-ul său este sub un pH neutru de 7. Scara pH-ului măsoară cât de acidă sau bazică este o substanță. Acesta variază de la 0 (foarte acid) la 14 (foarte bazic).
Ploaia normală variază în general de la aproximativ 6,5 până la aproximativ 5,6 pe scara pH-ului. Cu toate acestea, ploaia acidă măsoară sub 5.5. Ploaia acidă a fost măsurată în partea de jos a norilor la pH 2,6 și în ceață în Los Angeles, până la 2,0.
Cum devine ploaia acidă?
Apa dizolvă mai multe substanțe decât orice alt material cunoscut. Apa pură rămâne pură numai până când atinge altceva. Când vaporii de apă se condensează în jurul unei particule care plutesc în aer, apa se poate dizolva sau reacționa cu particula. Când particulele sunt praf sau polen, ploaia transportă particula la sol.
Când particulele transportă sau conțin substanțe chimice, poate apărea o reacție. Pe măsură ce vaporii de apă ricoșează în atmosferă, unele dintre moleculele de apă reacționează cu moleculele de dioxid de carbon pentru a forma acid carbonic, un acid slab.
Acest lucru scade pH-ul ploii de la 7 la aproximativ 5, în funcție de concentrația de acid carbonic. Tampoanele naturale din sol mediază de obicei această ploaie ușor acidă.
Ploaie acidă naturală
Ploaia acidă naturală poate fi cauzată și de erupții vulcanice, vegetație putrezită și incendii forestiere. Aceste evenimente eliberează compuși de sulf și azot în aer, oferind în același timp particule (fum, cenușă și praf) pentru ca vaporii de apă să se aglomereze.
Vaporii de apă reacționează cu compuși de sulf precum hidrogenul sulfurat pentru a forma acid sulfuric și cu compușii de azot pentru a forma acid azotic. Acești acizi au niveluri de pH mult mai mici decât acidul carbonic.
Arderea combustibililor fosili în automobile, camioane, fabrici și centrale electrice eliberează compuși de sulf și azot în atmosferă, la fel ca vulcanii și incendiile forestiere. Spre deosebire de erupțiile vulcanice și incendiile de pădure, aceste surse de poluare a aerului continuă pe perioade lungi de timp.
Aceste coloane de poluare a aerului pot parcurge distanțe mari. Efectele poluării aerului asupra materialelor și structurilor variază de la murdăria de suprafață și pete până la coroziunea materialelor.
Efectele ploii acide asupra clădirilor și monumentelor
Materialele comune naturale utilizate pentru clădiri și monumente includ gresie, calcar, marmură și granit.
Ploaia acidă corodează toate aceste materiale într-o oarecare măsură și accelerează descompunerea naturală. Calcarul și marmura se dizolvă în acizi. Particulele de nisip care formează gresie sunt adesea ținute împreună de carbonat de calciu, care se dizolvă în acid.
Granitul, deși este mult mai rezistent la acid, poate fi gravat și colorat de ploile acide și de poluanții pe care îi transportă. Cimentul reacționează și la ploile acide. Cimentul este carbonat de calciu, care se dizolvă în acid. Clădirile din beton, trotuarele și lucrările de artă realizate cu ciment arată efectele ploilor acide. În plus, plăcile de granit și alte materiale decorative sunt adesea ținute pe loc folosind ciment Portland.
Daunele provocate de ploaia acidă asupra clădirilor din beton din orașele puternic poluate precum Hangzhou, China, pot fi extinse. Cuprul, bronzul și alte metale reacționează și cu acizii. Coroziunea plăcilor de bronz de pe Ulysses S. Memorialul Grant, de exemplu, arată ca dungi verzi pe piedestal. Cuprul dizolvat din bronz a spălat baza și s-a oxidat în pete verzi.
Monumente afectate de ploaia acidă
Efectul ploii acide asupra structurilor Taj Mahal servește ca un exemplu al modului în care ploaia acidă are impact asupra clădirilor. Poluarea aerului de la o rafinărie locală a provocat formarea ploilor acide, devenind galbenă marmura albă.
Deși unii au susținut că îngălbenirea este naturală sau este cauzată de suporturile de fier din marmură, instanțele locale au convenit că poluarea aerului a afectat Taj Mahal. Ca răspuns, guvernul indian a stabilit controale locale stricte de emisii pentru a ajuta la protejarea Taj Mahal.
Memorialul Thomas Jefferson din Washington, D.C., este unul dintre numeroasele monumente afectate de ploi acide. Calcitul care se dizolvă eliberează mineralele de silicat conținute în marmură. Pierderea de material a slăbit structura suficient încât s-au adăugat curele de întărire în timpul restaurării din 2004. În plus, o crustă neagră lăsată de murdăria prinsă în marmura gravată trebuie spălată ușor.
Multe sculpturi din Statele Unite și Europa sunt sculptate din marmură sau calcar. Când ploaia cu acid sulfuric lovește aceste statui, reacția acidului sulfuric cu carbonatul de calciu produce sulfat de calciu și acid carbonic. Acidul carbonic se descompune în continuare în apă și dioxid de carbon. Sulfatul de calciu este solubil în apă, astfel încât se spală departe de statuie sau sculptură.
Din păcate, din cauza ploilor acide, detaliile statuii dispar pe măsură ce piatra se spală literalmente.