Кислотные дожди имеют множество последствий, включая повреждение растений и закисление озер. Воздействие кислотного дождя на кладбищенские камни достаточно очевидно, поэтому его использовали в качестве индикатора того, сколько кислотных дождей выпадает в регионе. Геологическое общество Америки попросило гражданских ученых записать ширину известняковых и мраморных кладбищенских камней, потому что кислотный дождь растворяет компоненты камня. Программа исследований не сохранилась, но последствия кислотных дождей по-прежнему можно измерить на некоторых кладбищах по всей стране.
Формирование кислотного дождя
Кислотный дождь является результатом реакции водяного пара с такими газами, как диоксид серы и диоксид азота, с образованием серной и азотной кислот. Двуокись серы и двуокись азота выбрасываются в атмосферу в результате естественных процессов, таких как вулканы и разложение, но также образуются при сжигании ископаемого топлива. Кислый водяной пар затем конденсируется и падает на Землю в виде кислотного дождя. Кислотный дождь также происходит из-за сухого осаждения, когда загрязнители застревают в дыме и пыли и прилипают к поверхностям, где они вступают в реакцию с образованием кислоты в следующий раз, когда поверхность намокнет.
Геология кладбищенских камней
При выборе камня для увековечения памяти умершего следует учитывать несколько соображений. Первый - можно ли вырезать надпись на скале; второй - насколько прочной будет скала как памятник; в-третьих, эстетическая привлекательность финального памятника. Доступные варианты за последние несколько столетий: песчаник, известняк, мрамор, сланец и гранит. Песчаник и известняк - это осадочные породы, а мрамор, сланец и гранит - более твердые метаморфические породы. Известняк и мрамор состоят из карбоната кальция, что делает их восприимчивыми к кислотным дождям.
Кислотный дождь и карбонат кальция
Когда дождь падает на известняк или мрамор, небольшое количество карбоната кальция растворяется в ионах кальция и карбоната. Ионы водорода и нитрат- или сульфат-ионы из кислотных дождей реагируют с ионами кальция и карбоната. Атом карбоната реагирует с водой с образованием бикарбоната, который далее реагирует с ионами водорода из кислоты с образованием воды и газообразного диоксида углерода. В результате реакции остаются ионы кальция и нитрата или сульфата, которые вымываются. Из-за углекислого газа известняк начинает шипеть, если на него капнуть сильную кислоту.
Эрозия кладбищенских камней
Надгробия из известняка и мрамора выветриваются, потому что элементы медленно растворяют их. Это естественный процесс, потому что карбонат кальция, из которого они сделаны, слабо растворяется в воде. Кислотный дождь ускоряет выветривание за счет химической реакции с карбонатом кальция. Кислотный дождь, в свою очередь, повреждает камень, оставляя шероховатую поверхность с ямками и затрудняя различение письма и искусства. Мрамор противостоит кислотным дождям немного больше, чем известняк, потому что его структура более плотная.