Kisel dež, prvič priznana na Švedskem leta 1872, je dolgo veljala za lokalni problem. Toda spoznanje, da kisli dež v Skandinaviji izvira iz Britanije in severne Evrope, je v petdesetih letih prejšnjega stoletja pokazalo, da je kisli dež regionalni, celo globalni problem.
Čeprav je dež po naravi nekoliko kisel, učinki kislega dežja na zgradb in spomenikov pospešuje naravno korozijo in erozijo.
Kisli dež in pH
Dež je naravno nekoliko kisel, kar pomeni, da je njegov pH pod nevtralnim pH 7. Lestvica pH meri, kako kisla ali bazična je snov. Sega od 0 (zelo kislo) do 14 (zelo bazično).
Običajni dež se na splošno giblje od približno 6,5 do približno 5,6 na lestvici pH. Kisli dež pa meri pod 5,5. Kisli dež so izmerili na dnu oblakov pri pH 2,6, v megli v Los Angelesu pa do 2,0.
Kako dež postane kisel?
Voda raztopi več snovi kot kateri koli drug znan material. Čista voda ostane čista le, dokler se ne dotakne česa drugega. Ko se vodna para kondenzira okoli delcev, ki plavajo v zraku, se lahko voda raztopi ali reagira z delci. Ko so delci prah ali cvetni prah, dež odnese delce na tla.
Ko delci vsebujejo ali vsebujejo kemikalije, lahko pride do reakcije. Ko se vodna para odbija v ozračju, nekatere molekule vode reagirajo z molekulami ogljikovega dioksida in tvorijo ogljikovo kislino, šibko kislino.
To zniža pH dežja s 7 na približno 5, odvisno od koncentracije ogljikove kisline. Naravni blažilniki v tleh običajno posredujejo ta rahlo kisli dež.
Naravni kisli dež
Naravni kisli dež lahko povzročijo tudi izbruhi vulkanov, gnitje vegetacije in gozdni požari. Ti dogodki sproščajo žveplove in dušikove spojine v zrak, hkrati pa zagotavljajo delce (dim, pepel in prah), da se vodna para strdi okoli.
Vodna para reagira z žveplovimi spojinami, kot je vodikov sulfid, pri čemer nastane žveplova kislina, z dušikovimi spojinami pa dušikova kislina. Te kisline imajo veliko nižjo raven pH kot ogljikova kislina.
Izgorevanje fosilnih goriv v avtomobilih, tovornjakih, tovarnah in elektrarnah sprošča žveplove in dušikove spojine v ozračje, tako kot vulkani in gozdni požari. Za razliko od vulkanskih izbruhov in gozdnih požarov pa se ti viri onesnaževanja zraka nadaljujejo dlje časa.
Ti plumi onesnaževanja zraka lahko potujejo na velike razdalje. Učinki onesnaževanja zraka na materiale in konstrukcije segajo od površinske umazanije in madežev do korozije materialov.
Vplivi kislega dežja na zgradbe in spomenike
Običajni naravni materiali, ki se uporabljajo za stavbe in spomenike, vključujejo peščenjak, apnenec, marmor in granit.
Kisli dež do neke mere korodira vse materiale in pospeši naravno razgradnjo. Apnenec in marmor se raztapljata v kislinah. Delce peska, ki tvorijo peščenjak, pogosto drži skupaj kalcijev karbonat, ki se raztopi v kislini.
Granit, čeprav je veliko bolj odporen na kislino, ga še vedno lahko jedkajo in obarvajo kisli dež in onesnaževala, ki jih nosi. Cement reagira tudi na kisli dež. Cement je kalcijev karbonat, ki se raztopi v kislini. Betonske zgradbe, pločniki in umetniška dela iz cementa kažejo učinke kislega dežja. Poleg tega se plošče iz granita in drugih dekorativnih materialov pogosto držijo na mestu z uporabo portlandskega cementa.
Škoda s kislim dežjem betonskih zgradb v močno onesnaženih mestih, kot je Hangzhou na Kitajskem, je lahko velika. Baker, bron in druge kovine reagirajo tudi s kislinami. Korozija bronaste folije na Ulyssesu S. Grant Memorial je na primer prikazan kot zelene črte po podstavku. Baker, raztopljen iz brona, je spral bazo in oksidiral v zelene madeže.
Spomeniki, na katere vpliva kisli dež
Vpliv kislega dežja na strukture Taj Mahala je en primer, kako kisli dež vpliva na zgradbe. Onesnaženje zraka iz lokalne rafinerije je povzročilo nastanek kislega dežja, ki je bel marmor obarval rumeno.
Čeprav so nekateri trdili, da je porumenelost naravna ali da jo povzročajo železne opore v marmorju, so se lokalna sodišča strinjala, da je onesnaženje zraka vplivalo na Tadž Mahal. V odgovor je indijska vlada vzpostavila lokalni strogi nadzor emisij, da bi zaščitila Tadž Mahal.
Spomenik Thomasa Jeffersona v Washingtonu je eden izmed mnogih spomenikov, ki jih je prizadel kisli dež. Raztapljajoči se kalcit sprošča silikatne minerale, vsebovane v marmorju. Izguba materiala je strukturo oslabila dovolj, da so bili med obnovo leta 2004 dodani ojačitveni trakovi. Poleg tega je treba črno skorjo, ki jo je pustila umazanija v jedkanem marmorju, nežno sprati.
Številne skulpture po ZDA in Evropi so izrezljane iz marmorja ali apnenca. Ko na te kipe udari dež žveplove kisline, reakcija žveplove kisline s kalcijevim karbonatom povzroči kalcijev sulfat in ogljikovo kislino. Ogljikova kislina se nadalje razgradi v vodo in ogljikov dioksid. Kalcijev sulfat je topen v vodi, tako da odplakne kip ali skulpturo.
Na žalost zaradi kislega dežja kipi izginejo, saj kamen dobesedno odplakne.