ผลกระทบของฝนกรดต่ออนุสาวรีย์

ฝนกรดได้รับการยอมรับครั้งแรกในสวีเดนในปี พ.ศ. 2415 ถือเป็นปัญหาท้องถิ่นมาช้านาน แต่ในทศวรรษ 1950 การรับรู้ว่าฝนกรดในสแกนดิเนเวียมีต้นกำเนิดในสหราชอาณาจักรและยุโรปเหนือ แสดงให้เห็นว่าฝนกรดเป็นปัญหาในระดับภูมิภาค แม้แต่ทั่วโลก

แม้ว่าฝนจะเป็นกรดตามธรรมชาติเล็กน้อย แต่ผลกระทบของฝนกรดที่มีต่อ อาคารและอนุสาวรีย์ เร่งการกัดกร่อนและการกัดเซาะตามธรรมชาติ

ฝนมีสภาพเป็นกรดตามธรรมชาติเล็กน้อย ซึ่งหมายความว่า pH ของฝนจะต่ำกว่า pH เป็นกลางที่ 7 มาตราส่วน pH วัดความเป็นกรดหรือด่างของสาร มีตั้งแต่ 0 (เป็นกรดมาก) ถึง 14 (เป็นด่างมาก)

ฝนปกติโดยทั่วไปอยู่ในช่วงประมาณ 6.5 ถึงประมาณ 5.6 ในระดับ pH ฝนกรดอย่างไรก็ตามมาตรการ ต่ำกว่า 5.5. มีการวัดปริมาณฝนกรดที่ก้นเมฆที่ pH 2.6 และในหมอกในลอสแองเจลิส ต่ำสุดที่ 2.0

น้ำละลายสารได้มากกว่าวัสดุอื่นที่รู้จัก น้ำบริสุทธิ์จะคงความบริสุทธิ์ไว้จนกว่าจะสัมผัสกับสิ่งอื่น เมื่อไอน้ำควบแน่นรอบๆ อนุภาคที่ลอยอยู่ในอากาศ น้ำอาจละลายหรือทำปฏิกิริยากับอนุภาคนั้น เมื่ออนุภาคเป็นฝุ่นหรือละอองเกสร ฝนจะพัดพาอนุภาคไปที่พื้น

เมื่ออนุภาคมีหรือมีสารเคมี ปฏิกิริยาอาจเกิดขึ้นได้ เมื่อไอน้ำกระเด้งไปมาในบรรยากาศ โมเลกุลของน้ำบางชนิดจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อสร้างกรดคาร์บอนิก ซึ่งเป็นกรดอ่อนๆ

ซึ่งจะทำให้ pH ของฝนลดลงจาก 7 เหลือประมาณ 5 ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรดคาร์บอนิก บัฟเฟอร์ตามธรรมชาติในดินมักเป็นสื่อกลางกับฝนที่เป็นกรดอ่อนๆ นี้

ฝนกรดที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ อาจเกิดจากการปะทุของภูเขาไฟ ต้นไม้ที่เน่าเปื่อย และไฟป่า เหตุการณ์เหล่านี้จะปล่อยสารประกอบกำมะถันและไนโตรเจนออกสู่อากาศในขณะเดียวกันก็ทำให้เกิดอนุภาค (ควัน เถ้า และฝุ่น) เพื่อให้ไอน้ำจับตัวเป็นก้อน

ไอน้ำทำปฏิกิริยากับสารประกอบกำมะถัน เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ เพื่อสร้างกรดซัลฟิวริก และกับสารประกอบไนโตรเจนเพื่อสร้างกรดไนตริก กรดเหล่านี้มีระดับ pH ต่ำกว่ากรดคาร์บอนิกมาก

การเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลในรถยนต์ รถบรรทุก โรงงาน และโรงไฟฟ้าจะปล่อยสารประกอบกำมะถันและไนโตรเจนสู่ชั้นบรรยากาศ เช่นเดียวกับภูเขาไฟและไฟป่า ต่างจากภูเขาไฟระเบิดและไฟป่า อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาของมลพิษทางอากาศเหล่านี้ยังคงมีอยู่อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน

มลพิษทางอากาศเหล่านี้สามารถเดินทางได้ไกล ผลกระทบของมลพิษทางอากาศต่อวัสดุและโครงสร้างมีตั้งแต่สิ่งสกปรกบนพื้นผิวและคราบสกปรกไปจนถึงการกัดกร่อนของวัสดุ

วัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติทั่วไปที่ใช้สำหรับอาคารและอนุสาวรีย์ ได้แก่ หินทราย หินปูน หินอ่อน และหินแกรนิต

ฝนกรดกัดกร่อนวัสดุเหล่านี้ในระดับหนึ่งและเร่งการสลายตัวตามธรรมชาติ หินปูนและหินอ่อนละลายในกรด อนุภาคทรายที่ก่อตัวเป็นหินทรายมักถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งละลายในกรด

หินแกรนิตแม้จะทนต่อกรดได้ดีกว่ามาก แต่ก็ยังสามารถกัดเซาะและย้อมด้วยฝนกรดและมลพิษที่มันมีอยู่ ปูนซีเมนต์ยังทำปฏิกิริยากับฝนกรด ปูนซีเมนต์คือแคลเซียมคาร์บอเนตที่ละลายในกรด อาคารคอนกรีต ทางเท้า และงานศิลปะที่ทำด้วยซีเมนต์แสดงให้เห็นถึงผลกระทบของฝนกรด นอกจากนี้ แผ่นหินแกรนิตและวัสดุตกแต่งอื่นๆ มักถูกยึดเข้าที่โดยใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์

ฝนกรดสร้างความเสียหายให้กับอาคารคอนกรีตในเมืองที่มีมลพิษอย่างหนัก เช่น หางโจว ประเทศจีน ซึ่งอาจส่งผลร้ายแรง ทองแดง ทองแดง และโลหะอื่นๆ ทำปฏิกิริยากับกรดเช่นกัน การกัดกร่อนของแผ่นบรอนซ์บน Ulysses S. ตัวอย่างเช่น Grant Memorial แสดงเป็นเส้นสีเขียวลงมาจากแท่น ทองแดงที่ละลายจากทองสัมฤทธิ์ได้ชะล้างฐานและออกซิไดซ์เป็นคราบสีเขียว

ผลกระทบของฝนกรดต่อโครงสร้างทัชมาฮาลเป็นตัวอย่างหนึ่งของผลกระทบของฝนกรดที่มีต่ออาคาร มลพิษทางอากาศจากโรงกลั่นในท้องถิ่นทำให้เกิดฝนกรด ทำให้หินอ่อนสีขาวกลายเป็นสีเหลือง

แม้ว่าบางคนจะแย้งว่าสีเหลืองเป็นธรรมชาติ หรือเกิดจากเหล็กค้ำยันในหินอ่อน ศาลท้องถิ่นเห็นพ้องกันว่ามลพิษทางอากาศส่งผลกระทบต่อทัชมาฮาล ในการตอบสนอง รัฐบาลอินเดียได้กำหนดการควบคุมการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดในท้องถิ่นเพื่อช่วยปกป้องทัชมาฮาล

อนุสรณ์สถาน Thomas Jefferson ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. เป็นหนึ่งในอนุสรณ์สถานหลายแห่งที่ได้รับผลกระทบจากฝนกรด แคลไซต์ที่ละลายจะปล่อยแร่ธาตุซิลิเกตที่อยู่ภายในหินอ่อน การสูญเสียวัสดุทำให้โครงสร้างอ่อนแอลงจนมีสายรัดเสริมเสริมในระหว่างการบูรณะปี 2547 นอกจากนี้ เปลือกสีดำที่หลงเหลือจากสิ่งสกปรกที่ติดอยู่ในหินอ่อนที่แกะสลักจะต้องถูกชะล้างออกไปอย่างอ่อนโยน

ประติมากรรมมากมายทั่วทั้งสหรัฐอเมริกาและยุโรปแกะสลักจากหินอ่อนหรือหินปูน เมื่อฝนกรดซัลฟิวริกตกกระทบรูปปั้นเหล่านี้ ปฏิกิริยาของกรดซัลฟิวริกกับแคลเซียมคาร์บอเนตจะทำให้เกิดแคลเซียมซัลเฟตและกรดคาร์บอนิก กรดคาร์บอนิกแตกตัวเป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มเติม แคลเซียมซัลเฟตสามารถละลายน้ำได้ ดังนั้นควรชะล้างออกจากรูปปั้นหรือรูปปั้น

น่าเศร้าที่รายละเอียดของรูปปั้นฝนกรดจะหายไปเมื่อหินถูกชะล้างออกไปอย่างแท้จริง