Кислотний дощ, вперше визнаний у Швеції в 1872 році, довгий час вважався місцевою проблемою. Але у 1950-х роках визнання того, що кислотні дощі у Скандинавії виникли у Великобританії та Північній Європі, натомість показало, що кислотні дощі є регіональною, навіть глобальною проблемою.
Хоча дощ від природи трохи кислий, вплив кислотних дощів на будівлі та пам'ятники прискорює природну корозію та ерозію.
Кислотний дощ і рН
Дощ від природи трохи кислий, тобто його рН нижче нейтрального рН 7. Шкала рН вимірює, наскільки кислотна або основна речовина. Він коливається від 0 (дуже кислий) до 14 (дуже основний).
Зазвичай нормальний дощ коливається приблизно від 6,5 до приблизно 5,6 за шкалою рН. Однак кислотні дощі вимірюють нижче 5,5. Кислотні дощі вимірювали на дні хмар при рН 2,6, а в тумані в Лос-Анджелесі до 2,0.
Як дощ стає кислим?
Вода розчиняє більше речовин, ніж будь-який інший відомий матеріал. Чиста вода залишається чистою лише дотику до чогось іншого. Коли водяна пара конденсується навколо частинок, що плавають у повітрі, вода може розчинитися або вступити в реакцію з частинками. Коли частинками є пил або пилок, дощ несе частинку на землю.
Коли частинки несуть або містять хімічні речовини, може відбутися реакція. Коли водяна пара відскакує в атмосфері, частина молекул води реагує з молекулами вуглекислого газу, утворюючи вугільну кислоту, слабку кислоту.
Це знижує рН дощу з 7 до приблизно 5, залежно від концентрації вугільної кислоти. Природні буфери в ґрунті зазвичай опосередковують цей слабокислий дощ.
Кислотні дощі, що трапляються в природі
Природні кислотні дощі також можуть бути спричинені виверженнями вулканів, загниванням рослинності та лісовими пожежами. Ці події виділяють сполуки сірки та азоту в повітря, одночасно забезпечуючи частинки (дим, попіл та пил) для водяної пари, яка скупчується навколо.
Водяна пара реагує із сполуками сірки, як сірководень, утворюючи сірчану кислоту, а із сполуками азоту - азотну кислоту. Ці кислоти мають набагато нижчий рівень рН, ніж вугільна кислота.
Спалювання викопного палива в автомобілях, вантажних автомобілях, на заводах та електростанціях викидає в атмосферу сполуки сірки та азоту, як вулкани та лісові пожежі. Однак, на відміну від виверження вулканів та лісових пожеж, ці джерела забруднення повітря тривають протягом тривалого періоду часу.
Ці шлейфи забруднення повітря можуть подорожувати на великі відстані. Вплив забруднення повітря на матеріали та конструкції варіюється від поверхневих брудів та плям до корозії матеріалів.
Вплив кислотного дощу на будівлі та пам'ятники
До звичайних природних матеріалів, що використовуються для будівель та пам’яток, належать пісковик, вапняк, мармур та граніт.
Кислотний дощ деякою мірою роз’їдає всі ці матеріали і прискорює природне розкладання. Вапняк і мармур розчиняються в кислотах. Частинки піску, що утворюють піщаник, часто утримуються разом за допомогою карбонату кальцію, який розчиняється в кислоті.
Граніт, хоч і набагато стійкіший до дії кислот, все ще може травитись і фарбуватися під дією кислотних дощів та забруднюючих речовин, які він несе. Цемент також реагує на кислотні дощі. Цемент - це карбонат кальцію, який розчиняється в кислоті. Бетонні будівлі, тротуари та твори з цементу демонструють вплив кислотних дощів. Крім того, плити з граніту та інших декоративних матеріалів часто утримують на місці з використанням портландцементу.
Пошкодження кислотними дощами бетонних будівель у сильно забруднених містах, таких як Ханчжоу, Китай, може бути великим. Мідь, бронза та інші метали також реагують з кислотами. Корозія бронзового покриття на Улісі С. Наприклад, Грант Меморіал відображається зеленими смугами вниз на п’єдесталі. Мідь, розчинена з бронзи, змила основу і окислилася до зелених плям.
Пам'ятники, які постраждали від кислотного дощу
Вплив кислотних дощів на споруди Тадж-Махалу служить одним із прикладів впливу кислотних дощів на будівлі. Забруднення повітря з місцевого НПЗ призвело до утворення кислотних дощів, які стали білим мармуром жовтим.
Хоча деякі стверджують, що пожовтіння є природним або викликане залізними опорами в мармурі, місцеві суди погодились, що забруднення повітря вплинуло на Тадж-Махал. У відповідь уряд Індії встановив місцевий жорсткий контроль за викидами, щоб допомогти захистити Тадж-Махал.
Меморіал Томаса Джефферсона у Вашингтоні, округ Колумбія, є одним із багатьох пам’яток, які постраждали від кислотних дощів. Розчиняється кальцит виділяє силікатні мінерали, що містяться в мармурі. Втрата матеріалу послабила конструкцію настільки, що під час реставрації 2004 року були додані армуючі стрічки. Крім того, чорну кірку, залишену брудом, що потрапив у травлений мармур, потрібно обережно змити.
Багато скульптур по всій території США та Європи вирізані з мармуру або вапняку. Коли дощі сірчаної кислоти вражають ці статуї, реакція сірчаної кислоти з карбонатом кальцію дає сульфат кальцію та вугільну кислоту. Далі вугільна кислота розпадається на воду та вуглекислий газ. Сульфат кальцію є водорозчинним, тому змивається зі статуї або скульптури.
На жаль, через кислотні дощі деталі статуї зникають, оскільки камінь буквально змивається.
