Zawartość
- Kwaśny deszcz i pH
- Jak robi się kwaśny deszcz?
- Naturalnie występujący kwaśny deszcz
- Wpływ kwaśnego deszczu na budynki i zabytki
- Zabytki dotknięte kwaśnym deszczem
Kwaśny deszcz, po raz pierwszy rozpoznany w Szwecji w 1872 r., przez długi czas był uważany za problem lokalny. Ale w latach 50. uznanie, że kwaśne deszcze w Skandynawii powstały w Wielkiej Brytanii i Europie Północnej, pokazało zamiast tego, że kwaśne deszcze były problemem regionalnym, a nawet globalnym.
Chociaż deszcz jest naturalnie trochę kwaśny, wpływ kwaśnego deszczu na budynki i zabytki przyspiesza naturalną korozję i erozję.
Kwaśny deszcz i pH
Deszcz jest naturalnie trochę kwaśny, co oznacza, że jego pH jest niższe niż neutralne pH 7. Skala pH mierzy kwasowość lub zasadowość substancji. Wynosi od 0 (bardzo kwaśny) do 14 (bardzo zasadowy).
Zwykle deszcz zwykle waha się od około 6,5 do około 5,6 w skali pH. Pomaga jednak kwaśny deszcz poniżej 5,5. Kwaśny deszcz mierzono na dnie chmur przy pH 2,6, a we mgle w Los Angeles - zaledwie 2,0.
Jak robi się kwaśny deszcz?
Woda rozpuszcza więcej substancji niż jakikolwiek inny znany materiał. Czysta woda pozostaje czysta, dopóki nie dotknie czegoś innego. Kiedy para wodna skrapla się wokół cząstek unoszących się w powietrzu, woda może się rozpuścić lub reagować z cząstkami. Kiedy cząstki stałe są pyłem lub pyłkiem, deszcz przenosi cząsteczki na ziemię.
Gdy cząstki przenoszą lub zawierają chemikalia, może wystąpić reakcja. Gdy para wodna odbija się w atmosferze, niektóre cząsteczki wody reagują z cząsteczkami dwutlenku węgla, tworząc kwas węglowy, słaby kwas.
Obniża to pH deszczu z 7 do około 5, w zależności od stężenia kwasu węglowego. Naturalne bufory w glebie zwykle pośredniczą w tym lekko kwaśnym deszczu.
Naturalnie występujący kwaśny deszcz
Naturalnie występujące kwaśne deszcze mogą być również spowodowane erupcjami wulkanicznymi, gniciem roślinności i pożarami lasów. Wydarzenia te uwalniają do atmosfery związki siarki i azotu, zapewniając jednocześnie cząstki (dym, popiół i pył), aby para wodna gromadziła się wokół.
Para wodna reaguje ze związkami siarki, takimi jak siarkowodór, z wytworzeniem kwasu siarkowego oraz ze związkami azotu, z wytworzeniem kwasu azotowego. Kwasy te mają znacznie niższe poziomy pH niż kwas węglowy.
Spalanie paliw kopalnych w samochodach, ciężarówkach, fabrykach i elektrowniach uwalnia związki siarki i azotu do atmosfery, podobnie jak wulkany i pożary lasów. Jednak w przeciwieństwie do erupcji wulkanicznych i pożarów lasów te źródła zanieczyszczenia powietrza utrzymują się przez długi czas.
Te smugi zanieczyszczenia powietrza mogą pokonywać duże odległości. Wpływ zanieczyszczenia powietrza na materiały i konstrukcje waha się od brudu powierzchniowego i plam po korozję materiałów.
Wpływ kwaśnego deszczu na budynki i zabytki
Powszechnie występującymi naturalnie materiałami stosowanymi w budynkach i zabytkach są piaskowiec, wapień, marmur i granit.
Kwaśny deszcz do pewnego stopnia powoduje korozję wszystkich tych materiałów i przyspiesza naturalny rozkład. Wapień i marmur rozpuszczają się w kwasach. Cząsteczki piasku tworzące piaskowiec często są utrzymywane razem przez węglan wapnia, który rozpuszcza się w kwasie.
Granit, choć o wiele bardziej odporny na kwasy, nadal może być trawiony i barwiony przez kwaśne deszcze i zanieczyszczenia, które przenosi. Cement reaguje również na kwaśne deszcze. Cement jest węglanem wapnia, który rozpuszcza się w kwasie. Betonowe budynki, chodniki i dzieła sztuki wykonane z cementu pokazują skutki kwaśnego deszczu. Ponadto płyty granitowe i inne materiały dekoracyjne są często utrzymywane na miejscu za pomocą cementu portlandzkiego.
Kwaśne zniszczenia betonowych budynków w silnie zanieczyszczonych miastach, takich jak Hangzhou w Chinach, mogą być rozległe. Miedź, brąz i inne metale reagują również z kwasami. Na przykład korozja brązowej blachy na Pomniku im. Ulissesa S. Granta pokazuje zielone smugi na piedestale. Miedź rozpuszczona z brązu zmyła bazę i utleniała się w zielone plamy.
Zabytki dotknięte kwaśnym deszczem
Wpływ kwaśnego deszczu na konstrukcje Taj Mahal stanowi jeden przykład tego, jak kwaśny deszcz wpływa na budynki. Zanieczyszczenie powietrza z lokalnej rafinerii spowodowało powstanie kwaśnych deszczy, zmieniając biały marmur na żółty.
Chociaż niektórzy twierdzili, że żółknięcie jest naturalne lub spowodowane przez żelazne podpory w marmurze, lokalne sądy zgodziły się, że zanieczyszczenie powietrza wpłynęło na Taj Mahal. W odpowiedzi rząd Indii ustanowił lokalne ścisłe kontrole emisji, aby pomóc chronić Taj Mahal.
Thomas Jefferson Memorial w Waszyngtonie jest jednym z wielu zabytków dotkniętych kwaśnym deszczem. Rozpuszczający się kalcyt uwalnia minerały krzemianowe zawarte w marmurze. Utrata materiału osłabiła konstrukcję na tyle, że podczas renowacji w 2004 r. Dodano paski wzmacniające. Ponadto czarną skorupę pozostawioną przez brud uwięziony w wytrawionym marmurze należy delikatnie zmyć.
Wiele rzeźb w Stanach Zjednoczonych i Europie jest rzeźbionych z marmuru lub wapienia. Gdy deszcz siarkowy uderza w te posągi, reakcja kwasu siarkowego z węglanem wapnia daje siarczan wapnia i kwas węglowy. Kwas węglowy dalej rozkłada się na wodę i dwutlenek węgla. Siarczan wapnia jest rozpuszczalny w wodzie, więc zmywa posąg lub rzeźbę.
Niestety, z powodu kwaśnego deszczu szczegóły posągu znikają, gdy kamień dosłownie zmywa się.