Περιεχόμενο
- Όξινη βροχή και ρΗ
- Πώς η βροχή γίνεται όξινη;
- Φυσικά εμφανιζόμενη οξεία βροχή
- Επιδράσεις της όξινης βροχής σε κτίρια και μνημεία
- Μνημεία που επηρεάζονται από την οξεία βροχή
Οξινη βροχή, που αναγνωρίστηκε για πρώτη φορά στη Σουηδία το 1872, θεωρήθηκε για μεγάλο χρονικό διάστημα ένα τοπικό πρόβλημα. Αλλά στη δεκαετία του 1950 η αναγνώριση ότι η όξινη βροχή στη Σκανδιναβία προέρχεται από τη Βρετανία και τη βόρεια Ευρώπη έδειξε αντ 'αυτού ότι η όξινη βροχή ήταν ένα περιφερειακό, ακόμη και παγκόσμιο, πρόβλημα.
Αν και η βροχή είναι φυσικά λίγο όξινη, οι επιπτώσεις της όξινης βροχής σε κτίρια και μνημεία επιταχύνουν τη φυσική διάβρωση και τη διάβρωση.
Όξινη βροχή και ρΗ
Η βροχή είναι φυσικά λίγο όξινη, που σημαίνει ότι το pH της είναι κάτω από ένα ουδέτερο pH 7. Η κλίμακα pH μετρά πόσο όξινη ή βασική είναι μια ουσία. Κυμαίνεται από 0 (πολύ όξινο) έως 14 (πολύ βασικό).
Η κανονική βροχή κυμαίνεται γενικά από περίπου 6,5 έως περίπου 5,6 στην κλίμακα ρΗ. Η όξινη βροχή, ωστόσο, μετράει κάτω από 5.5. Η όξινη βροχή έχει μετρηθεί στους πυθμένες των νεφών σε ρΗ 2,6 και σε ομίχλη στο Λος Άντζελες, τόσο χαμηλή όσο 2,0.
Πώς η βροχή γίνεται όξινη;
Το νερό διαλύει περισσότερες ουσίες από οποιοδήποτε άλλο γνωστό υλικό. Το καθαρό νερό μένει μόνο καθαρό μέχρι να αγγίξει κάτι άλλο. Όταν ο υδρατμός συμπυκνώνεται γύρω από ένα σωματίδιο που επιπλέει στον αέρα, το νερό μπορεί να διαλυθεί ή να αντιδράσει με το σωματίδιο. Όταν το σωματίδιο είναι σκόνη ή γύρη, η βροχή μεταφέρει το σωματίδιο στο έδαφος.
Όταν το σωματίδιο φέρει ή περιέχει χημικές ουσίες, μπορεί να συμβεί μια αντίδραση. Καθώς οι υδρατμοί αναπηδούν στην ατμόσφαιρα, μερικά από τα μόρια του νερού αντιδρούν με μόρια διοξειδίου του άνθρακα για να σχηματίσουν καρβονικό οξύ, ένα ασθενές οξύ.
Αυτό μειώνει το ρΗ της βροχής από 7 σε περίπου 5, ανάλογα με τη συγκέντρωση του ανθρακικού οξέος. Τα φυσικά αποθέματα στο έδαφος συνήθως διαμεσολαβούν σε αυτή την ήπια όξινη βροχή.
Φυσικά εμφανιζόμενη οξεία βροχή
Η φυσική όξινη βροχή μπορεί επίσης να προκληθεί από ηφαιστειακές εκρήξεις, σήψη βλάστηση και δασικές πυρκαγιές. Αυτά τα γεγονότα απελευθερώνουν ενώσεις θείου και αζώτου στον αέρα, παρέχοντας ταυτόχρονα σωματίδια (καπνό, τέφρα και σκόνη) για να συγκεντρωθούν υδρατμοί.
Ο υδρατμός αντιδρά με ενώσεις θείου όπως το υδρόθειο για να σχηματίσει θειικό οξύ και με ενώσεις αζώτου για να σχηματίσουν νιτρικό οξύ. Αυτά τα οξέα έχουν πολύ χαμηλότερα επίπεδα ρΗ από το ανθρακικό οξύ.
Η καύση ορυκτών καυσίμων σε αυτοκίνητα, φορτηγά, εργοστάσια και σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας απελευθερώνει θείο και ενώσεις αζώτου στην ατμόσφαιρα, όπως τα ηφαίστεια και οι δασικές πυρκαγιές. Αντίθετα από τις ηφαιστειακές εκρήξεις και τις δασικές πυρκαγιές, ωστόσο, αυτές οι πηγές ατμοσφαιρικής ρύπανσης συνεχίζονται για μεγάλες χρονικές περιόδους.
Αυτά τα μούλια ατμοσφαιρικής ρύπανσης μπορούν να ταξιδεύουν σε μεγάλες αποστάσεις. Οι επιπτώσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε υλικά και κατασκευές κυμαίνονται από την επιφάνεια βρωμιάς και λεκέδων μέχρι τη διάβρωση των υλικών.
Επιδράσεις της όξινης βροχής σε κτίρια και μνημεία
Τα κοινά φυσικά υλικά που χρησιμοποιούνται για κτίρια και μνημεία περιλαμβάνουν ψαμμίτη, ασβεστόλιθο, μάρμαρο και γρανίτη.
Η όξινη βροχή διαβρώνει όλα αυτά τα υλικά σε κάποιο βαθμό και επιταχύνει τη φυσική αποσύνθεση. Ο ασβεστόλιθος και το μάρμαρο διαλύονται σε οξέα. Τα σωματίδια άμμου που σχηματίζουν ψαμμίτη συχνά κρατιούνται μαζί με ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο διαλύεται σε οξύ.
Ο γρανίτης, αν και είναι πολύ πιο ανθεκτικός στο οξύ, μπορεί ακόμα να χαράσσεται και να χρωματίζεται από την όξινη βροχή και τους ρύπους που μεταφέρει. Το τσιμέντο αντιδρά επίσης στην όξινη βροχή. Το τσιμέντο είναι ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο διαλύεται σε οξύ. Τα σκυροδέματα, τα πεζοδρόμια και τα έργα τέχνης που κατασκευάζονται με τσιμέντο δείχνουν τα αποτελέσματα της όξινης βροχής. Επιπλέον, οι πλάκες από γρανίτη και άλλα διακοσμητικά υλικά κρατούνται συχνά με τη χρήση τσιμέντου Portland.
Η όξινη βροχόπτωση σε κτίρια από σκυρόδεμα σε βαριά μολυσμένες πόλεις όπως το Hangzhou της Κίνας μπορεί να είναι εκτεταμένη. Ο χαλκός, ο χαλκός και άλλα μέταλλα αντιδρούν επίσης με οξέα. Η διάβρωση του χάλκινου φύλλου στο Ulysses S. Grant Memorial, για παράδειγμα, δείχνει ως πράσινες ραβδώσεις κάτω από το βάθρο. Ο χαλκός που διαλύεται από το χαλκό έχει πλύνει τη βάση και οξειδώνεται σε πράσινους λεκέδες.
Μνημεία που επηρεάζονται από την οξεία βροχή
Η επίδραση της όξινης βροχής στις δομές του Taj Mahal χρησιμεύει ως ένα παράδειγμα για το πώς η βροχή με οξύ επηρεάζει τα κτίρια. Η ατμοσφαιρική ρύπανση από ένα τοπικό διυλιστήριο έχει προκαλέσει σχηματισμό όξινης βροχής, μετατρέποντας το λευκό κίτρινο μάρμαρο.
Αν και ορισμένοι ισχυρίστηκαν ότι ο κιτρίνισμα είναι φυσικός ή προκαλείται από σιδερένια στηρίγματα στο μάρμαρο, τα τοπικά δικαστήρια συμφώνησαν ότι η ατμοσφαιρική ρύπανση έχει επηρεάσει το Ταζ Μαχάλ. Σε απάντηση, η ινδική κυβέρνηση έχει θεσπίσει τοπικούς αυστηρούς ελέγχους εκπομπών για να βοηθήσει στην προστασία του Ταζ Μαχάλ.
Το μνημείο Thomas Jefferson στην Ουάσιγκτον, DC, είναι ένα από τα πολλά μνημεία που επηρεάζονται από την όξινη βροχή. Η διάλυση ασβεστίου απελευθερώνει τα πυριτικά άλατα που περιέχονται στο μάρμαρο. Η απώλεια υλικού αποδυνάμωσε αρκετά τη δομή ώστε να προστεθούν ενισχυτικές λωρίδες κατά την αποκατάσταση του 2004. Επιπλέον, ένας μαύρος φλοιός που αφήνεται από τη βρωμιά που έχει τραβηχτεί στο χαραγμένο μάρμαρο πρέπει να ξεπλυθεί απαλά.
Πολλά γλυπτά σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη είναι σκαλισμένα από μάρμαρο ή ασβεστόλιθο. Όταν βροχή θειικού οξέος χτυπά αυτά τα αγάλματα, η αντίδραση του θειικού οξέος με το ανθρακικό ασβέστιο αποδίδει θειικό ασβέστιο και ανθρακικό οξύ. Το ανθρακικό οξύ διασπάται περαιτέρω σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Το θειικό ασβέστιο είναι υδατοδιαλυτό, έτσι ξεπλένει μακριά από το άγαλμα ή το γλυπτό.
Δυστυχώς, εξαιτίας των όξινων βροχοπτώσεων οι λεπτομέρειες του αγάλματος εξαφανίζονται καθώς η πέτρα κυριολεκτικά πλένει μακριά.