Съдържание
- Киселинен дъжд и pH
- Как дъждът става кисел?
- Естествено възникнал киселинен дъжд
- Влияние на киселинния дъжд върху сгради и паметници
- Паметници, засегнати от киселинен дъжд
Киселинен дъжд, призната за първи път в Швеция през 1872 г., дълго време се смята за местен проблем. Но през 50-те години на миналия век признанието, че киселият дъжд в Скандинавия произхожда от Великобритания и Северна Европа, показва вместо това киселият дъжд е регионален, дори глобален проблем.
Въпреки че дъждът е естествено малко кисел, ефектите от киселинен дъжд върху сгради и паметници ускоряват естествената корозия и ерозия.
Киселинен дъжд и pH
Дъждът е естествено малко кисел, което означава, че неговото pH е под неутрално pH от 7. Скалата на pH измерва колко кисела или основна е веществото. Той варира от 0 (много кисел), до 14 (много основен).
Обикновеният дъжд обикновено варира от около 6,5 до около 5,6 по скалата на рН. Киселият дъжд обаче мерки под 5.5, Киселият дъжд е измерен в дъното на облаците при pH 2,6, а в Лос Анджелис - в мъгла, като 2,0.
Как дъждът става кисел?
Водата разтваря повече вещества от всеки друг известен материал. Чистата вода остава само чиста, докато не докосне нещо друго. Когато водната пара се кондензира около частица, плаваща във въздуха, водата може да се разтвори или да реагира с частиците. Когато праховите частици са прах или прашец, дъждът пренася частицата на земята.
Когато частиците носят или съдържа химикали, може да възникне реакция. Докато водните пари се отскачат в атмосферата, някои от водните молекули реагират с молекулите на въглеродния диоксид, образувайки въглеродна киселина, слаба киселина.
Това понижава pH на дъжда от 7 до около 5, в зависимост от концентрацията на въглеродна киселина. Естествените буфери в почвата обикновено опосредстват този леко кисел дъжд.
Естествено възникнал киселинен дъжд
Естествено киселинният дъжд може да бъде причинен и от вулканични изригвания, гниеща растителност и горски пожари. Тези събития отделят сяра и азотни съединения във въздуха, като същевременно осигуряват частици (дим, пепел и прах), за да се струпват водни пари.
Водната пара реагира със серни съединения като сероводород за образуване на сярна киселина, а с азотни съединения до образуване на азотна киселина. Тези киселини имат много по-ниски нива на pH от въглеродната киселина.
Изгарянето на изкопаеми горива в автомобили, камиони, фабрики и електроцентрали отделя сяра и азотни съединения в атмосферата, точно както вулкани и горски пожари. За разлика от изригванията на вулкани и горските пожари, тези източници на замърсяване на въздуха продължават през дълги периоди от време.
Тези потоци от замърсяване на въздуха могат да изминат дълги разстояния. Ефектите от замърсяването на въздуха върху материали и конструкции варират от повърхностни замърсявания и петна до корозия на материалите.
Влияние на киселинния дъжд върху сгради и паметници
Най-често срещаните естествени материали, използвани за сгради и паметници, включват пясъчник, варовик, мрамор и гранит.
Киселият дъжд разяжда до известна степен всички тези материали и ускорява естественото разлагане. Варовикът и мраморът се разтварят в киселини. Пясъчните частици, образуващи пясъчник, често се задържат заедно с калциев карбонат, който се разтваря в киселина.
Гранитът, въпреки че е много по-устойчив на киселина, все още може да бъде оформен и оцветен от киселинен дъжд и замърсителите, които носи. Циментът също реагира на киселинен дъжд. Циментът е калциев карбонат, който се разтваря в киселина. Бетонни сгради, тротоари и произведения на изкуството, направени с цимент, показват ефектите от киселинен дъжд. В допълнение, плочите от гранит и други декоративни материали често се държат на място, използвайки портланд цимент.
Щетите от кисели дъждове върху бетонните сгради в силно замърсени градове като Ханджоу, Китай, могат да бъдат големи. Мед, бронз и други метали реагират и с киселини. Корозията на бронзовата ламарина на мемориала на Улис С. Грант например показва зелени ивици надолу по пиедестала. Медът, разтворен от бронза, е отмил основата и се е окислил до зелени петна.
Паметници, засегнати от киселинен дъжд
Ефектът от киселинен дъжд върху структурите на Тадж Махал служи като пример за това как киселинният дъжд въздейства върху сградите. Замърсяването на въздуха от местна рафинерия е довело до образуване на киселинен дъжд, превръщайки белия мрамор в жълто.
Въпреки че някои твърдят, че пожълтяването е естествено или причинено от железни опори в мрамора, местните съдилища се съгласяват, че замърсяването на въздуха е повлияло на Тадж Махал. В отговор на това индийското правителство установи местен строг контрол на емисиите, за да помогне за защитата на Тадж Махал.
Паметникът на Томас Джеферсън във Вашингтон, D.C., е един от многото паметници, засегнати от киселинен дъжд. Разтварящият се калцит освобождава силикатните минерали, съдържащи се в мрамора. Загубата на материал отслаби структурата достатъчно, че при реставрацията през 2004 г. бяха добавени подсилващи ленти. Освен това черна кора, оставена от мръсотия, уловена в гравирания мрамор, трябва внимателно да се отмие.
Много скулптури в САЩ и Европа са издълбани от мрамор или варовик. Когато дъждът от сярна киселина удари тези статуи, реакцията на сярната киселина с калциевия карбонат дава калциев сулфат и въглеродна киселина. Въглеродната киселина допълнително се разгражда до вода и въглероден диоксид. Калциевият сулфат е водоразтворим, така че се измива от статуята или скулптурата.
За съжаление, поради киселинния дъжд детайлите на статуята изчезват, тъй като камъкът буквално се измива.