Содержание
- Кислотный дождь и pH
- Как дождь становится кислым?
- Кислотный дождь
- Влияние кислотного дождя на здания и памятники
- Памятники, пострадавшие от кислотного дождя
Кислотный дождьВпервые признанный в Швеции в 1872 году, долгое время считался местной проблемой. Но в 1950-х годах признание того, что кислотные дожди в Скандинавии возникли в Британии и Северной Европе, вместо этого показало, что кислотные дожди были региональной, даже глобальной, проблемой.
Хотя дождь, естественно, немного кислый, воздействие кислотных дождей на здания и памятники ускоряет естественную коррозию и эрозию.
Кислотный дождь и pH
Дождь, естественно, немного кислый, что означает, что его pH ниже нейтрального pH 7. Шкала pH показывает, насколько кислотным или основным является вещество. Он варьируется от 0 (очень кислый) до 14 (очень простой).
Обычный дождь обычно колеблется от 6,5 до 5,6 по шкале pH. Кислотный дождь, однако, меры ниже 5,5, Кислотный дождь измерялся на дне облаков при pH 2,6, а в тумане в Лос-Анджелесе - до 2,0.
Как дождь становится кислым?
Вода растворяет больше веществ, чем любой другой известный материал. Чистая вода остается чистой только до тех пор, пока она не коснется чего-то другого. Когда водяной пар конденсируется вокруг частиц, плавающих в воздухе, вода может растворяться или вступать в реакцию с частицами. Когда частицы представляют собой пыль или пыльцу, дождь уносит частицу на землю.
Когда частицы несут или содержат химикаты, реакция может произойти. Когда водяной пар прыгает в атмосфере, некоторые молекулы воды вступают в реакцию с молекулами углекислого газа с образованием углекислоты, слабой кислоты.
Это снижает рН дождя с 7 до около 5, в зависимости от концентрации углекислоты. Природные буферы в почве обычно опосредуют этот слегка кислый дождь.
Кислотный дождь
Природные кислотные дожди также могут быть вызваны извержениями вулканов, гниющей растительностью и лесными пожарами. Эти события выделяют серу и азотные соединения в воздух, а также дают частицы (дым, пепел и пыль) для образования водяных паров.
Водяной пар реагирует с соединениями серы, такими как сероводород, с образованием серной кислоты и с соединениями азота с образованием азотной кислоты. Эти кислоты имеют гораздо более низкие уровни рН, чем углекислота.
Сжигание ископаемого топлива в автомобилях, грузовиках, на заводах и электростанциях выделяет в атмосферу соединения серы и азота, подобно вулканам и лесным пожарам. Однако, в отличие от извержений вулканов и лесных пожаров, эти источники загрязнения воздуха сохраняются в течение длительных периодов времени.
Эти шлейфы загрязнения воздуха могут путешествовать на большие расстояния. Воздействие загрязнения воздуха на материалы и конструкции варьируется от поверхностных загрязнений и пятен до коррозии материалов.
Влияние кислотного дождя на здания и памятники
Обычные природные материалы, используемые для зданий и памятников, включают песчаник, известняк, мрамор и гранит.
Кислотный дождь до некоторой степени разъедает все эти материалы и ускоряет естественное разложение. Известняк и мрамор растворяются в кислотах. Частицы песка, образующие песчаник, часто удерживаются вместе карбонатом кальция, который растворяется в кислоте.
Гранит, будучи гораздо более устойчивым к кислоте, все же может быть запечатлен и окрашен кислотным дождем и загрязнителями, которые он несет. Цемент также реагирует на кислотные дожди. Цемент - это карбонат кальция, который растворяется в кислоте. Бетонные здания, тротуары и художественные работы, сделанные из цемента, показывают эффекты кислотного дождя. Кроме того, плиты из гранита и других декоративных материалов часто удерживаются на месте с помощью портландцемента.
Кислотные дожди для бетонных зданий в сильно загрязненных городах, таких как Ханчжоу, Китай, могут быть значительными. Медь, бронза и другие металлы также реагируют с кислотами. Например, коррозия бронзового покрытия Мемориала Улисса С. Гранта проявляется в виде зеленых полос на постаменте. Медь, растворенная в бронзе, вымыла основание и окислилась в зеленые пятна.
Памятники, пострадавшие от кислотного дождя
Влияние кислотного дождя на сооружения Тадж-Махала служит одним из примеров того, как кислотный дождь воздействует на здания. Загрязнение воздуха от местного нефтеперерабатывающего завода привело к образованию кислотных дождей, которые стали желтого мрамора.
Хотя некоторые утверждают, что пожелтение является естественным или вызвано железными опорами в мраморе, местные суды согласились с тем, что загрязнение воздуха повлияло на Тадж-Махал. В ответ индийское правительство установило строгий локальный контроль выбросов, чтобы помочь защитить Тадж-Махал.
Мемориал Томаса Джефферсона в Вашингтоне, округ Колумбия, является одним из многих памятников, пострадавших от кислотных дождей. Растворяющийся кальцит высвобождает силикатные минералы, содержащиеся в мраморе. Потеря материала настолько ослабила конструкцию, что в ходе реставрации 2004 года были добавлены армирующие ленты. Кроме того, черная кора, оставленная грязью, попавшей в травленый мрамор, должна быть аккуратно смыта.
Многие скульптуры в Соединенных Штатах и Европе вырезаны из мрамора или известняка. Когда серные кислоты попадают в эти статуи, реакция серной кислоты с карбонатом кальция приводит к образованию сульфата кальция и углекислоты. Углекислота далее распадается на воду и углекислый газ. Сульфат кальция растворим в воде, поэтому смывается со статуи или скульптуры.
К сожалению, из-за кислотного дождя детали статуи исчезают, поскольку камень буквально смывается.