Sisu
- Happevihmad ja pH
- Kuidas vihm happeliseks muutub?
- Looduslikult esinev happevihm
- Hapuvihma mõju ehitistele ja monumentidele
- Happevihmad mõjutatud monumendid
Happevihm, mida Rootsis tunnistati esmakordselt 1872. aastal, peeti pikka aega kohalikuks probleemiks. Kuid 1950ndatel näitas tõdemus, et Skandinaavia päritolu happevihmad on pärit Suurbritanniast ja Põhja-Euroopast, kuid happevihmad on piirkondlik, isegi globaalne probleem.
Ehkki vihm on looduslikult pisut happeline, kiirendab happelise vihma mõju ehitistele ja monumentidele looduslikku korrosiooni ja erosiooni.
Happevihmad ja pH
Vihm on looduslikult pisut happeline, mis tähendab, et selle pH on alla neutraalse pH väärtuse 7. pH skaala mõõdab, kui happeline või aluseline aine on. See on vahemikus 0 (väga happeline) kuni 14 (väga aluseline).
Tavaline vihm ulatub pH skaalal tavaliselt umbes 6,5 kuni umbes 5,6. Happevihmad aga mõõdavad alla 5,5. Happevihmasid on mõõdetud pilvede põhjas, mille pH on 2,6, ja Los Angelese udus on nii madal, kui 2,0.
Kuidas vihm happeliseks muutub?
Vesi lahustab rohkem aineid kui ükski teine teadaolev materjal. Puhas vesi püsib puhas ainult seni, kuni see puudutab midagi muud. Kui veeaur kondenseerub õhus hõljuva osakese ümber, võib vesi tahkete osakestega lahustuda või reageerida. Kui tahked osakesed on tolm või õietolm, kannab vihm osakese maapinnale.
Kui tahked osakesed sisaldavad kemikaale või sisaldavad neid, võib tekkida reaktsioon. Kuna veeaur põrkub atmosfääris ümber, reageerivad mõned veemolekulid süsinikdioksiidi molekulidega, moodustades süsihappe, nõrga happe.
See alandab vihma pH väärtust 7 kuni umbes 5, sõltuvalt süsihappe kontsentratsioonist. Pinnase looduslikud puhvrid vahendavad seda kergelt happelist vihma.
Looduslikult esinev happevihm
Looduslikult esinevaid happevihmasid võivad põhjustada ka vulkaanipursked, mädanenud taimestik ja metsatulekahjud. Need sündmused eraldavad õhku väävli- ja lämmastikuühendeid, pakkudes samas ka osakesi (suits, tuhk ja tolm) veeauru ümber.
Veeaur reageerib väävelühenditega nagu vesiniksulfiid väävelhappe moodustamiseks ja lämmastikuühenditega lämmastikhappe moodustamiseks. Nendel hapetel on palju madalam pH tase kui süsihappel.
Fossiilsete kütuste põletamine autodes, veoautodes, tehastes ja elektrijaamades eraldab atmosfääri väävli- ja lämmastikuühendeid nagu vulkaanid ja metsatulekahjud. Erinevalt vulkaanipursetest ja metsatulekahjudest jätkuvad need õhusaasteallikad siiski pikka aega.
Need õhusaaste kogumid võivad läbida pikki vahemaid. Õhusaaste mõju materjalidele ja konstruktsioonidele ulatub pinna mustusest ja plekidest materjalide korrosioonini.
Hapuvihma mõju ehitistele ja monumentidele
Ehitiste ja monumentide jaoks kasutatavate looduslike materjalide hulka kuuluvad liivakivi, lubjakivi, marmor ja graniit.
Happevihmad söövitavad kõiki neid materjale mingil määral ja kiirendavad looduslikku lagunemist. Paekivi ja marmor lahustuvad hapetes. Liivakivi moodustavaid liivaosakesi hoiab sageli koos happes lahustuv kaltsiumkarbonaat.
Graniit on küll happe suhtes palju vastupidavam, kuid happevihma ja sellega kaasnevate saasteainete abil saab seda siiski söövitada ja värvida. Tsement reageerib ka happelisele vihmale. Tsement on kaltsiumkarbonaat, mis lahustub happes. Betoonhooned, kõnniteed ja tsemendiga tehtud kunstiteosed näitavad happelise vihma mõju. Lisaks hoitakse portlandtsementi kasutades sageli graniidist ja muudest dekoratiivmaterjalidest tahvleid.
Hapu vihmakahjustused betoonhoonetele tugevalt saastatud linnades, näiteks Hiinas Hangzhou, võivad olla ulatuslikud. Ka vask, pronks ja muud metallid reageerivad hapetega. Näiteks Ulysses S. Granti mälestusmärgi pronkspleki korrosioon näitab, kui pjedestaalil on rohelisi triipe. Pronksist lahustatud vask on aluse maha pesnud ja oksüdeerunud rohelisteks plekideks.
Happevihmad mõjutatud monumendid
Happelise vihma mõju Taj Mahali struktuuridele on üks näide sellest, kuidas happevihm mõjutab hooneid. Kohaliku rafineerimistehase õhusaaste on põhjustanud happevihmade tekkimist, muutes valge marmori kollaseks.
Ehkki mõned on väitnud, et koltumine on loomulik või põhjustatud marmorist rauddetailidest, leppisid kohalikud kohtud kokku, et õhusaaste on mõjutanud Taj Mahali. India valitsus on vastuseks kehtestanud Taj Mahali kaitsmiseks kohalikud ranged heitekontrollid.
Thomas Jeffersoni memoriaal Washingtonis, D.C., on üks paljudest monumentidest, mida on mõjutanud happevihmad. Lahustuv kaltsiit vabastab marmoris olevad silikaatmineraalid. Materjali kadu nõrgestas konstruktsiooni piisavalt, et 2004. aasta restaureerimise käigus lisati tugevdusrihmad. Lisaks tuleb söövitatud marmorisse kinni jäänud mustuse jäetud must koorik ettevaatlikult maha pesta.
Paljud skulptuurid kogu Ameerika Ühendriikides ja Euroopas on nikerdatud marmorist või lubjakivist. Kui väävelhappe vihm tabab neid kujusid, saadakse väävelhappe reageerimisel kaltsiumkarbonaadiga kaltsiumsulfaat ja süsihape. Süsihape laguneb veelgi veeks ja süsinikdioksiidiks. Kaltsiumsulfaat on vees lahustuv, nii et see peseb kujud või skulptuurid eemale.
Kahjuks kaovad happevihmade tõttu kuju detailid, kuna kivi sõna otseses mõttes peseb.