Les pluies acides, reconnues pour la première fois en Suède en 1872, ont longtemps été considérées comme un problème local. Mais dans les années 50, la reconnaissance du fait que les pluies acides en Scandinavie provenaient de la Grande-Bretagne et du nord de l'Europe montrait plutôt que les pluies acides étaient un problème régional, voire mondial.
Bien que la pluie soit naturellement un peu acide, ses effets sur les bâtiments et les monuments accélèrent la corrosion et l'érosion naturelles.
Pluie acide et pH
La pluie est naturellement un peu acide, ce qui signifie que son pH est inférieur à un pH neutre de 7. L'échelle de pH mesure le degré d'acidité ou de base d'une substance est. Elle varie de 0 (très acide) à 14 (très basique).
La pluie normale varie généralement d'environ 6,5 à environ 5,6 sur l'échelle de pH. Les pluies acides, cependant, sont inférieures à 5,5. Les pluies acides ont été mesurées au fond des nuages à pH 2,6 et dans le brouillard à Los Angeles, aussi bas que 2,0.
Comment la pluie devient-elle acide?
L'eau dissout plus de substances que tout autre matériau connu . L'eau pure reste pure jusqu'à ce qu'elle touche autre chose. Lorsque la vapeur d'eau se condense autour d'une particule flottant dans l'air, l'eau peut se dissoudre ou réagir avec la particule. Lorsque les particules sont de la poussière ou du pollen, la pluie transporte les particules vers le sol.
Lorsque les particules transportent ou contiennent des produits chimiques, une réaction peut se produire. Alors que la vapeur d'eau rebondit dans l'atmosphère, certaines des molécules d'eau réagissent avec les molécules de dioxyde de carbone pour former de l'acide carbonique, un acide faible.
Cela fait baisser le pH de la pluie de 7 à environ 5, selon le concentration d'acide carbonique. Les tampons naturels dans le sol sont généralement les médiateurs de cette pluie légèrement acide.
Pluie acide naturelle
La pluie acide naturelle peut également être causée par des éruptions volcaniques, une végétation en décomposition et des incendies de forêt. Ces événements libèrent du soufre et des composés azotés dans l'air tout en fournissant des particules (fumée, cendres et poussières) pour que la vapeur d'eau s'agglomère.
La vapeur d'eau réagit avec les composés soufrés comme le sulfure d'hydrogène pour former de l'acide sulfurique et avec l'azote composés pour former de l'acide nitrique. Ces acides ont des niveaux de pH beaucoup plus bas que l'acide carbonique.
Les combustibles fossiles brûlants dans les automobiles, les camions, les usines et les centrales électriques libèrent du soufre et de l'azote dans l'atmosphère, tout comme les volcans et les incendies de forêt. Contrairement aux éruptions volcaniques et aux incendies de forêt, cependant, ces sources de pollution atmosphérique se poursuivent sur de longues périodes.
Ces panaches de pollution atmosphérique peuvent parcourir de longues distances. Les effets de la pollution atmosphérique sur les matériaux et les structures vont de la saleté et des taches de surface à la corrosion des matériaux.
Effets des pluies acides sur les bâtiments et les monuments
Les matériaux naturels courants utilisés pour les bâtiments et les monuments comprennent le grès, calcaire, marbre et granit.
Les pluies acides corrodent tous ces matériaux dans une certaine mesure et accélèrent la décomposition naturelle. Le calcaire et le marbre se dissolvent dans les acides. Les particules de sable qui forment le grès sont souvent maintenues ensemble par du carbonate de calcium, qui se dissout dans l'acide.
Le granit, bien que beaucoup plus résistant à l'acide, peut encore être gravé et taché par les pluies acides et les polluants qu'il transporte. Le ciment réagit également aux pluies acides. Le ciment est du carbonate de calcium, qui se dissout dans l'acide. Les bâtiments en béton, les trottoirs et les œuvres d'art en ciment montrent les effets des pluies acides. De plus, les dalles de granit et d'autres matériaux décoratifs sont souvent maintenus en place avec du ciment Portland.
Les dommages causés par les pluies acides aux bâtiments en béton dans les villes fortement polluées comme Hangzhou, en Chine, peuvent être importants. Le cuivre, le bronze et d'autres métaux réagissent également avec les acides. La corrosion de la feuille de bronze sur le mémorial d'Ulysse S. Grant, par exemple, se manifeste par des stries vertes le long du piédestal. Le cuivre dissous dans le bronze a lavé la base et s'est oxydé en taches vertes.
Monuments affectés par les pluies acides
L'effet des pluies acides sur les structures du Taj Mahal est un exemple de l'impact des pluies acides sur les bâtiments. La pollution atmosphérique d'une raffinerie locale a provoqué la formation de pluies acides, tournant le marbre blanc au jaune.
Bien que certains aient soutenu que le jaunissement est naturel ou provoqué par des supports en fer dans le marbre, les tribunaux locaux ont convenu la pollution a touché le Taj Mahal. En réponse, le gouvernement indien a établi des contrôles locaux stricts des émissions pour aider à protéger le Taj Mahal.
Le Mémorial Thomas Jefferson à Washington, D.C., est l'un des nombreux monuments touchés par les pluies acides. La calcite dissolvante libère les minéraux silicatés contenus dans le marbre. La perte de matériau a suffisamment affaibli la structure et des sangles de renforcement ont été ajoutées lors de la restauration de 2004. De plus, une croûte noire laissée par la saleté prise dans le marbre gravé doit être délicatement emportée.
De nombreuses sculptures aux États-Unis et en Europe sont sculptées dans du marbre ou du calcaire. Lorsque la pluie d'acide sulfurique frappe ces statues, la réaction de l'acide sulfurique avec le carbonate de calcium donne du sulfate de calcium et de l'acide carbonique. L'acide carbonique se décompose encore en eau et en dioxyde de carbone. Le sulfate de calcium est soluble dans l'eau, donc se lave loin de la statue ou de la sculpture.
Malheureusement, en raison des pluies acides, les détails de la statue disparaissent alors que la pierre se lave littéralement.
