대기환경기사 산성비의 영향과 피해 — 토양 산성화·건물 부식·인체

토양에서는 영양분이 빠져나간다. 산성비의 수소이온이 토양 입자에 붙어 있던 교환성 염기(칼륨·나트륨·마그네슘·칼슘)를 밀어내 용탈시키고, 그 자리에 수소이온과 알루미늄이온(Al³⁺)이 흡착된다. 용출된 알루미늄이온은 식물 뿌리의 성장을 방해한다. 그래서 산성비는 토양의 영양분을 빼앗는 쪽으로 작용한다. 토양이 염기를 흡수하고 수소이온을 내보낸다고 적으면 방향이 정반대이다.

건물과 구조물도 피해를 입는다. 대리석과 시멘트의 주성분인 탄산칼슘은 산과 만나면 녹아 버리므로, 강한 산성을 띤 빗물이 닿으면 부식되어 재산상 손실이 생긴다. 이 부식에 가장 큰 몫을 하는 물질은 이산화황(SO2)이다. 대기 중에서 산화되어 황산이 되기 때문이다. 오존은 산화제일 뿐 주된 부식 원인이 아니고, 질소는 불활성 기체이며 총부유먼지는 입자상 물질이라 직접적인 산성 물질이 되지 못한다.

산성강우에 녹아 있는 이온도 농도 순서가 있다. 대도시의 산성강우에서는 화석연료 연소로 나온 이산화황이 황산염(SO4²⁻)으로 변해 가장 높은 농도로 존재한다. 반대로 불소이온(F⁻)처럼 아주 미량으로 존재하는 성분도 있어, 가장 높은 농도와 가장 미량인 성분을 뒤바꾸어 적은 선지가 함정이다. 수소이온농도가 높은 산성비에서는 중화에 쓰이는 수산화이온(OH⁻)이 극히 적다.

질소산화물의 피해는 따로 정리한다. 대기 중에서 광화학 반응으로 오존을 만들고 휘발성 유기화합물과 함께 스모그를 형성한다. 이산화질소는 적갈색 기체로 가시광선을 흡수해 시정을 떨어뜨리고, 수분과 반응해 질산을 만들어 금속을 부식시킨다. 인체에는 호흡기 점막을 자극해 기침·천식·폐기능 저하를 일으키며, 위장 장애는 주된 영향이 아니다.

재료 피해는 섬유에서도 나타난다. 황산화물(SOx)은 섬유와 고무의 화학적 결합을 파괴해 인장강도를 크게 떨어뜨리는 주요 원인 물질로 다루어진다. 그래서 섬유의 인장강도를 가장 크게 낮추는 물질을 묻는 문항에서는 황산화물이 답이 된다.