ماذا يعرف المهندسون المعماريون عن تكوين البلاك والزنجار على النحاس والمباني وتأثيرها على مياه الصرف الصحي لمياه الأمطار والبيئة؟ يسأل المهندس المعماري كريس هودسون ، مراسل www.copperconcept.org ، خبيرًا رئيسيًا للحصول على إجابات مباشرة.
لمدة 15 عامًا ، شارك البروفيسور إنجري أودنيوال واليندر (IOW) في أبحاث ميدانية ومختبرية واسعة النطاق حول التآكل وانجراف المعادن من الأسطح والواجهات النحاسية التي أجرتها كلية الأسطح والتآكل ، المعهد الملكي للتكنولوجيا ، ستوكهولم.
كريس هودسون (CH): ماذا يحدث عندما يتحول النحاس إلى اللون البني ثم الأخضر عند ملامسته للغلاف الجوي؟
Inegra Onewall Wallinder (IOW): تتأكسد جميع المعادن ما عدا أثمنها مثل الذهب والبلاتين وتتآكل بدرجات متفاوتة عندما تكون في الهواء الطلق. يمكننا أن نرى هذا في شكل صدأ على الفولاذ ورواسب بيضاء على الفولاذ المجلفن. ومع ذلك ، فإن أكسدة المعادن أو السبائك مثل التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. عند تعرضه للهواء الجوي ، يشكل النحاس أكسيد النحاس (الكوبريت) ، والذي يتحول تدريجياً إلى لون أسود بني داكن. ثم ترسم العديد من كبريتات النحاس الأساسية وكلوريدات السطح باللون الأخضر. تعتمد تركيبة الباتينا على الظروف الجوية ، ولا سيما تركيز ثاني أكسيد الكبريت وكلوريد الصوديوم هما عاملان حاسمان. في البيئة البحرية ، يؤدي تكوين كلوريد النحاس الأساسي إلى جعل الأسطح أكثر زرقة. على الرغم من هذه الأسطح الخضراء / الزرقاء ، تظل الطبقة الداخلية في الغالب من الكوبريت الأسود والبني. في حالة عدم وجود تلوث في الهواء وبعيدًا عن الساحل ، يمكن أن يحتفظ البلاك بلونه البني.
CH: كيف تؤثر البلاك على تآكل سطح النحاس؟
IOW: يلتصق الطلاء بإحكام على السطح ويعمل كحاجز فعال ، مما يقلل بشكل كبير من تآكل الطبقة النحاسية الأساسية. إذا تشكلت اللوحة على مدى 100 عام ، فلن يتأكسد المعدن الموجود أدناه. لكن هذه القاعدة لا تنطبق في حالة المنتجات سريعة التآكل مثل أملاح النحاس ، إن وجدت.
CH: لماذا لا تذوب البلاك بسرعة وتغسل السطح مثل الأملاح القابلة للذوبان في الماء؟
IOW: أولاً ، مركبات النحاس الأساسية المتكونة في رواسب النحاس لها تركيبة كيميائية مختلفة تمامًا عن أملاح النحاس القابلة للذوبان في الماء. ثانيًا ، المركبات الأساسية هي جزء من البلاك ، وتتكون أساسًا من الكوبريت. ثالثًا ، إن وجود طبقة رقيقة ، جنبًا إلى جنب مع فترات الجفاف والرطوبة المتكررة التي تؤثر على عوامل الظروف الجوية ، يسمح للنحاس المذاب جزئيًا المنطلق من تكوين اللويحة أن يستقر جزئيًا أثناء دورات التجفيف. تختلف هذه الظروف اختلافًا كبيرًا عن الظروف المختبرية للغطس بالجملة ، عندما لا توجد فترات تجفيف ويكون للنحاس المذاب قدرة محدودة على إعادة الترسيب.
CH: إذن هل تغسل مياه الأمطار أي مادة من سطح النحاس؟
IOW: يتم غسل بعض المواد من على سطح جميع المعادن. ولكن فقط من خلال تفاعل مياه الأمطار مع الأسطح يمكن أن تذوب كمية معينة من النحاس المنطلق.يعتمد هذا ، من حيث المبدأ ، على خصائص المطر (الشدة ، وكمية المياه ، والمدة ، والحموضة) واتجاهات الرياح السائدة ، إلى جانب عوامل مثل هندسة المبنى ، واتجاهه ، وانحداره ، وتظليله. وبالتالي ، فإن كمية المواد التي يتم إطلاقها في الماء هي نسبة صغيرة جدًا من البلاك ، ومعظم المنتجات المعزولة ضعيفة الذوبان في الماء.
كريس: ماذا يحدث للنحاس الذي تم غسله بعيدًا عن المبنى؟
IOW: تم التأكيد على أن المواد المختلفة الموجودة بالقرب من المبنى - بما في ذلك التربة والخرسانة والحجر الجيري - تمتص النحاس المنطلق بشكل فعال. كما أن التفاعل مع هذه الأسطح يقلل بشكل كبير من التراكم الأحيائي للنحاس. وبالتالي ، سيتم حبس النحاس المنطلق بواسطة السطح الموجود بالفعل في نظام الصرف: تم تأكيد فعالية الأنابيب الخرسانية والحديد الزهر. في الواقع ، أكثر من 98٪ من إجمالي النحاس المنطلق في مياه الصرف على الأسطح الخرسانية مرتبط في حدود 20 مترًا من التفاعل. اعتمدت بعض البلدان بالفعل تقنيات صرف مستدامة ، بما في ذلك الملابس الماصة للطرق ، والمصارف أو الخنادق ، والآبار المقلوبة أو خزانات الترسيب ، وأراضي الصرف - بدلاً من جريان الأنابيب في الجداول والأنهار. هنا ، أظهرت الدراسات نسبة عالية من احتباس النحاس في المراحل المبكرة عند استخدام هذه التقنيات. بإيجاز ، يمكننا القول أنه في عملية ربط المادة العضوية ، وامتصاص الجسيمات والرواسب ، يظل النحاس المنفصل في الحالة المعدنية كجزء من التجمع الطبيعي للنحاس في الأرض ، واستمرار الدورة الطبيعية للإطلاق / التمعدن.
كريس: هل هناك حالات يحتاج فيها المهندسون المعماريون إلى إيلاء اهتمام وثيق لتصريف المباني النحاسية؟
IOW: حسنًا ، إذا كنت قد صممت سقفًا نحاسيًا كبيرًا يتدفق مباشرة إلى بحيرة بها كائنات مائية حساسة ، دون أي تفاعل مسبق مع المواد العضوية أو الأسطح المختلفة ، فيجب عليك طلب المشورة. يمكن الحصول على الكثير من المساعدة والمشورة من معهد النحاس الأوروبي ، بما في ذلك أدوات تقييم المشروع.
كريس: لماذا لا يزال لدى بعض البلدان مخاوف بشأن النحاس في مياه الصرف الصحي؟
IOW: يتم إجراء معظم دراسات السمية البيئية على أملاح قابلة للذوبان في الماء بسهولة لتقييم الآثار الضارة على الكائنات المائية ، بما في ذلك المعادن في شكلها الأيوني. ليس لديهم علاقة تذكر بالوضع الفعلي لمبنى مكسو بالنحاس معرض للطقس ، كما ناقشنا سابقًا. تختلف أيضًا الظروف الفعلية لنظام الصرف ، وهندسة المناظر الطبيعية الوعرة وبيئة المبنى اختلافًا كبيرًا عن ظروف اختبارات السمية البيئية باستخدام أملاح النحاس ، حيث يكون كل النحاس في شكل كيميائي يمكن استيعابه بيولوجيًا. لذلك ، يجب الآن تصحيح القواعد والتشريعات الخاطئة مع مراعاة الوضع البيئي الحقيقي ، لا سيما مع مراعاة التأثير على طبيعة النحاس.
نُشر في "منتدى النحاس المعماري" رقم 31 لعام 2011. وعلى www.copperconcept.org
بقلم كريس هودسون
