13.1.2 Précipitations sur l’Amérique du Nord
La figure 13-1 montre les valeurs moyennes de pH des précipitations mesurées sur l’Amérique du Nord. Des valeurs de pH inférieures à 5 sont observées sur la moitié orientale. Nous pouvons déterminer la forme de cette acidité en examinant la composition ionique des précipitations ; les données de deux sites typiques sont présentées dans Voir Concentrations médianes d’ions (meq l-1) dans les précipitations de deux sites typiques des États-Unis…. Pour tout échantillon de précipitation, la somme des concentrations d’anions mesurées en unités d’équivalents de charge par litre doit être égale à la somme des concentrations de cations, puisque les ions proviennent de la dissociation de molécules neutres. Cet équilibre de charge est à peu près satisfait pour les données de Voir Concentrations médianes d’ions (meq l-1) dans les précipitations à deux sites typiques des États-Unis ; un équilibre exact ne serait pas attendu parce que les concentrations dans le tableau sont données comme des médianes sur de nombreux échantillons.
Considérons les données pour le site de New York dans Voir Concentrations médianes d’ions (meq l-1) dans les précipitations à deux sites typiques des États-Unis…. Le pH médian sur ce site est de 4,34, ce qui est typique des pluies acides du nord-est des États-Unis. L’ion H+ est le cation dominant et est largement équilibré par SO42- et NO3-, qui sont les anions dominants. Nous concluons que H2SO4 et HNO3 sont les principaux contributeurs à l’acidité des précipitations. Les deux sont des acides forts qui se dissocient quantitativement dans l’eau pour libérer H+:
(R5)
(R6)
Figure 13-1 pH moyen et concentrations de SO42-, NO3-, et NH4+ (meq l-1) dans les précipitations sur l’Amérique du Nord pendant les années 1970.
- Concentrations médianes d’ions (meq l-1) dans les précipitations sur deux sites typiques des États-Unis.
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Ion |
rural État de New York |
sud-ouest Minnesota |
|---|---|---|
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SO42-. |
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NO3- |
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Cl- |
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HCO3- |
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SOMME DES ANIONS |
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H+ (pH) |
46 (4.34) |
0.5 (6.31) |
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NH4+ |
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. Ca2+ |
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Mg2+ |
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K+ |
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Na+ |
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SUM CATIONS |
Comme le montre la Figure 13-1, Les concentrations de SO42- et de NO3- dans l’ensemble des États-Unis sont plus que suffisantes pour équilibrer les concentrations locales de H+. Plus généralement, les analyses de la composition des pluies dans toutes les régions industrielles du monde démontrent que H2SO4 et HNO3 sont les principaux composants des pluies acides.
Considérons maintenant les données pour le site du sud-ouest du Minnesota dans Voir Concentrations médianes d’ions (meq l-1) dans les précipitations à deux sites typiques des États-Unis…. Les concentrations de SO42- et de NO3- sont comparables à celles du site de New York, ce qui indique des apports similaires de H2SO4 et de HNO3. Cependant, la concentration en H+ est inférieure de deux ordres de grandeur ; le pH est proche de la neutralité. Il doit y avoir des bases qui neutralisent l’acidité. Pour identifier ces bases, nous examinons quels cations dans les précipitations remplacent le H+ initialement fourni par la dissociation de HNO3 et H2SO4. Les principaux cations sont NH4+, Ca2+ et Na+, ce qui indique la présence dans l’atmosphère d’ammoniac (NH3) et de poussière de sol alcalin ( CaCO3, Na2CO3). L’ammoniac dissous dans l’eau de pluie élimine H+:
(R7)La constante d’équilibre pour (R7) est K = / = 1,6×109 M, de sorte que/ = 1 pour un pH = 9,2. Aux valeurs de pH trouvées dans la pluie, NH3 se comporte comme une base forte ; il élimine les ions H+ de manière quantitative et NH4+ apparaît comme le cation remplaçant H+. La neutralisation de H+ par les poussières de sol dissoutes se déroule de manière similaire :
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