13.1.2 Csapadék Észak-Amerika felett
A 13-1. ábra az Észak-Amerika felett mért csapadék átlagos pH-értékeit mutatja. 5-nél kisebb pH-értékek figyelhetők meg a keleti felén. Ennek a savasságnak a formáját a csapadék ionösszetételének vizsgálatával határozhatjuk meg; két tipikus helyszín adatai láthatók a Lásd: Median concentrations of ion (meq l-1) in precipitation at two typical sites in the United States… Bármely csapadékminta esetében az anionok literenkénti töltésegyenértékben mért koncentrációinak összegének meg kell egyeznie a kationok koncentrációinak összegével, mivel az ionok semleges molekulák disszociációjából származnak. Ez a töltésegyenleg nagyjából teljesül a következő táblázat adatai esetében: Ionok mediánkoncentrációja (meq l-1) csapadékban két tipikus helyszínen az Egyesült Államokban; pontos egyensúly nem várható, mivel a táblázatban szereplő koncentrációk sok minta mediánjaként vannak megadva.
Tekintsük a New York-i helyszínre vonatkozó adatokat a Lásd: Ionok medián koncentrációi (meq l-1) a csapadékban két tipikus helyszínen az Egyesült Államokban. A pH mediánja ezen a helyszínen 4,34, ami az Egyesült Államok északkeleti részén jellemző savas esőre. A H+ ion a domináns kation, amelyet az SO42- és NO3-, mint domináns anionok nagyrészt egyensúlyban tartanak. Arra a következtetésre jutottunk, hogy a H2SO4 és a HNO3 a csapadék savasságának meghatározó tényezői. Mindkettő erős sav, amelyek vízben kvantitatív módon disszociálnak, és H+-t szabadítanak fel:
(R5)
(R6)
13-1. ábra Átlagos pH és SO42-, NO3- és NH4+ koncentráció (meq l-1) a csapadékban Észak-Amerika felett az 1970-es években.
- Az ionok medián koncentrációi (meq l-1) a csapadékban két tipikus helyszínen az Egyesült Államokban.
|
Ion |
vidéki New York állam |
délnyugat Minnesota |
|
|---|---|---|---|
|
SO42- |
|||
|
NO3- |
|||
|
Cl- |
|||
|
HCO3- |
|||
|
ÖSSZES ANIONOK |
|||
|
H+ (pH) |
46 (4.34) |
0.5 (6.31) |
|
|
NH4+ |
|||
|
. Ca2+ |
|||
|
Mg2+ |
|||
|
K+ |
|||
|
Na+ |
|||
|
SUMKÁCIÓK |
Mint a 13. ábrán látható-.1, az SO42- és NO3- koncentrációk az Egyesült Államokban több mint elegendőek a helyi H+ koncentrációk kiegyenlítéséhez. Általánosabban, az eső összetételének elemzései a világ minden ipari régiójában azt mutatják, hogy a H2SO4 és a HNO3 a savas eső fő összetevői.
Tekintsük most a délnyugat-minnesotai helyszín adatait a Lásd: Az ionok medián koncentrációja (meq l-1) a csapadékban két tipikus helyszínen az Egyesült Államokban. Az SO42- és NO3- koncentrációi hasonlóak a New York-i helyszínéihez, ami a H2SO4 és HNO3 hasonló bevitelére utal. A H+ koncentráció azonban két nagyságrenddel kisebb; a pH közel semleges. Biztosan vannak bázisok, amelyek semlegesítik a savasságot. E bázisok azonosítása érdekében megvizsgáljuk, hogy milyen kationok találhatóak az Egyesült Államok két tipikus helyszínének csapadékában Az ionok medián koncentrációja (meq l-1) a csapadékban. helyettesítik az eredetileg a HNO3 és a H2SO4 disszociációjából származó H+-t. A fő kationok az NH4+, Ca2+ és Na+, ami az ammónia (NH3) és a lúgos talajpor ( CaCO3, Na2CO3) légköri jelenlétére utal. Az esővízben oldott ammónia elszívja a H+-t:
(R7)Az (R7) egyensúlyi állandója K = / = 1,6×109 M, így/ = 1 pH = 9,2 esetén. Az esőben előforduló pH-értékeknél az NH3 erős bázisként viselkedik; kvantitatív módon elszívja a H+ ionokat, és az NH4+ a H+-t helyettesítő kationként jelenik meg. A H+ semlegesítése az oldott talajpor által hasonlóan megy végbe: