13.1.2 北アメリカの降水量
図13-1に北アメリカの降水量の平均pH値を示す。 東半分でpH5以下が観測される。 この酸性がどのようなものであるかは、降水のイオン組成を調べることで判断できる。代表的な2地点のデータは、米国の代表的な2地点における降水中のイオン濃度（meq l-1）の中央値を参照。 どのような降水サンプルでも、1リットルあたりの電荷当量単位で測定した陰イオン濃度の合計は、陽イオン濃度の合計と等しくなければなりません。 この電荷のバランスは、「米国の2つの典型的な地点における降水中のイオン濃度（meq l-1）の中央値」のデータでおおよそ満たされている。
「アメリカの2つの典型的な地点における降水中のイオン濃度(meq l-1)の中央値」を参照して、ニューヨークの地点のデータを考えてみましょう。 その地点のpHの中央値は4.34で、米国北東部の酸性雨の典型的なものである。 H+イオンが主要な陽イオンであり、主要な陰イオンであるSO42-とNO3-によって大きくバランスが取れている。 我々は、H2SO4とHNO3が降水の酸性度に大きく寄与していると結論づけた。 どちらも強酸であり、水中で定量的に解離してH+を放出する：
(R5)
(R6)
図 13-1 1970年代の北アメリカの平均pHと降水中のSO42-, NO3-, NH4+ 濃度 (meq l-1)：H2SO4, NH4-, NO3-, NH4+ 濃度 (単位：meq l-1)
- 米国の代表的な2地点における降水中のイオン濃度(meq l-1)の中央値。
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イオン |
田舎 ニューヨーク州 |
南西 ミネソタ |
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SO42-を観測。 |
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no3-。 |
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Cl- |
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HCO3- |
HCO3- |
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SUM ANIONS |
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H+ (pH) |
46 (4.0) (pH) |
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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 |
Figure 13-に示すように、Na+
ここで、「米国の2つの典型的なサイトにおける降水中のイオン濃度（meq l-1）の中央値」を参照して、南西ミネソタサイトのデータを考えてみましょう。 SO42-とNO3-の濃度はニューヨークのサイトと同等であり、H2SO4とHNO3が同様に投入されていることを示している。 しかし、H+の濃度は2桁少なく、pHは中性に近い。 酸を中和する塩基が存在するのだろう。 この塩基を特定するために、アメリカの代表的な2地点の降水中のイオン濃度（meq l-1）の中央値を参照して、HNO3とH2SO4の解離によって供給されるH+をどのように置き換えるかを検討しました。 主な陽イオンはNH4+、Ca2+、Na+で、大気中にアンモニア（NH3）とアルカリ性土壌粉塵（CaCO3、Na2CO3）が存在することを示しています。 雨水中のアンモニアはH+を消去する：
(R7)(R7) の平衡定数はK = / = 1.6×109 Mなので、pH = 9.2 では/ = 1となる。 雨の中で見られる pH 値では, NH3 は強塩基として振る舞い, H+ イオンを定量的に捕捉し, NH4+ が H+ に代わる陽イオンとして出現する. 溶存する土壌粉塵による H+ の中和も同様に進行する:
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