13.1.2 Srážky nad Severní Amerikou
Na obrázku 13-1 jsou uvedeny průměrné hodnoty pH srážek naměřené nad Severní Amerikou. pH menší než 5 je pozorováno ve východní polovině. Formu této kyselosti můžeme určit zkoumáním iontového složení srážek; údaje pro dvě typické lokality jsou uvedeny v Viz Medián koncentrací iontů (meq l-1) ve srážkách na dvou typických lokalitách ve Spojených státech. U každého vzorku srážek se součet koncentrací aniontů měřený v jednotkách nábojových ekvivalentů na litr musí rovnat součtu koncentrací kationtů, protože ionty vznikly disociací neutrálních molekul. Tato nábojová rovnováha je zhruba splněna pro údaje v viz Medián koncentrací iontů (meq l-1) ve srážkách na dvou typických místech ve Spojených státech; přesnou rovnováhu nelze očekávat, protože koncentrace v tabulce jsou uvedeny jako mediány pro mnoho vzorků.
Uvažujme údaje pro lokalitu New York v viz Medián koncentrací iontů (meq l-1) ve srážkách na dvou typických lokalitách ve Spojených státech amerických. Medián pH v této lokalitě je 4,34, což je typické pro kyselé deště na severovýchodě Spojených států. Iont H+ je dominantním kationtem a je do značné míry vyvážen SO42- a NO3-, které jsou dominantními anionty. Došli jsme k závěru, že H2SO4 a HNO3 se dominantně podílejí na kyselosti srážek. Obě jsou to silné kyseliny, které ve vodě kvantitativně disociují a uvolňují H+:
(R5)
(R6)
Obrázek 13-1 Průměrné pH a koncentrace SO42-, NO3- a NH4+ (meq l-1) ve srážkách nad Severní Amerikou během 70. let 20. století.
- Medián koncentrací iontů (meq l-1) ve srážkách na dvou typických místech ve Spojených státech.
|
Ionty |
venkovské stát New York |
jihozápadní Minnesota |
|
|---|---|---|---|
|
SO42-. |
|||
|
NO3- |
|||
|
Cl- |
|||
|
HCO3- |
|||
|
SUMA ANIONŮ |
|||
|
H+ (pH) |
46 (4.34) |
0.5 (6.31) |
|
|
NH4+ |
|||
|
Ca2+ |
|||
|
Mg2+ |
|||
|
K+ |
|||
|
Na+ |
|||
|
SUMA KATIONTŮ |
Jak ukazuje obrázek 13-1, koncentrace SO42- a NO3- v celých Spojených státech jsou více než dostatečné k vyrovnání místních koncentrací H+. Obecněji řečeno, analýzy složení deště ve všech průmyslových oblastech světa ukazují, že H2SO4 a HNO3 jsou hlavními složkami kyselého deště.
Uvažujme nyní údaje pro jihozápadní Minnesotu v viz Medián koncentrací iontů (meq l-1) ve srážkách na dvou typických místech ve Spojených státech. Koncentrace SO42- a NO3- jsou srovnatelné s koncentracemi na lokalitě v New Yorku, což svědčí o podobných vstupech H2SO4 a HNO3. Koncentrace H+ je však o dva řády nižší; pH se blíží neutrálnímu. Kyselost musí být neutralizována zásadami. Abychom tyto zásady identifikovali, zkoumáme, které kationty v viz Medián koncentrací iontů (meq l-1) ve srážkách na dvou typických lokalitách ve Spojených státech. nahrazují H+ původně dodávaný disociací HNO3 a H2SO4. Hlavními kationty jsou NH4+, Ca2+ a Na+, což ukazuje na přítomnost amoniaku (NH3) a alkalického půdního prachu ( CaCO3, Na2CO3) v atmosféře. Amoniak rozpuštěný v dešťové vodě odbourává H+:
(R7)Rovnovážná konstanta pro (R7) je K = / = 1,6×109 M, takže/ = 1 pro pH = 9,2. Při hodnotách pH zjištěných v dešti se NH3 chová jako silná zásada; kvantitativně vychytává ionty H+ a NH4+ se objevuje jako kationt nahrazující H+. Neutralizace H+ rozpuštěným půdním prachem probíhá podobně:
.