13.1.2. Precipitații deasupra Americii de Nord
Figura 13-1 prezintă valorile medii ale pH-ului precipitațiilor măsurate deasupra Americii de Nord. Valori ale pH-ului mai mici de 5 sunt observate în jumătatea estică. Putem determina forma acestei acidități prin examinarea compoziției ionice a precipitațiilor; datele pentru două situri tipice sunt prezentate în Vezi Concentrațiile mediane ale ionilor (meq l-1) în precipitații în două situri tipice din Statele Unite…. Pentru orice eșantion de precipitații, suma concentrațiilor de anioni măsurate în unități de echivalent de sarcină pe litru trebuie să fie egală cu suma concentrațiilor de cationi, deoarece ionii provin din disocierea moleculelor neutre. Acest echilibru de sarcină este aproximativ satisfăcut pentru datele din See Median concentrations of ions (meq l-1) in precipitation at two typical sites in the United States.; un echilibru exact nu ar fi de așteptat, deoarece concentrațiile din tabel sunt date ca mediane pe mai multe probe.
Să considerăm datele pentru situl din New York din See Median concentrations of ions (meq l-1) in precipitation at two typical sites in the United States…. pH-ul median la acel sit este de 4,34, tipic pentru ploile acide din nord-estul Statelor Unite. Ionul H+ este cationul dominant și este în mare parte echilibrat de SO42- și NO3-, care sunt anionii dominanți. Concluzionăm că H2SO4 și HNO3 sunt factorii dominanți care contribuie la aciditatea precipitațiilor. Ambii sunt acizi puternici care se disociază cantitativ în apă pentru a elibera H+:
(R5)
(R6)
Figura 13-1 pH-ul mediu și concentrațiile de SO42-, NO3- și NH4+ (meq l-1) în precipitațiile de deasupra Americii de Nord în anii 1970.
- Concentrațiile mediane ale ionilor (meq l-1) în precipitații la două situri tipice din Statele Unite.
|
Ion |
rural Statul New York |
sud-vest Minnesota |
||
|---|---|---|---|---|
|
SO42-. |
||||
|
NO3-. |
||||
|
Cl- |
||||
|
HCO3- |
||||
|
SUMĂ ANIONI |
||||
|
H+ (pH) |
46 (4.34) |
0.5 (6.31) |
||
|
NH4+ |
||||
|
. Ca2+ |
||||
|
Mg2+ |
||||
|
K+ |
||||
|
Na+ |
||||
|
CAȚIUNI SUMARE |
După cum se arată în figura 13-.1, concentrațiile de SO42- și NO3- pe întreg teritoriul Statelor Unite sunt mai mult decât suficiente pentru a echilibra concentrațiile locale de H+. Mai general, analizele compoziției ploilor din toate regiunile industriale ale lumii demonstrează că H2SO4 și HNO3 sunt principalele componente ale ploilor acide.
Să luăm acum în considerare datele pentru situl din sud-vestul statului Minnesota din Vezi Concentrațiile mediane ale ionilor (meq l-1) în precipitații în două situri tipice din Statele Unite ale Americii. Concentrațiile de SO42- și NO3- sunt comparabile cu cele de la situl din New York, ceea ce indică aporturi similare de H2SO4 și HNO3. Cu toate acestea, concentrația de H+ este cu două ordine de mărime mai mică; pH-ul este aproape neutru. Trebuie să existe baze care să neutralizeze aciditatea. Pentru a identifica aceste baze, examinăm ce cationi din Vezi Concentrațiile mediane ale ionilor (meq l-1) în precipitațiile din două situri tipice din Statele Unite. înlocuiesc H+ furnizat inițial prin disocierea HNO3 și H2SO4. Principalii cationi sunt NH4+, Ca2+ și Na+, ceea ce indică prezența în atmosferă a amoniacului (NH3) și a prafului alcalin din sol ( CaCO3, Na2CO3). Amoniacul dizolvat în apa de ploaie absoarbe H+:
(R7)Constanta de echilibru pentru (R7) este K = / = 1,6×109 M, astfel încât/ = 1 pentru pH = 9,2. La valorile de pH întâlnite în ploaie, NH3 se comportă ca o bază puternică; el absoarbe cantitativ ionii H+ și NH4+ apare ca și cation care înlocuiește H+. Neutralizarea H+ de către praful de sol dizolvat se desfășoară în mod similar:
.