影響水的pH值的因素

有許多因素會影響水中的pH值,無論是天然的還是人造的。大多數自然變化是由于與周圍巖石(尤其是碳酸鹽形式)和其他物質的相互作用而發生的。pH值也會隨降水(尤其是酸雨)和廢水或采礦廢水的排放而波動13。此外,CO2濃度會影響pH值。

二氧化碳和pH

二氧化碳是水中酸的**常見原因。由于光合作用,呼吸作用和分解作用對CO2水平的影響,它們均會導致pH波動。這些變化的極端程度取決于水的堿度,但通常會有明顯的晝夜(每天)變化¹。在呼吸和分解率很高的水域中,這種影響更容易測量。

二氧化碳以溶解狀態(如氧氣)存在于水中,但它也可以與水反應生成碳酸:

CO2 + H2O <=> H2CO3

然后,H2CO3會失去一個或兩個氫離子:

H2CO3 <=> HCO3 – + H +…。HCO3 – <=> CO3 2- + H +

釋放的氫離子使水的pH降低。但是,該方程式可以根據當前的pH值在兩個方向上運行,并作為其自身的緩沖系統。在較高的pH值下,該碳酸氫鹽系統將向左移動,而CO3 2-將吸收自由的氫離子。

由于H2CO3的溶解常數低(亨利定律),該反應通常很少。但是,隨著**范圍內CO2含量的增加,溶解的CO2量也增加,該方程式將從左向右執行。這會增加H2CO3,從而降低pH。隨著時間的推移,這種影響在海洋pH研究中變得越來越明顯。

大氣中的二氧化碳會降低沉淀的pH值。

上面的等式也解釋了為什么雨水的pH值約為5.65 -1。當雨滴從空中掉落時,它們與大氣中的二氧化碳分子相互作用。這會在雨滴中產生H2CO3,使雨水的pH值降低¹?。pH值為5.65,盡管是酸性的,卻不認為是酸雨。假定標準大氣中的二氧化碳濃度為0.0355%-1,則自然,無污染的雨或雪的pH值預計將接近5.6。酸雨要求pH值低于5.0²¹。

5.65也是與空氣平衡且未與碳酸鹽材料或石灰石接觸的水的pH值。

天然pH值的影響

碳酸鹽材料和石灰石是可以緩沖水中pH值變化的兩個元素。碳酸鈣(CaCO3)和其他碳酸氫鹽可與氫或氫氧根離子結合以中和pH值。當土壤中存在碳酸鹽礦物時,水的緩沖能力(堿度)會增加,即使添加酸或堿,水的pH值也接近中性。除此之外的其他碳酸鹽材料可使中性水略帶堿性。

石灰石采石場
由于石材中的碳酸鹽物質,石灰石采石場的pH值較高。

如前所述,未污染的雨水呈弱酸性(pH值為5.6)。雨水的pH值也可能由于火山灰,濕地中減少硫酸鹽的細菌,野火引起的空氣傳播顆粒甚至閃電¹而降低。如果雨水落在緩沖性差的水源上,則會通過徑流降低附近水的pH值。

松針或冷杉針還可以分解土壤,從而降低土壤以及流經土壤的水的pH值。強烈的光合作用會去除水中的二氧化碳,從而增加水的pH值,盡管這種變化通常是晝夜的。

人造pH影響者

pH波動的人為原因通常與污染有關。酸雨是人類對水pH值影響的****例子之一。pH值小于5.0的任何形式的沉淀都稱為酸雨²。這種沉淀來自水與氮氧化物,硫氧化物和其他酸性化合物的反應,從而降低了已經微酸性的pH值。這些排放物通常來自采礦和冶煉作業或化石燃料燃燒(燃煤和汽車)¹?。極高的二氧化碳含量還可以進一步降低雨水的pH值。

點源污染是常見的原因,可以根據所涉及的化學物質增加或降低pH值。這些化學物質可能來自農業徑流,廢水排放或工業徑流。如果周圍土壤緩沖不良,則采礦作業(特別是煤炭)會產生酸性徑流和酸性地下水滲流。包含清潔劑和肥皂基產品的廢水排放會導致水源變得太堿性。

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