AMD: n perusasiat

puskurointi … aika lyhyt, ei liian tekninen versio.
puro puskuroituu, kun se pystyy vastustamaan pH: n muutoksia vaikkapa happaman kaivoveden lisäämisen vuoksi. Puron puskurointikyky kasvaa, kun siihen liukenee kalkkikiveä (tai vastaavaa mineraalia). Kalkkikiveen lisätään karbonaatti-ja bikarbonaatti-ioneja, joilla on kyky neutraloida happoa. Puskuroidun virran pH pysyy lähellä neutraalia (7). Mitä enemmän liuennutta kalkkikiveä, sitä parempi puskurointikyky. On todella hyvä, että on vahvasti puskuroitu virta. Sen avulla virta voi ottaa ympäristöhaittoja tuhoamatta vesieliöitä. Puskurointi tekee vesijärjestelmästä vankemman. Puskurivirralla on todennäköisesti korkea emäksisyys.

puskurointi teknisesti kaltevammalle

puskuriliuokselle on sellainen, joka kestää pH: n muutoksen, kun siihen lisätään vetyioneja (H+) tai hydroksidi-ioneja (OH -). Puskuroimattoman veden pH muuttuu voimakkaasti lisäämällä siihen happoa tai emästä. Puhdas vesi on esimerkki. Luonnossa terveimpien, biologisesti monimuotoisimpien purojen ja vesistöjen pH on lähellä 7: ää (neutraalia), eivätkä ne vaihtele kuin pH-yksikön verran. Kyky vastustaa pH: n muutoksia syntyy lisäämällä tiettyjä kemikaaleja, jotka voivat kuluttaa vetyioneja (H+) tai hydroksidi-ioneja (OH -).

AMD: n kysymyksissä on syytä olla huolissaan pH: n hyökkäyksistä vain happopuolelta, eli pyriittireaktioiden ei-toivotusta happamuuden lisäämisestä h+: n muodossa. H+ – ionien määrän lisääntyminen liuoksessa alentaa puskuroimattoman liuoksen pH: ta, joskus rajusti. Jos vedessä on kuitenkin kemiallista lajia, joka voi kuluttaa tai sitoa H+ – ioneja, voidaan välttää rajuja pH-arvon muutoksia. Tämä on puskurin tehtävä.

ylivoimaisesti tärkein luonnon vesistöjen puskuri on karbonaattijärjestelmä (CO32 -). Täällä esiintyy erilaisia kemiallisia lajeja ja reaktioita, jotka ovat hyvin vuorovaikutteisia. Kemikaalien lähde on ilmakehästä peräisin oleva hiilidioksidi ja maan mineraaleja sisältävä karbonaatti, joista kalkkikivi on yleisin. Niille, jotka eivät ole kiinnostuneita yksityiskohdista, tässä on lyhyt kuvaus. Jos riittävä kalkkikivi (CaCO3)on liuennut virtaan, se sisältää riittävästi karbonaatti – (CO32 -) ja bikarbonaatti – (HCO3 -) ioneja, jotka puolestaan kykenevät kuluttamaan vetyioneja ja säilyttämään melko tasaisen ja lähes neutraalin pH: n. tämä karbonaattipohjainen puskuri suojaa virtaa liian alhaiselta pH: lta ja voi lieventää AMD: n haittavaikutuksia. Jos virtaan kuitenkin tulee enemmän H+ – ioneja kuin karbonaatti-ja bikarbonaatti-ioneja niiden vastapainoksi, puskuri hukkuu eikä ole enää tehokas. Vesi, joka on onneksi ollut kosketuksissa kalkkikiveen, saa jonkin verran suojaa (happamuudelta muutenkin) AMD: ltä.

kaikkien happamuutta (H+) kuluttavien hydroksidi -, karbonaatti-ja bikarbonaattipitoisuuksien summa tunnetaan emäksisyytenä. Emäksisyys on kyky kuluttaa tai neutraloida happamuutta.

emäksisyys = + 2 + –

kalkkikiven primaarimekanismi liukenemassa happamuuden (H+) läsnä ollessa on seuraava

CaCO3 (s) + H+ (aq) à Ca2+(aq) + HCO3-(aq)

muodostaen emäksisyyden bikarbonaatin (HCO3 -) muodossa. Kun bikarbonaatti on vallitseva karbonaattilaji, veden pH on lähellä 7: ää. Termiä bikarbonaattialkaliniteetti käytetään usein.

The other acid consuming reactions of the carbonate system are

CO32-(aq)+ H+ (aq) HCO3-(aq) (carbonate to bicarbonate)

HCO3-(aq)+ H+ (aq) H2CO3(aq) (bicarbonate to carbonic acid)

OH-(aq)+ H+ (aq) H2O (hydroxide to water)

Note that carbonate can effectively consume 2 hydrogen ions (in 2 steps), and is why 2 is a factor in the alkalinity equation.

huomaa myös, että kaikki nämä kemialliset yhtälöt voivat tapahtua kumpaan suuntaan tahansa (käännettävissä). Kaikkien kemiallisten lajien kesken syntyy näin monimutkainen tasapaino, joka on viime kädessä vastuussa syntyvästä pH: sta. laskelmat ovat kuitenkin melko työläitä ja ne on parasta jättää aiheen tarkempaan käsittelyyn.

virtoihin viitattaessa termejä puskuroiva ja alkaliniteetti käytetään usein keskenään.

kalkkikiven alkaliniteetti voi esiintyä luontaisesti, jos vesi kulkee kalkkikiveä sisältävien geologisten kerrostumien läpi. AMD, jolla on ollut onni saada riittävä alkaliniteetti, on yleensä helpoin hoitaa. Toisaalta, jos AMD: tä ei ole puskuroitu luonnollisesti, yhteishoitostrategiana on lisätä kalkkikiveen emäksisyyttä suunnittelemalla.

Katso St. Vincent Collegen Ympäristökasvatuskeskuksen moduuli onpH/Alkalinity/Acidicity / Buffering.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.