正常雨水的pH值计算公式及相关说明如下:
一、标准计算公式
正常雨水的pH值可通过以下公式计算: $$\text{pH} = \frac{273}{T \times 22.4} - 1.09$$
其中:
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$T$ 为温度(℃)
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该公式基于二氧化碳(CO₂)溶解于水的化学平衡: $$\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{H}_2\text{CO}_3 \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{HCO}_3^-$$
在25℃时,$K_a1 = 4.3 \times 10^{-7}$,$K_a2 = 6.3 \times 10^{-11}$,通过平衡常数计算得出pH约为5.6。
二、简化计算(常取值)
在常温下,通常直接取pH = 5.6作为标准值,因为空气中CO₂浓度变化对pH影响较小。
三、pH值范围
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正常雨水 :pH值通常在5.6至7之间波动,受温度和大气污染物影响较小。
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特殊天气影响 :扬沙天气等自然现象可能使pH值降至4.9~6.5。
四、酸雨判定标准
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酸雨 :pH值小于5.6,主要由人为排放的SO₂、NOₓ等酸性气体导致。
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轻度酸雨 :pH值在4.9~5.6之间。
五、补充说明
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实际测量值可能因溶解的污染物(如硫酸盐、硝酸盐)存在微小偏差,但5.6是理论计算值。
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若需更精确的pH值,需通过电导率仪等仪器直接测量氢离子浓度。
以上公式和标准为环境科学和化学领域通用,适用于解释正常雨水酸碱度的形成机制。