水的pH值影响因素全解析：自然与人为因素如何改变水体酸碱度？

水的pH值影响因素全解析：自然与人为因素如何改变水体酸碱度？

水的pH值是衡量水体酸碱度的重要指标，其值在0-14之间，7为中性，小于7为酸性，大于7为碱性。水的pH值受到多种自然和人为因素的影响，这些因素可以导致水体的酸碱度发生显著变化。

二氧化碳与pH值

二氧化碳是影响水体pH值的常见因素。在自然环境中，光合作用、呼吸作用和分解作用都会影响水体中的二氧化碳水平，进而引起pH值的波动。这种变化的程度取决于水体的碱度，通常会有明显的昼夜变化。在呼吸和分解作用旺盛的水域，这种影响更为明显。

二氧化碳在水中的溶解过程可以表示为：
CO2 + H2O <=> H2CO3
然后，H2CO3会进一步分解产生氢离子：
H2CO3 <=> HCO3 – + H +
HCO3 – <=> CO3 2- + H +

释放的氢离子会降低水的pH值。但是，这个反应可以根据当前的pH值在两个方向上进行，起到一定的缓冲作用。在较高pH值条件下，碳酸氢盐系统会向左移动，吸收自由的氢离子。

随着全球二氧化碳含量的增加，水中溶解的二氧化碳量也在增加，这会导致H2CO3的增加，从而降低水的pH值。这种影响在海洋pH值的研究中表现得尤为明显。

大气中的二氧化碳还会降低降水的pH值。未受污染的雨水pH值约为5.65，尽管是酸性的，但并不被认为是酸雨。酸雨的定义是pH值低于5.0。这个数值是基于标准大气中二氧化碳浓度（约0.0355%）计算得出的。

天然因素对pH值的影响

碳酸盐矿物和石灰石是能够缓冲水体pH值变化的重要物质。碳酸钙（CaCO3）和其他碳酸氢盐可以与氢离子或氢氧根离子结合，从而调节水体的pH值。当土壤中含有碳酸盐矿物时，水体的缓冲能力（碱度）会增强，即使添加酸或碱，水的pH值也倾向于保持在中性附近。除此之外的其他碳酸盐物质可以使中性水略微偏碱性。

石灰石采石场的pH值较高，就是由于石材中的碳酸盐物质的作用。未受污染的雨水呈弱酸性（pH值为5.6）。雨水的pH值还可能因火山灰、湿地中减少硫酸盐的细菌、野火产生的空气颗粒甚至闪电等因素而降低。如果雨水落在缓冲能力较差的水源上，通过径流作用会降低附近水体的pH值。

松针或冷杉针的分解也会使土壤酸化，进而降低流经土壤的水的pH值。强烈的光合作用会去除水中的二氧化碳，从而提高水的pH值，但这种变化通常是昼夜性的。

人为因素对pH值的影响

人为因素对水体pH值的影响主要与污染有关。酸雨是人类活动影响水体pH值的典型例子。pH值小于5.0的降水被称为酸雨。这种降水主要是由于水与氮氧化物、硫氧化物等酸性化合物反应，进一步降低了原本微酸性的pH值。这些排放物主要来源于采矿和冶炼作业，以及化石燃料的燃烧（如燃煤和汽车尾气）。

点源污染是导致水体pH值变化的常见原因，具体影响取决于所涉及的化学物质。农业径流、废水排放和工业排放都可能改变水体的pH值。采矿作业（尤其是煤炭开采）如果周围土壤缓冲能力不足，会产生酸性径流和酸性地下水渗流。含有清洁剂和肥皂基产品的废水排放则可能导致水体过度碱化。