Hårdhetsvariation i grundvatten längs Badelundaåsen ... - Midvatten

+ 2 −2
{ Ca }{ CO }
3
SI = log
(2.7.1)
K
sp
där Ksp = {Ca +2 }{CO3 -2 } då jämviktsförhållanden råder.
2.8 JONBYTE
Jonbytesprocesser kan ha betydande inverkan på koncentration av Ca- och Mg-joner i
grundvatten. Jordpartiklarnas ytor är övervägande negativt laddade. Det orsakar
elektrostatisk adsorption av katjoner. Eftersom detta är en relativt svag typ av bindning
kan de ofta ersättas av andra katjoner, som har starkare laddning eller förekommer i
högre koncentration. Dessa joner kallas därför utbytbara katjoner. I svenska jordar är de
framförallt Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , K + , Al 3+ och H + . En viktig indikator av markens förmåga att
binda utbytbara katjoner är katjonbyteskapacitet (CEC). Katjonbyteskapaciteten
bestäms av styrkan på jordpartiklars permanenta laddningar och deras specifika yta.
Grövre partiklar som sand och grus har relativt liten specifik yta och har därför i regel
lägre CEC. I svenska jordar är partiklar av lermineral, oxider och humusämnen av störst
betydelse eftersom de har partikelytor upp till hundratals m 2 /g (Gustafsson et al., 2001).
2Na + + CaX = Ca 2+ + 2NaX (2.8.1)
där X betecknar adsorptionsplats på partikelytan. Reaktionen har en utbyteskonstant
logKNa/Ca=0,4 (Parkhurst och Appelo, 1999). Från ekvation 2.8.1 framgår att vid höga
natriumkoncentrationer i grundvatten kan Na-joner byta ut Ca-joner på partikelytor och
därmed öka koncentration av kalcium i grundvatten.
2.8.1 Adsorptionens beroende av pH
pH-värde är den enskilt viktigaste faktorn som styr adsorption av joner, se figur 2.8.1.
Från denna figur framgår att adsorption av kalciumjoner är betydande bara vid pH 7 och
högre.
Figur 2.8.1 Adsorption av metalljoner på järnhydroxidernas ytor som funktion av pH.
(Dzombak och Morel, 1990)
Det beror på att vätejoner konkurrerar med andra katjoner om platser på partiklarnas
ytor. Men det finns även en omvänd relation. Till exempel adsorption av SO4 -2 skulle
leda till en höjning av pH, eftersom annars skulle partikelytans negativa laddning bli för
stor, det kompenseras med adsorption av H + :
11