Analysing the short-term reduction in streamflow pH resulting from acidic precipitation

The effects of acidic precipitation on stream chemistry were measured on an east-central Pennsylvania basin. When combined with flow and chemical mass balances, the data can help quantify hydrological source areas and their contributions to acidic storm hydrographs. For small storms on the well-buffered agricultural basin, small volumes of acidic precipitation falling directly on the stream surface react with more alkaline inflows from subsurface flow and surface runoff components to reduce streamflow pH temporarily by approximately one-half unit. During larger storms, the pH of surface runoff approaches that of precipitation, causing a relatively large acidic loading to the stream. However, this large input is buffered by a correspondingly larger subsurface flow component which results in stream pH reductions similar to those observed during the smaller events. Hydrological interpretations derived from a pH based mass balance are reinforced by a mass balance based on electrical conductivity and are consistent with the variable source area concept of basin hydrology. Analyse de la diminution temporaire du pH des cours d'eau résultant de précipitations acides Résumé Les effets des précipitations acides sur la composition chimique des cours d'eau ont été mesurées dans un bassin versant de centre-est de la Pennsylvanie. Ces données, combinées aux bilans hydrologiques et chimiques, peuvent aider à déterminer les zones d'alimentation et à quantifier leur contribution aux hydrogrammes de crues résultant d'averses acides. Pour de petites averses sur le bassin versant étudié, qui est agricole et bien tamponné, la réaction de faibles volumes de précipitations acides sur un écoulement plus alcalin d'eaux superficielles provoque une diminution temporaire du pH d'environ une demi-unité. Pour des averses plus importantes, le pH du ruissellement superficiel est proche de celui des précipitations, ce qui augmente la charge acide du cours d'eau. Cet apport massif est cependant tamponné par un flux souterrain proportionnellement plus important, ce qui produit des diminutions de pH équivalentes à celles observées lors d'averses moins conséquentes. Les interprétations hydrologiques s'appuyant sur un bilan de masse fondé sur le pH sont confortées par un bilan de masse fondé sur la conductivité électrique et sont cohérentes avec le concept de zones d'alimentation variables.