Kalsium bufrer ferskvann

Regnvann er surt. Naturlig får regnvann en pH på 5,6 ved en likevekt med karbondioksydet i luften. Imidlertid inneholder regn over vårt land også betydelige mengder svoveloksyder (SO_n) og nitrogenoksyder (NO_n). Dette gjør at pH gjerne synker betydelig og pH i regnvann blir gjerne liggende mellom 4-5 og langt surer regn er også kjent. Liv i vann fungerer best når pH ligger rundt nøytralitetspunktet, 6-8 er et godt intervall. Blir det surere eller mer basisk er det mange organismer som får vanskeligheter og eventuelt dø.

Når regnvannet når bakken løser det mange ulike stoffer. Et særlig viktig viktig grunnstoff er kalsium. Det forekommer i flere kjemiske forbindelser blant annet kalsiumkarbonat (CaCO₃) og kalsiumsilikat (CaSiO₃). Det viser seg at i ferskvann er vanligvis kalsium det mest alminnelige katjonet. Kalsium har den evnen at det kan bufre surheten i vann, det vil si stabilisere pH selv om det tilføres eller tas vekk hydrogenjoner fra løsningen. I tilfellet kalsium bufrer det slik at pH blir liggende rundt nøytralitetspunktet. Noen likevektsligninger mellom karbondioksyd, karbonsyre, bikarbonat og karbonat kan vise dette:

Blir det tilført flere hydrogenjoner, vil det dannes mer karbonsyre og løst gass av karbondioksyd og blir det fjernet hydrogenjoner vil flere karbonsyre molekyler spaltes i hydrogenjoner og bikarbonat- og karbonatjoner.

Der det er kalkholdig grunn blir pH i innsjøer og elver ikke synlig endret. Er det hardere bergarter som har lite kalsium eller som ikke så lett gir fra seg kalsium, blir gjerne vannet surt. Kalking av sure innsjøer er en måte tilføre manglende kalsium for å øke bufferkapasiteten i vannet.

Det er også andre stoffer som påvirker pH i vann, for eksempel magnesium, som virker stort sett på samme måte som kalsium. Humussyrer, som er nedbrytningsprodukter av plantemateriale, kan også gi sure reaksjoner og til dels bufre ved lave pH verdier.