כיצד גשם חומצי נכנס למעגל המים?

במאה ה -19 הבחין רוברט אנגוס סמית כי בניגוד לאזורי החוף באנגליה, גשם שירד על אזורי תעשייה היה בעל חומציות גבוהה. במהלך שנות החמישים, ביולוגים נורווגיים גילו ירידות מדאיגות באוכלוסיות הדגים באגמים של דרום נורבגיה, ואיתרו את הבעיה לגשם חומצי מאוד. ממצאים דומים התרחשו בקנדה במהלך שנות השישים.

סולם ה- pH נע בין אפס שהוא חומצי מאוד ל -14.0 שהוא בסיסי ללא חומציות כלל. לרוב מי השטח יש pH של 7.0 והם ניטרליים. לגשם רגיל יש ערך pH בין 5.0 ל 5.5 והוא חומצי קל. כאשר גשם משולב עם תחמוצות חנקן או דו תחמוצת הגופרית, גשם רגיל הופך לחומצי הרבה יותר ויכול בעלי ערך pH סביב 4.0. בערכי ה- pH, מעבר מ 5.0 ל 4.0 פירושו שהחומציות עלתה בעשרה פִּי.

גופרית דו תחמוצתית ותחמוצות חנקן נכנסות לאטמוספירה באמצעות פליטות מהבערה של דלקים המכילים גופרית, כגון:

• נְחוֹשֶׁת
  
• עוֹפֶרֶת
  
• אָבָץ

מדענים יודעים כיום כי ריכוזים גבוהים של חומצה חנקתית וחומצה גופרתית בגשם נגרמים כתוצאה מחמצון אטמוספרי של חנקן. תחמוצות ודו תחמוצת הגופרית, וכי חומצות אלה נכנסות למעגל המים כשהן מחומצנות בטיפות ענן ובטיפות הגשם עצמם.

גופרית דו-חמצנית רעילה ברמות גבוהות ושייכת לקבוצת גזים בעלי תגובתיות גבוהה המכונה "תחמוצות הגופרית". גבוה במיוחד טמפרטורות, כמו למשל כשנשרפים פחם, נפט וגז, דו תחמוצת הגופרית מתחמצן - מגיב עם חמצן - באטמוספירה ומייצר גופרית חוּמצָה. בתהליך הנקרא בתצהיר חומצה, חומצה גופרתית נופלת מהעננים בטיפות גשם.

תחמוצות חנקן הן גם גזים בעלי תגובה גבוהה, ונוצרים כאשר חמצן וחנקן מגיבים בטמפרטורות גבוהות. פליטות המכילות תחמוצות חנקן נובעות משריפת ביומסה באזורים טרופיים ושריפת פחם, נפט וגז בקווי הרוחב הצפוניים. כאשר תחמוצות חנקן מתחמצנות באטמוספירה, הן מייצרות חומצה חנקתית. בדומה לחומצה גופרתית, חומצה חנקתית תורמת לתצהיר חומצה והיא מהווה מרכיב עיקרי בגשם חומצי.

מחזור המים של הפלנטה הוא מערכת סגורה וכל המים על פני כדור הארץ קיימים בשלב כלשהו של המחזור. מים מאוחסנים באוקיאנוס ומתאדים ויוצרים ענני אדי מים. כאשר האדים מתעבים, הוא נופל חזרה לכדור הארץ כמשקעים. גשם חומצי מנוטרל רק כאשר הוא יורד על קרקעות אלקליין, כגון גיר וסידן פחמתי. לאחר שילוב עם מים, חומצות אינן מתאדות, אלא אם כן המולקולות מתחברות למשהו בסיסי, או מים זורמים לגוף גדול יותר, ה- pH של גופי המים נותר נמוך והחומצה נותרת לכודה מקום. מים מחומצנים משפיעים לרעה על האוקיאנוס, שם ה- pH הנמוך פוגע ביצורים שיוצרים שוניות אלמוגים.