W XIX wieku Robert Angus Smith zauważył, że w przeciwieństwie do obszarów przybrzeżnych Anglii deszcz padający na tereny przemysłowe miał wysoki poziom zakwaszenia. W latach pięćdziesiątych norwescy biolodzy odkryli alarmujący spadek populacji ryb w jeziorach południowej Norwegii i przypisali problem bardzo kwaśnym deszczom. Podobne odkrycia miały miejsce w Kanadzie w latach sześćdziesiątych.
Skala pH
Skala pH waha się od zera, który jest bardzo kwaśny, do 14,0, który jest zasadowy, w ogóle nie ma kwasowości. Większość wód powierzchniowych ma pH 7,0 i jest obojętna. Normalny deszcz ma wartość pH między 5,0 a 5,5 i jest lekko kwaśny. Kiedy deszcz łączy się z tlenkami azotu lub dwutlenkiem siarki, normalny deszcz staje się znacznie bardziej kwaśny i może mają wartość pH około 4,0. W wartościach pH zmiana z 5,0 na 4,0 oznacza, że kwasowość wzrosła o dziesięć czasy.
Utlenianie
Dwutlenek siarki i tlenki azotu przedostają się do atmosfery poprzez emisje ze spalania paliw zawierających siarkę, takich jak:
- miedź
- prowadzić
- cynk
Naukowcy wiedzą teraz, że wysokie stężenie kwasu azotowego i siarkowego w deszczu jest spowodowane utlenianiem azotu w atmosferze tlenki i dwutlenek siarki oraz że kwasy te wchodzą do obiegu wodnego, gdy są utleniane w kropelkach chmur i kroplach deszczu sami.
Dwutlenek siarki
Dwutlenek siarki jest trujący w dużych ilościach i należy do grupy wysoce reaktywnych gazów znanych jako „tlenki siarki”. Na bardzo wysokim poziomie temperaturach, takich jak spalanie węgla, ropy i gazu, dwutlenek siarki utlenia się - reaguje z tlenem - w atmosferze wytwarzając siarkę kwas. W procesie zwanym osadzaniem kwasu, kwas siarkowy spada z chmur w postaci kropli deszczu.
Tlenki azotu
Tlenki azotu są również bardzo reaktywnymi gazami i powstają, gdy tlen i azot reagują w wysokich temperaturach. Emisje zawierające tlenki azotu wynikają ze spalania biomasy na obszarach tropikalnych oraz spalania węgla, ropy i gazu na północnych średnich szerokościach geograficznych. Gdy tlenki azotu utleniają się w atmosferze, wytwarzają kwas azotowy. Podobnie jak kwas siarkowy, kwas azotowy przyczynia się do odkładania się kwasu i jest głównym składnikiem kwaśnych deszczy.
Trwałość w wodzie
Cykl wodny planety jest systemem zamkniętym, a cała woda na Ziemi istnieje na pewnym etapie cyklu. Woda jest magazynowana w oceanie i odparowuje, tworząc chmury pary wodnej. Gdy para skrapla się, opada z powrotem na Ziemię w postaci opadów. Kwaśne deszcze są neutralizowane tylko wtedy, gdy padają na gleby zasadowe, takie jak wapień i węglan wapnia. Kwasy połączone z wodą nie odparowują, o ile cząsteczki nie zwiążą się z czymś zasadowym lub woda spływa do większego ciała, pH zbiorników wodnych pozostaje niskie, a kwas pozostaje uwięziony miejsce. Zakwaszona woda negatywnie wpływa na ocean, gdzie niższe pH szkodzi stworzeniom tworzącym rafy koralowe.