Сірчані і азотні сполуки, що містяться в атмосфері, підвищують кислотність дощу.
Як ми знаємо ще зі шкільного курсу хімії, чиста вода складається з молекул, що містять два атоми водню і один атом кисню. Проте в кожен момент часу деякі з цих молекул дисоціюють на позитивно заряджені іони водню (тобто протони, H +) і негативно заряджені гидроксид-іони (OH-); одночасно з цим якісь сусідні іони H + і OH-з'єднуються з утворенням молекул води . Таким чином, навіть у найчистішій воді зберігається динамічний баланс, рівновага, з присутністю певної кількості іонів водню (протонів). Ці протони пов'язані з молекулами води, утворюючи іони гідронім - три атоми водню і один атом кисню. У чистій воді концентрація іонів гідронім складає 10-7 молей (див. Закон Авогадро) на літр.
Для оцінки кількості іонів водню у воді хіміки використовують поняття водневого показника pH (скор. від англ. "Power of hydrogen» - «ступінь водню»). Домовилися вважати, що pH чистої води рівний 7. Такий водневий показник відповідає хімічно нейтральному середовищі (див. Кислоти і підстави). З підвищенням концентрації іонів водню pH знижується, і такі рідини вже називаються кислотами. Завдяки надлишкового змісту іонів водню кислоти активно реагують з іншими речовинами.
Термін «кислотний дощ» з'явився в середині XIX століття, коли британські учені відмітили, що забруднення повітря в промислово розвиненій центральній Англії привело до випадання кислих, ніж зазвичай, дощів. Але тільки в другій половині XX століття стало зрозуміло, що кислотні дощі несуть в собі загрозу навколишньому середовищу.
Треба сказати, що звичайний дощ є кислим сам по собі, навіть у відсутність заводів. Це відбувається через те, що в процесі формування і випадання дощові краплі розчиняють що знаходиться в повітрі вуглекислий газ і реагують з ним з утворенням вугільної кислоти (H2CO3). Чистий дощ, що проходить через незабруднене повітря, є водним розчином з pH 5,6 (до моменту удару об землю). Як ми побачимо далі, основна причина випадання кислотних дощів - це діяльність людини, проте є і природні причини, починаючи з виверження вулканів і розряду блискавки і кінчаючи життєдіяльністю бактерій. Загалом, навіть якщо б ми закрили всі фабрики і перестали їздити на машинах і вантажівках, значення pH дощу все одно було б приблизно 5,0. Тому зараз прийнято вважати дощ кислотним, якщо його pH нижче 5,0.
У сучасному промисловому світі надмірна кислотність дощу обумовлена в основному присутністю двох речовин:
- Оксиди сірки. Ці з'єднання потрапляють в атмосферу природним чином при виверженнях вулканів, але значна частина атмосферних оксидів сірки утворюється в результаті спалювання природного палива. Вугілля і нафта містять невелику кількість сірі. При спалюванні цих видів палива в атмосферу потрапляє сірка в з'єднанні з киснем. Розчиняючись в дощових краплях, оксид сірки утворює сірчану кислоту.
- Оксиди азоту. При досить високій температурі міститься в повітрі азот з'єднується з киснем з утворенням оксиду азоту. У природі це може відбутися під час розряду блискавки, але основна частина оксидів утворюється при спалюванні бензину в двигунах внутрішнього згоряння (наприклад, в автомобілях) або при спалюванні вугілля. При розчиненні цих речовин в крапельках води утворюється азотна кислота.
Таким чином, дощі стають кислотними при вимиванні з повітря сірчаних і азотних з'єднань. Це явище має декілька наслідків, згубних для природи. Наприклад, багато історичних будівель в Європі побудовано з вапняку - будівельного матеріалу, що реагує з кислотою. З плином часу кислотні дощі буквально роз'їдають поверхню цих будівель. При випаданні кислотних дощів також відбувається закислення грунту і погіршуються умови існування лісів. Деякий час думали, що масове відмирання верхівок дерев у лісах на сході США і в Німеччині обумовлено кислотними дощами, але тепер ця точка зору не підтримується. (Дійсно, ліси гинуть, але пов'язано це з іншими причинами.) І нарешті, кислотні дощі підвищують кислотність річок і озер, тим самим створюючи загрозу флорі і фауні.
Методи боротьби з освітою кислотних дощів направлені на поліпшення технології видалення з'єднань сірки з повітряних викидів промислових підприємств і електростанцій, для чого зазвичай використовують пристрій під назвою скрубер. Уряди деяких держав навіть прийняли закони, що обмежують вміст забруднюючих речовин у вихлопах транспортних засобів.