תוֹכֶן
במאה ה -19, רוברט אנגוס סמית 'הבחין שבניגוד לאזורי החוף באנגליה, גשם שירד מעל אזורי התעשייה היה בעל רמת חומציות גבוהה. במהלך שנות החמישים גילו הביולוגים הנורבגים ירידות מדאיגות באוכלוסיות הדגים באגמים של דרום נורבגיה, ועקבו את הבעיה לגשם חומצי ביותר. ממצאים דומים התרחשו בקנדה במהלך שנות השישים.
סולם pH
סולם ה- pH נע בין אפס שהוא מאוד חומצי, ל -14.0 שהוא בסיסי, ללא חומציות בכלל. מרבית מי השטח הם בעלי pH של 7.0 והם נייטרלים. לגשם רגיל ערך pH בין 5.0 ל 5.5 והוא חומצי קל. כאשר גשם משתלב עם תחמוצות חנקן או דו תחמוצת הגופרית, גשם רגיל הופך להיות חומצי בהרבה ויכול להיות בעל ערך pH של סביב 4.0. בערכי pH, מעבר מ- 5.0 ל- 4.0 פירושו שהחומציות עלתה פי עשרה.
חמצון
דו תחמוצת הגופרית ותחמוצות החנקן נכנסות לאטמוספרה באמצעות פליטות בעירה של דלקים המכילים גופרית, כמו נפט ופחם, ודרך התכת עפרות המכילות גופרית, כמו נחושת, עופרת ואבץ. מדענים יודעים כעת כי ריכוזים גבוהים של חומצה חנקתית וחומצה גופרתית בגשם נגרמים כתוצאה מחמצון אטמוספרי של תחמוצות חנקן וגופרית דו-חמצנית, וכי חומצות אלה נכנסות למחזור המים כאשר הן מתחמצנות בטיפות ענן ובטיפות הגשם עצמן.
דו תחמוצת גופרית
דו תחמוצת הגופרית רעילה ברמות גבוהות ומשתייכת לקבוצה של גזים מגיבים מאוד המכונים "תחמוצות הגופרית." בטמפרטורות גבוהות במיוחד, כמו למשל שנשרפת פחם, נפט וגז, דו תחמוצת הגופרית מתחמצנת - מגיבה עם חמצן - - באטמוספרה המייצרת חומצה גופרתית. בתהליך המכונה תמצית חומצה, חומצה גופרתית נופלת מהעננים בטיפות גשם.
תחמוצות חנקן
תחמוצות חנקן הן גם גזים בעלי תגובה גבוהה, ונוצרות כאשר חמצן וחנקן מגיבים בטמפרטורות גבוהות. פליטות המכילות תחמוצות חנקן נובעות משריפת ביומסה באזורים טרופיים ושריפה של פחם, נפט וגז באזורי האמצע הצפוניים. כאשר תחמוצות חנקן מתחמצנות באטמוספרה, הן מייצרות חומצה חנקתית. בדומה לחומצה גופרתית, חומצה חנקתית תורמת לתמצית החומצה ומהווה מרכיב עיקרי בגשם חומצי.
התמדה במים
מחזור המים של כוכב הלכת הוא מערכת סגורה וכל המים על כדור הארץ קיימים בשלב כלשהו של המחזור. מים נאגרים באוקיאנוס ומתאדים, ויוצרים עננים של אדי מים. ככל שהאדים מתעבים, הוא נופל חזרה לכדור הארץ כמשקעים. גשם חומצי מנוטרל רק כאשר הוא נופל על קרקעות אלקליות, כמו אבן גיר וסידן פחמתי. לאחר שילוב עם מים חומצות לא מתנדפות, אלא אם המולקולות נקשרות במשהו בסיסי, או מים זורמים לגוף גדול יותר, pH של גופי מים נשאר נמוך והחומצה נשארת כלואה במקומה. מים חומציים משפיעים לרעה על האוקיאנוס, שם ה- pH הנמוך פוגע ביצורים היוצרים שוניות אלמוגים.