miniatura|Efectes de la pluja àcida a les Muntanyes Metal·líferes, Alemanya La pluja àcida és una precipitació que conté en dissolució àcids sulfúric i nítric produïts per la combinació dels òxids de sofre i de nitrogen, despresos en els processos industrials o per emissions naturals, amb el vapor d'aigua atmosfèric. Té efectes altament corrosius i provoca un augment de l'acidesa de rius i llacs i, en general, del sòl, el qual priva del calci per lixiviació. Provoca la mort de la flora i de la fauna aquàtica, degrada els boscos, així com destrueix les construccions amb pedra calcària (mal de la pedra).
La pluja àcida industrial és un problema important a Europa, Amèrica del Nord, la Xina,Galloway, J. N., Zhao Dianwu, Xiong Jiling i G. E. Likens. 1987. Acid rain: a comparison of China, United States and a remote area. Science 236:1559–1562. Rússia i les àrees que es troben vent avall d'aquests països. S'han fet mesuraments ocasionals del pH de la pluja i de l'aigua de la boira molt inferiors a 2,4 (l'acidesa del vinagre) en àrees industrialitzades. Aquestes àrees cremen totes carbó que conté sofre per generar calor i electricitat. El problema de la pluja àcida no només ha augmentat amb l'increment de la població i el creixement industrial, sinó que ha esdevingut més estès. L'ús de xemeneies de gran alçada per reduir la contaminació local ha contribuït a l'expansió de la pluja àcida, alliberant gasos a la circulació atmosfèrica regional.Likens, G. E., R. F. Wright, J. N. Galloway i T. J. Butler. 1979. Acid rain. Sci. Amer. 241(4):43-51.Likens, G. E. 1984. Acid rain: the smokestack is the “smoking gun.” Garden 8(4):12-18. Sovint, la deposició es produeix a una distància considerable vent avall de les emissions, sent les regions muntanyoses les que tendeixen a rebre la major deposició (simplement a causa de les seves majors precipitacions). És un exemple d'aquest efecte el baix pH de la pluja (en comparació amb les emissions locals) que cau sobre Escandinàvia. http://www.emep.int/publ/common_publications.html
Història miniatura|Erupció del volcà Tavurvur a Papua Nova GuineaLa pluja àcida, al llarg de la història de la Terra, s'ha produït molts cops de manera natural a causa de les erupcions volcàniques que alliberen diòxid de sofre a l'atmosfera, però s'ha vist incrementada d'ençà que l'era industrial ha dut a terme una crema en massa de combustibles fòssils, amb la conseqüent emissió de diòxid de sofre i òxids de nitrogen a l'atmosfera produïts per fàbriques, centrals elèctriques, calefaccions o vehicles que cremen carbó o productes derivats del petroli (gasolina, gasoil).Weathers, K. C. i G. E. Likens. 2006. Acid rain. p. 1549–1561. A: W. N. Rom (ed.). Environmental and Occupational Medicine. Lippincott-Raven Publ., Filadèlfia. Quarta edició. Ja al el jardiner anglès John Evelyn (1620-1706) remarcà el mal estat dels marbres d'Arundel i l'efecte corrosiu de l'aire d'una ciutat contaminada sobre els marbres i la pedra calcària. El 1852 el químic escocès Robert Angus Smith (1817-1884) fou el primer a demostrar la relació entre la pluja àcida i la contaminació atmosfèrica a Manchester (Anglaterra).Seinfeld, John H.; Pandis, Spyros N (1998). Atmospheric Chemistry and Physics - From Air Pollution to Climate Change. John Wiley and Sons, Inc.
La deposició moderna d'àcids antropogènics s'inicià a Europa i l'est d'Amèrica del Nord després de la Segona Guerra Mundial, ja que els països d'aquestes àrees van augmentar considerablement el consum de combustibles fòssils. Però no fou fins a la fi de la dècada del 1960 que els científics començaren a observar i estudiar el fenomen. El terme «pluja àcida» fou encunyat el 1972Likens, G. E., F. H. Bormann i N. M. Johnson. 1972. Acid rain. Environment 14(2):33-40. i el biòleg canadenc Harold Harvey fou un dels primers a investigar un llac «mort». La consciència pública de la pluja àcida als Estats Units augmentà a la dècada del 1970 després que el New York Times publiqués informes del Bosc Experimental de Hubbard Brook de Nou Hampshire sobre la multitud d'efectes ambientals deleteris que s'havia demostrat que eren causats per la pluja àcida.Likens, G. E. i F. H. Bormann. 1974. Acid rain: a serious regional environmental problem. Science 184(4142):1176–1179. La pluja acida fa tambe que es deterioren moltes plantes i arbres. Els treballs per desenvolupar un memoràndum d'intencions entre els EUA i el Canadà per reduir la contaminació atmosfèrica i la deposició d'àcids s'inicià en els anys 70, i es formalitzà amb l'Acord Canadà-Estats Units sobre la Qualitat de l'Aire el 1991, que establí límits permanents sobre les emissions de diòxid de sofre, SO2, i orientà la reducció de les emissions d'òxids de nitrogen, NO_{x}, en ambdós països. Les emissions de SO2 als Estats Units i el Canadà que assoliren un punt màxim al final dels anys 70, es reduïren significativament a conseqüència de la regulació de les emissions de les centrals tèrmiques de carbó el 1995. Les emissions de NO_{x} als Estats Units assoliren un màxim el 1980 i es mantingueren relativament estables fins a finals de la dècada de 1990, quan les emissions començaren a disminuir de manera més substancial a causa dels controls sobre emissions de centrals elèctriques i vehicles. Les emissions de NO_{x} han superat les emissions de SO2 des de 1980. Tanmateix les seves reduccions combinades provocaren una caiguda significativa de la deposició àcida. miniatura|Valors del pH de la pluja a la Xina el 2011 La cooperació internacional per abordar la contaminació atmosfèrica i la deposició àcida s'inicià amb la Conferència de les Nacions Unides sobre el medi ambient humà de 1972 a Estocolm, Suècia. El 1979, el Conveni de Ginebra sobre la Contaminació Atmosfèrica Transfronterera a Gran Distància (CLRTAP) creà el marc per reduir la contaminació atmosfèrica i la deposició àcida a Europa. La convenció redactà el primer acord internacional legalment vinculant per reduir la contaminació de l'aire en una àmplia base regional. Aquest primer acord s'ha ampliat per diversos protocols des del seu inici, com el Protocol de Göteborg de 1999. Com a resultat la deposició àcida a Europa i l'est d'Amèrica del Nord s'ha reduït significativament. El registre continu més llarg de la química de precipitacions a Amèrica del Nord prové del Bosc experimental de Hubbard Brook, on la concentració de precipitacions en cations oxidani, H3O^+, es reduí en un 60% des de mitjans dels anys 60 fins al 2008, tendència que es confirmà en moltes altres estacions de seguiment. Malgrat les reduccions significatives en la deposició àcida, alguns ecosistemes europeus i nord-americans perjudicats per la deposició àcida s'han recuperat molt lentament. Les dècades de deposició àcida en aquestes regions sensibles han esgotat la capacitat de neutralització d'àcids dels sòls. Com a resultat, aquests sòls són encara més susceptibles a la deposició àcida continuada, fins i tot a nivells reduïts, per la qual cosa s'ha de seguir amb la política de reducció d'emissions.
En contrast amb Europa i Amèrica del Nord, la deposició àcida augmenta en altres parts del món. Per exemple, Àsia ha experimentat un augment constant de les emissions de SO2 i NO_{x}, a més d'NH3, un fenomen més evident en parts de la Xina i l'Índia, on la producció de carbó per a la producció industrial i elèctrica s'ha expandit enormement des de l'any 2000. Irònicament, la deposició àcida ha estat una mica limitada a l'est d'Àsia, ja que moltes instal·lacions de carbó que no estan regulades per a les emissions de SO2 i NO_{x} tampoc estan regulades per a les emissions de partícules (com ara el sutge i la cendra de carbó), les quals tenen el potencial de neutralitzar una certa acidesa. Tanmateix, les partícules estan relacionades amb malalties respiratòries i altres problemes de salut humana, per la qual cosa estan regulades a Europa i Amèrica del Nord.
Química de la pluja àcida pH àcid miniatura|Barranc a Caimari, Mallorca, on s'observa l'erosió produïda a les roques al llarg de milions d'anys per l'aigua acidificada amb CO2 La pluja no contaminada normalment presenta un pH lleugerament àcid d'aproximadament 5,65. Això és degut a la presència del diòxid de carboni, CO2, atmosfèric, que forma àcid carbònic, H2CO3, tot i que la pluja no contaminada conté altres substàncies químiques.Likens, G. E., W. C. Keene, J. M. Miller i J. N. Galloway. 1987. "Chemistry of precipitation from a remote, terrestrial site in Australia". J. Geophys. Res. 92(D11):13,299-13,314. L'aigua destil·lada que no conté diòxid de carboni té un pH neutre de 7,00. La reacció de formació de l'àcid carbònic és la següent: H2O_{(l)} \; + \; CO_{2(g)} \; \longrightarrow \; H2CO_{3(aq)} Aleshores l'àcid carbònic s'ionitza, formant concentracions baixes d'anions carbonat, CO_3^{2-}, i cations oxoni o oxidani, H3O^+: 2 H2O_{(l)} \; + \; H2CO_{3(aq)} \; \longrightarrow \; CO3^{2-}_{(aq)} \; + \; 2 H3O+_{(aq)}
Es considera pluja àcida si la precipitació presenta valors de pH inferiors a 5,00. Aquests valors de pH s'assoleixen per la presència d'altres àcids addicionals a l'àcid carbònic com són l'àcid sulfúric, H2SO4, i l'àcid nítric, HNO3, formats a partir de les reaccions amb el vapor d'aigua del òxids de sofre i de nitrogen. Altres substàncies naturals com la pols, que conté carbonat de calci, pot millorar l'acidesa, ja que en solució resulta ser lleugerament alcalina.
Formació d'àcid sulfúric miniatura|Mina de sofre al cràter d'un volcà a Indonèsia. El fum conté una alta concentració de SO2 Una part del diòxid de sofre, SO2, emès a l'atmosfera terrestre es deu a les erupcions volcàniques, que són fenòmens irregulars naturals. La font principal del diòxid de sofre antropogènic a l'atmosfera és la combustió de carbó i de petroli, que inclou l'ús de vehicles amb motors dièsel, centrals tèrmiques, explotació i manipulació de certs minerals de sofre, indústria del paper i del carbó (incloent embalatges, etc.), síntesi d'àcid sulfúric, etc. En aquests tractaments el sofre, S8, s'oxida a diòxid de sofre durant les combustions: S8 \; + \; 8 O2 \; \longrightarrow \; 8 SO2 miniatura|Xemeneies de la central tèrmica de Le Havre, França Una vegada dispersat a l'atmosfera es transforma en àcid sulfúric, H2SO4mitjançant diferents vies: A la primera via el SO2reacciona amb radicals hidroxil, HO^{\bullet}, en presència de partícules de metalls, M, que actuen com a catalitzadors, donant radicals hidrogensulfit, HSO3^{\bullet}. Aquests reaccionen amb el dioxigen, O2, i es produeix triòxid de sofre, SO3, i radicals dioxidoanils, HO2^{\bullet}. El SO3 és molt soluble en aigua i es dissol en les gotetes que formen els niguls donant lloc a àcid sulfúric, H2SO4: miniatura|Camió miner gegant Lectra Haul que funciona amb motor dièsel SO2 \; + \; HO^{\bullet} \; ->[M] \; HSO3^{\bullet}HSO3^{\bullet} \; + \; O2 \; -> \; SO3 \; + \; HO2^{\bullet}SO3 \; + \; H2O \; -> \; H2SO4
Una altra via té lloc per reacció del SO2 amb molècules de peròxid d'hidrogen, H2O2, dissolt en les gotetes d'aigua dels niguls, de la boira o de la pluja. El peròxid d'hidrogen es forma per reacció de dos radicals dioxidoanil, HO2^{\bullet}, i, en reaccionar amb el diòxid de sofre dona àcid sulfúric dissolt en les gotes d'aigua:
2HO2^{\bullet} \; -> \; H2O2 \; + \; O2 SO2_{(aq)} \; + \; H2O2_{(aq)} \; -> \; H2SO4_{(aq)}
Finalment la tercera via el SO2 en primer lloc es dissol en aigua formant àcid sulfurós, H2SO3, per després oxidar-se mitjançant diferents reaccions i arribar a l'àcid sulfúric:
SO2 \; + \; H2O \; -> \; H2SO3 \quad\quad\quad H2SO3 \; + \; H2O \; <=> \; H3O^+_{(aq)} \; + \; HSO3^-_{(aq)} HSO3^{-}_{(aq)} \; + \; H2O2_{(aq)} \; -> \; HSO4^{-}_{(aq)} \; + \; H2O HSO4^-_{(aq)} \; + \; H3O^+_{(aq)} \; -> \; H2SO4_{(aq)} \; + \; H2O HSO3^-_{(aq)} \; + \; 1/2O2 \; ->[M] \; HSO4^-_{(aq)}HSO4^-_{(aq)} \; + \; H3O^+_{(aq)} \; -> \; H2SO4_{(aq)} \; + \; H2O
Formació d'àcid nítric miniatura|Tubs d'escapament d'un cotxe que emeten NO