يكون المطر النقي بطبيعته حامضياً بنسبة ضئيلة (تتراوح حموضته ضمن المجال 5.5-6) وذلك بسبب انحلال كمية محدودة من ثاني أوكسيد الكربون الجوي، في حين تسمى الهطولات ذات الحموضة الأعلى بالأمطار الحامضية. حيث تعرف بأنها الأمطار التي تكتسب الصفة الحامضية بسبب انحلال بعض الغازات الحاوية على زمر حامضية أقوى من حموضة _(aq)CO₂ ، كأكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين، لتشكل حموض تعمل على إنقاص درجة الـ pH يشمل هذا المصطلح كافة الهطولات الحامضية بما فيها الضباب الندى، الثلج، البرد.

اكتشف المطر الحامضي في القرن التاسع عشر من قبل الصيدلاني الإنكليزي روبرت سميث Robert Smith ، الذي قاس المستويات العالية من الحموضة في الأمطار التي تسقط بالقرب من المناطق الصناعية في انكلترا، وقارنها مع حموضة الأمطار التي تسقط قرب السواحل دفع عمله هذا اهتمام علماء الأحياء، في الخمسينيات من القرن الماضي، حيث لاحظوا تراجع في كثافة الأسماك الموجودة جنوب النرويج، مما عزي للأمطار الحامضية. وجدت نتائج مماثلة في أمريكا الشمالية الستينيات، بالإضافة لدراسات ما تزال قائمة لمناطق أخرى.

تصنف الأمطار الحامضية إلى أمطار أو هطولات حمضية رطبة (Wet) أو ترسبات جافة (Dry)، يشار بها إلى غازات أو جسيمات ذات صفة حمضية، مثل الرماد المتطاير، أو الكبريتات ، أو النترات، أو الغازات (مثل SO₂ و NO)، تقوم الرياح بحملها وترسيبها على المباني والسيارات والنباتات لتغسل بعد ذلك بالأمطار متحولة إلى حموض وتدعى بالتوضع الحامضي.

تظهر الدراسات التحليلية للعينات المأخوذة من ترسبات قيعان البحيرات المتأثرة بالأمطار الحامضية خلال الثمانينات من القرن الماضي، تحول هذه البحيرات إلى شكلها الحامضي خلال 10-50 سنة الأخيرة فقط، وذلك خلال المرحلة التي كان عندها تلوث الهواء في أوجه.

يعد غاز ثاني أوكسيد الكبريت أكثر العناصر فعاليةً في تكوين الأمطار الحامضية، رغم وجود غاز ثاني أوكسيد الكربون بنسب أكبر في الغلاف الجوي، ويعود ذلك لقابلية غاز ثاني أوكسيد الكبريت الشديدة للانحلال بالماء والتي تبلغ mol/liter 1.2 في الضغط الجوي النظامي مقارنةً بقابلية انحلال غاز ثاني أوكسيد الكربون في الماء والتي تبلغ mol/liter   10^-2× 3.8 عند نفس الشروط، بالإضافة إلى أن ثابت تشرد ثاني أوكسيد الكبريت المنحل يبلغ ^2-10 × 1.7 أكبر بكثير من ثابت تشرد ثاني أوكسيد الكربون المنحل ^7-10×4.45.

بالرغم من إمكانية تشكل الأمطار الحامضية عن الانبعاثات المباشرة للحموض القوية، مثل حمض الآزوت أو حمض الكبريت الرطب، إلا أن معظم هذه الانبعاثات ملوثات جوية ثانوية تنشأ عن أكسدة الغلاف الجوي للغازات المشكلة للحموض:

تعد المساهمة المباشرة لثاني أوكسيد النيتروجين بالأمطار الحامضية ضعيفة، وذلك بسبب قصر عمره (sec  85) وضعف تركيزه في الغلاف الجوي. كذلك الأمر بالنسبة لأول أوكسيد النيتروجين، NO ، بسبب ضعف انحلاله بالماء، وتظهر مساهمته في تشكيل الأمطار الحامضية بعد أكسدته وتحوله إلى حمض الآزوت، HNO₃. يعد حمض الآزوت المتشكل خطراً كبيراً باعتباره حمضاً قوياً، شديد الانحلال بالماء، وذو فعالية كبيرة اتجاه المواد الأخرى حيث يعتبر مادة مخرشة يحل شريحة كبيرة من المعادن ويسبب الضرر للنباتات.

كما يدخل من جهة أخرى غاز ثاني أوكسيد الكبريت بتفاعلات غير مباشرة في تشكيل الأمطار الحامضية، وذلك بعد أكسدته ، بتفاعلات متعددة الخطوات، إلى حمض الكبريت المتشرد في قطيرات الماء.

يظهر تأثير غاز كلور الهيدروجين HCI في تشكيل الأمطار الحامضية بشكل قوي، عند وجوده في الغلاف الجوي، لكن هذا الوجود محدود حول مناطق تصنيعه واستخدامه فقط.

تلعب التفاعلات السابقة دوراً هاماً وأساسياً في تحديد كل من طبيعة ووجهة الانتقال ومصير الترسبات الحامضية. ونتيجة لمثل هذه التفاعلات، تتغير كل من الخواص الكيميائية (الحموضة، وقدرة التفاعل مع المواد الأخرى) والخواص الفيزيائية قابلية التطاير، والانحلالية للملوثات الجوية الحامضية. فمثلاً، يمكن لكمية قليلة من NO غير المتفاعلة بشكل ملحوظ في الغلاف الجوي، أن تدخل بتفاعلات عديدة وتتحول إلى مادة حمضية قوية ومنحلة بشكل جيد في الماء، فيما إذا تأكسدت إلى HNO₃، الذي يزال من الغلاف الجوي بسهولة بعد انحلالها بالأمطار وتصبح مواد قابلة للتخريش ومؤذية للنباتات.

تتضمن دراسة الأمطار الحامضية، دراسة مقارنة لجزيئات الكبريتات المتشكلة مباشرة من المنبع الجزيئات الأولية)، وتلك المتشكلة من الأكسدة الجوية لهذه الجزيئات (الجزيئات الثانوية. فإذا كان تركيز الكبريت الأولي منخفض في منطقة ما مع ملاحظة وجود جزيئات الكبريت بشكلها الثانوي فهذا دليل على انتقال الملوث من أماكن بعيدة. بينما إذا كان تركيز الكبريت بشكله الأولي مرتفعاً فهذا يدل على تشكل الملوث محلياً. إن دراسة المقارنة لجزيئات الكبريتات تتم بقياس محتوى الأوكسجين- 18 في جزيئة الكبريتات، حيث يكون مرتفعاً في الجزيئات حديثة المنشأ أكثر من تلك المتعرضة للأكسدة بالعوامل الجوية.

يبين الجدول (3-3) تركيز الشوارد الأساسية التي تدخل في تركيب الأمطار الحامضية (4.25 = pH)، والتي يمكن أن تكون متباينة وفقاً للتوزع الجغرافي والزمني والنشاط الصناعي.

يعطي الجدول (3-3) فكرة جيدة عن الشوارد المنحلة في الأمطار الحامضية ويؤكد أيضاً أن شوارد الكبريتات O₂ هي المساهم الأكبر بتشكيل هذه الأمطار، ورغم أن تركيز شوارد النترات NO₃ منخفض نسبياً، إلا أن تأثيرها كبير كما سنرى لاحقاً.

 بالرغم من أن احتراق الفحوم الحجرية والوقود هي المنابع الأساسية لتشكل الغازات المكونة لحموض الأمطار الحامضية، إلا أن هذه الأمطار وجدت في مناطق بعيدة عن هذه المنابع عدة مئات إلى عدة آلاف من الكيلومترات، ويعود ذلك إلى أن تشكل الحموض في الغلاف الجوي، والمسببة للأمطار الحامضية، لا يتم إلا بعد زمن من انطلاق الغازات الناتجة عن الاحتراق، وخلال هذه الفترة يمكن أن تنتقل الكتلة الهوائية الحاوية على هذه الغازات، بفعل عوامل المناخ عدة آلاف من الكيلومترات. وبذلك يمكن تصنيف الأمطار الحامضية بالملوثات الإقليمية مقارنةً بالضباب الدخاني ذي المنشأ المحلي أو مقارنةً بالظواهر العالمية مثل تخريب طبقة الأوزون أو الدفيئة الجوية.

تعتمد الترسبات الحامضية اعتماداً واضحاً على طبيعة المنطقة وطبيعة التوزع الجغرافي واتجاه الرياح في هذه المنطقة. في القارة الأمريكية مثلاً، الشكل (3-17)،

يلاحظ وفقاً لمعطيات التحاليل والأبحاث، تباين واضح لقيم pH الأمطار في مختلف مناطق القارة الأمريكية وذلك تبعاً لاختلاف اتجاه الرياح. ويلاحظ أن الحموضة تزداد نسبتها في أمطار منطقة الشمال الشرقي، والتي تعد مناطق مصبات للرياح، حيث سجل هناك أعلى قيمة لحموضة الأمطار (أخفض قيمة pH = 4.2).

بدراسة مشابهة لحركة الكتل الهوائية عبر منابع إصدار أكاسيد الكبريت والنيتروجين وعلاقتها بالترسبات الحامضية في القارة الأوروبية، لوحظ نفس الظاهرة. حيث ظهرت الأمطار الحامضية في جنوب الدول الإسكندنافية، نتيجة حمل الهواء الملوث من المناطق الأوروبية الأكثر تلوثاً ونشاطاً صناعياً وكثافة سكانية.