Pluie acide

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L'appellation « pluies acides » fut utilisée la première fois par Robert Angus Smith en 1870. Elle décrit toutes les formes de précipitations acides (pluie, neige, brouillard, grêle, poussières, etc). L'acidité de ces retombées provient des émissions des différentes activités humaines (industrie, transports, etc). Elles dégradent voire détruisent les écosystèmes et certains bâtiments anciens fragiles.

Elles ont un pH inférieur à 5,6. Les pluies normales ont un pH de 5,6. Les "pluies sèches", retombées solides, sont parfois plus dangereuses.

Une forêt dévastée par les pluies acides, République tchèque

Sommaire

1 Sources des pluies acides
- 1.1 Réaction
2 Conséquences des pluies acides
3 Lutte

[modifier] Sources des pluies acides

Les pluies acides résultent de la dispersion dans l'atmosphère de polluants comme le dioxyde de soufre (SO₂) et les oxydes d'azotes (NO_x, x étant 1 pour l'acide nitrique et 2 pour le dioxyde d'azote). Ces derniers proviennent de la combustion de matière fossile par l'Homme, ou sont produits naturellement par les éruptions volcaniques, la foudre, la décomposition biologique, les océans, les feux de forêts... Les centrales électriques thermiques et la circulation automobile sont donc en cause.

Une fois introduits dans l'atmosphère (principalement par les industries), les polluants les plus lourds retombent à proximité ; les plus légers voyagent dans les hauts courants aériens sur des milliers de kilomètres et réagissent avec l'eau pour former de l'acide nitrique et de l'acide sulfurique.

L'industrie peut rejeter énormément de polluants, cause de pluies acides. L'incinération de plastiques peut dégager des vapeurs toxiques et acides. Le chlorure d'hydrogène résultant de la combustion du PVC forme avec l'eau de l'acide chlorhydrique.

Les principales zones de production de polluants sont la Ruhr, la Lombardie, les anciens pays miniers français et anglais : portés par les vents dominants, une bonne partie des pluies acides en Scandinavie sont dues aux polluants produits en Angleterre.

[modifier] Réaction

Le mécanisme de formation des pluies acides est le suivant :

Scission de molécules d'Ozone O₃ dans la stratosphère :

$O_{3}\rightarrow O_{2(g)}+O$

Formation du catalyseur de réaction qui est le radical hydroxyle OH:

$O+H_{2}O\rightarrow 2 OH$

Formation de l'acide sulfurique H₂SO₄:
- L'atmosphère est chargée de dioxyde de soufre SO₂, polluant primaire qui va réagir avec l'oxygène et le catalyseur.
  
  $O_{2} + SO_{2} + OH \rightarrow SO_{3} + HO_{2}$
- A partir de là, l'acide sulfurique peut se former de deux manières:
  1. $H_{2}O+SO_{3} \rightarrow H_{2}SO_{4}$
  2. $2 HO_{2} \rightarrow H_{2}O_{2} + O_{2}$ puis $H_{2}O_{2} + SO_{2} \rightarrow H_{2}SO_{4}$

Formation de l'acide nitrique HNO₃

$NO_{2} + OH \rightarrow HNO_{3}$

$NO + HO_{2} \rightarrow NO_{2} + OH$ puis $NO_{2} + OH \rightarrow HNO_{3}$

Le système ne fonctionne que parce que des polluants sont présents. Conséquence de la réaction des pluies acides avec les monuments : ceux-ci se dégradent 10 fois plus vite. L'appellation « pluies acides » fut utilisée la première fois par Robert Angus Smith en 1870. Elle décrit toutes les formes de précipitations acides (pluie, neige, brouillard, grêle, poussières, etc). L'acidité de ces retombées provient des émissions des différentes activités humaines (industrie, transports, etc). Elles dégradent voire détruisent les écosystèmes et certains bâtiments anciens fragiles.

Elles ont un pH inférieur à 5,6. Les pluies normales ont un pH de 5,6. Les "pluies sèches", retombées solides, sont parfois plus dangereuses.La pluie acide touche les pays du nords on danemark des milliond de sapins se tues chaques années par cause de pluie acides

[modifier] Conséquences des pluies acides

L'acidité des lacs empêche le développement normal des espèces et des végétaux qu'il abrite. La flore est affaiblie, résiste moins bien aux maladies et aux hivers rigoureux. Les sols acidifiés empoisonnent les arbres, les affaiblissent, et peuvent les tuer dans les cas graves. La base de la chaîne alimentaire est également touchée, ainsi que tous les animaux qui en dépendent. Les oiseaux et mammifères aquatiques sont en particulier touchés.

[modifier] Les cours d'eau

En dessous d'un pH de 4,5, aucun poisson n'est susceptible de survivre. Cette perte de poissons se produit dans beaucoup de pays y compris la Scandinavie, l'Écosse, le Pays de Galles et l'Amérique du Nord.

Cependant, on a longtemps cru que les acides eux-mêmes étaient responsables de la mort des organismes aquatiques. Or, une diminution du pH est souvent associée d'une augmentation de la disponibilité en métaux toxiques, ce qui est particulièrement vrai pour l'aluminium et le mercure. Dans le cas de l'aluminium, il semble agir aux niveau des échanges ioniques effectués normalement par les branchies, causant un stress respiratoire.

Enfin, le succès de reproduction est lui aussi altéré, de sorte que les niveaux de population suivent la baisse des degrés d'acidité. De même, les coquilles des crustacés et mollusques ne se forment plus normalement. Seules, dans certains lacs, des mousses blanches appelées Sphaignes parviennent à survivre sur le fond ainsi que des insectes peu sensibles et certaines espèces de planctons.

Par ailleurs, le dépôt acide est une cause possible du déclin dans les populations amphibiennes. Beaucoup d'espèces de grenouilles utilisent des étangs provisoires, mais ceux-ci tendent à être petits et peu profonds, et sont facilement affectés par les propriétés des précipitations. D'autre part, il y a un autre effet néfaste des précipitations riches en N0_x et l'augmentation, non pas du niveau d'acidité, mais de la quantité de nitrate déposé dans les divers plans d’eau, y compris les zones maritimes. En effet, la concentration des nitrates, qui ont un rôle important à jouer dans le métabolismes végétal en favorisant leur croissance, est ainsi en partie responsable du processus d’eutrophisation des plans d’eau.

En effet, les écosystèmes marins des région côtières peuvent être fortement perturbés par les activités humaines et notamment, par cette eutrophisation des eaux côtières, à savoir la présence excédentaire d'éléments nutritifs susceptibles de provoquer une croissance incontrôlée des micro-organismes, qui est l'un des plus sérieux problèmes.

La prolifération de l'un d'entre eux, Phaeocystis, frappe régulièrement, par exemple, une grande partie des côtes de la mer du Nord. Habituellement inoffensif et peu abondant, ce plancton unicellulaire se multiplie dans des proportions considérables lorsqu'il dispose d'un excès d'éléments nutritifs. Il perturbe alors l'équilibre écologique des organismes dans l'ensemble de l'écosystème côtier. Quant cette prolifération atteint un seuil critique, les unicellulaires se regroupent pour former de grands agglomérats gélatineux flottant à la surface de l'eau, qui libèrent de grandes quantités de protéines lorsqu'ils meurent à la fin du printemps. La turbulence des vagues fouette alors les protéines et produit un effet semblable à celui obtenu lorsqu'on bat de grandes quantités de blancs d'œufs. Bien que cette écume ne soit pas toxique, elle dénature totalement les plages et les régions fortement touchées par ce phénomène qui ont vu sensiblement décroître leurs revenus du tourisme. Des chercheurs ont montrés que, à l'échelle globale, les proliférations de phytoplanctons tels que Phaeocystis ont également un impact sérieux sur l'environnement, car ils constituent une source majeure de diméthylsulfure qui joue un rôle considérable dans la formation des pluies acides et dans les changements climatiques.

De plus, une nouvelle avenue de recherche tend à démontrer que les lacs où l'acidité est la plus poussée, ont des eaux plus claires, permettant une meilleure pénétration des rayons ultra violets de type B (UVB). Cette situation permet d'exposer le vivant dulcicole à un stress supplémentaire ; situation qui accélère encore plus la disparition de certaines espèces. En effet, les UVB ont, entre autre, la propriété d'inhiber la photosynthèse, réduisant ainsi la productivité primaire des plans d'eau.

Tous les lacs exposés ne s'acidifient pas, cela dépend des sols environnants. Par exemple, les sols calcaires augmentent le pH quand ils sont dissous dans l'eau, contrairement aux sols granitiques qui ne réagissent pas du tout avec les pluies acides.

[modifier] La flore

Les arbres ne sont pas directement détruits, mais les éléments nutritifs contenus dans le sol sont dissous et emportés par les pluies. Les pluies acides tuent aussi les micro-organismes, ce qui laisse un sol sale, sans nouveaux éléments nutritifs produits. Les feuilles sont endommagées (tâche noire ou marronne), et ne peuvent plus pratiquer la photosynthèse. La défoliation prive l'arbre de sucre. Certaines substances chimiques peuvent aussi être lentement libérées du sol et empoisonner les arbres. Leurs racines, essayant de survivre dans un sol rongé, peuvent aussi être directement attaquées par l'acide. Tout cela conduit à une diminution de la résistance de la flore, et donc à une augmentation de la mortalité lors d’épidémie, de conditions climatiques difficiles, etc.

Les feuilles résistantes des résineux sont brûlées dans les zones les plus polluées. Les forêts montagneuses, baignant dans le brouillard et les nuages, reçoivent encore plus d'acide que les forêts de plaine, ces formes de pollutions étant d'ailleurs assez souvent plus acides que les dépôts secs (exemples dans la Forêt noire et en Alsace).

[modifier] Les bâtiments

Les pluies acides accélèrent l'érosion naturelle. Les pluies acides dissolvent et emportent immédiatement la pierre. Cela a été fortement remarqué en Angleterre pour les cathédrales telles que York Minster et l'Abbaye de Westminster. D'autres bâtiments faisant partie du patrimoine mondial ont été durement érodés ces dernières années, par exemple le Taj Mahal en Inde et le Colisée à Rome. Ce phénomène se produit principalement dans les régions industrielles. Le marbre et le tuffeau sont plus fragiles que d'autres matériaux. C'est le meme procede que pour les pierres sauf cela prend plus de temps.

[modifier] Effet sur la vie terrestre animale

Si les effets sur la vie animale terrestre sont difficiles à cerner, il est sûr que ces animaux terrestres, qui comptent sur le milieu aquatique, soit pour se nourrir, se reproduire, ou pour toute autre activité nécessaire à leur développement normal, ne peuvent plus y compter et c'est dès lors tout le réseau qui est ainsi perturbé. A un niveau ou à un autre de ces réseaux alimentaires, certaines populations animales sont touchées plus directement que d'autres et ces changements sont ensuite répercutés tout au long des différentes chaînes alimentaires formant le réseau.

Par exemple, le fluorure et les métaux lourds peuvent s'accumuler dans le sol acidifié à des niveaux qui sont toxiques pour les invertébrés qui vivent dans la terre. Les espèces sensibles aux métaux sont substituées par ceux qui sont plus tolérants. Ainsi, les espèces aux corps mous tels que les vers de terre et les nématodes semblent être affectés plus facilement par les concentrations élevées en métaux.

Par ailleurs, les invertébrés jouent un rôle important dans la décomposition des détritus sur le sol des forêts. Or, pendant que les détritus s'y accumulent, la libération des éléments minéraux est retardée et la disponibilité des éléments nutritifs aux plantes est réduite. Les herbivores sont finalement affectés quand la quantité ou la qualité de leur approvisionnement alimentaire diminue.

En outre, bien que les oiseaux et les mammifères ne soient pas directement affectés par l'acidification de l'eau, ils y sont indirectement par des changements dans la qualité et la quantité de leurs ressources en nourriture. En Écosse, par exemple, les loutres sont plutôt rares autour des ruisseaux et des rivières acides parce que leurs approvisionnements principaux, les poissons, sont réduits.

De plus, le calcium est un élément essentiel pour les mammifères et les oiseaux et un approvisionnement diététique adéquat leur est crucial pendant la reproduction. En effet, les oiseaux ont besoin de calcium pour la bonne formation des coquilles d’œufs et pour la croissance squelettique de leurs progénitures, ainsi que les mammifères, qui en ont besoin pour le développement squelettique de leurs fœtus.

Enfin, beaucoup d'espèces invertébrés, qui contiennent des concentrations élevées de calcium, telles que les mollusques et les crustacés, sont très sensibles au niveau de pH et sont parmi les premières à disparaître pendant l'acidification des terres marécageuses.

[modifier] Lutte

Les pluies acides constituent un problème international depuis qu'il est avéré qu'elles peuvent voyager sur des milliers de kilomètres. En 1988, le traité de la Convention sur la pollution transfrontalière à long terme (Convention on Long-Range Transboundary Pollution) a été rédigé en conséquence, limitant les émissions d'oxydes d'azote à leur niveau de 1987. En Europe, la Commission économique des Nations unies pour l'Europe s'en occupe, et les normes sont européennes.

Le niveau de polluants libérés est adapté à la charge critique (niveau maximal de polluants pouvant être tolérés) du milieu, voire moins. Des filtres ou des purificateurs d'air sont installés sur les cheminées d'usines polluantes. Le pot catalytique est obligatoire.