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Les pluies acides : causes et effets

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Précipitation de solutions diluées d'acides minéraux forts, formée par le mélange dans l'atmosphère de divers polluants industriels (dioxyde de soufre et oxydes d'azote) avec l'oxygène et la vapeur d'eau naturellement générés. Elles ont une incidence négative sur l'environnement et la santé humaine.


 Pluies acides-schéma et réactions chimiques


L’utilisation de combustibles riches en soufre, soit dans l’industrie soit pour le chauffage domestique, soit dans les moteurs des voitures est à l’origine de ce type de pollution. Celle qui sévit dans la région parisienne provient en partie des rejets d’une centrale électrique située dans la banlieue. Les pluies acides sont la cause de la dégradation de grandes surfaces de forêts en Europe, ou de la corrosion des façades et des monuments anciens. Les oxydes de soufre sont responsables de la disparition des lichens dans les villes. L’intensité de cette pollution est maximale dans le centre des villes.

Les charges critiques sont toutefois dépassées dans 10 % des zones terrestres d'Europe centrale et septentrionale, surtout. La vitalité de nombreuses forêts diminue toujours et les effets à long terme des dépôts acides sur les sols y contribuent. L'acidification engendre une mobilité accrue de l'aluminium et des métaux lourds, entraînant une pollution des nappes.

 Pluies acides processus de formation

En Europe, les émissions de dioxyde de soufre ont diminué de moitié entre 1980 et 1995. Les émissions totales d'azote (oxydes d'azote plus ammoniac), restées approximativement constantes entre 1980 et 1990, ont diminué de 15 % environ entre 1990 et 1995.

Les mesures politiques visant à lutter contre l'acidification n'ont connu qu'un succès partiel et plusieurs pays européens (le Portugal et la Grèce) n'ont pas réduit leurs émissions de soufre dans la même proportion que les autres.

Le secteur des transports est devenu le principal contribuant en NOx, 60 % du total en 1995.

- Entre 1980 et 1994, le transport routier de marchandises a progressé de 54 %

- Entre 1985 et 1995, le transport routier de passagers a augmenté de 46 %

- Entre 1985 et 1995, le transport aérien de passagers de 67 %.

L'introduction des pots catalytiques s'est traduite par une réduction des émissions. Les effets sont lents en raison du taux de renouvellement des véhicules.

 Mort des forêts



Ces impacts sur le milieu, dans notre cas la forêt, spécialement de conifères, ont pour conséquence une sensibilité accrue des arbres aux parasites comme le bostryche qui fait des ravages en Europe.


FUTURA SCIENCES 2008 (Claire Koenig texte et images)

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Le phénomène des pluies acides est responsable du dépérissement de nombreuses zones forestières dans le monde.  Il est dès lors surprenant d’apprendre que certains végétaux jouent eux-mêmes un rôle considérable dans l’augmentation de l’acidité des pluies ! La cause : ils émettent des substances qui se dégradent en acide formique.

Les pluies acides sont depuis longtemps présentées comme étant une des conséquences de la pollution atmosphérique. De fait, celles observées dans les régions polluées de la planète sont causées par le rejet d’acide nitrique et d’acide sulfurique. Pourtant des pluies acides sont observées en dehors des zones polluées. Comment est-ce possible ?

Loin de toute civilisation, ce sont les arbres eux-mêmes qui pourraient être indirectement liés à l’augmentation de l’acidité des pluies. Dès lors, ce ne sont pas les acides nitrique et sulfurique qui seraient en cause mais bien l’acide formique. C’est en effet ce que vient de souligner une équipe du laboratoire Atmosphères, milieux, observations spatiales de l’Institut Pierre-Simon Laplace, en collaboration avec l’Institut d’aéronomie spatiale de Belgique (IASB) et de l’Université libre de Bruxelles (ULB), dans un article paru dans Nature Geoscience. Leurs résultats sont tirés de mesures réalisées à l’aide du satellite MetOp.

 Cette distribution de l'acide formique (en jaune) fut établie grâce à l'utilisation d'un satellite. Les valeurs observées dans l'hémisphère nord sont importantes, d'autant plus que les mesures ont été prises en juillet, c'est-à-dire durant la période de croissance des végétaux. ©️ IASB

Il était déjà établi que des émissions biogéniques (activités anthropiques, feux de forêts, production par des végétaux) sont responsables de la libération d’acide formique dans l’atmosphère. Il apparaît désormais que cet acide est également présent dans l’atmosphère suite à la dégradation photochimique de composés organiques produit par des végétaux. Les conifères seraient particulièrement mis en cause. Pour aboutir à ce résultat, une cartographie mondiale des quantités d’acides formiques dans l’atmosphère a été réalisée pour la toute première fois. À l’échelle planétaire, plus de 100 millions de tonnes d’acide formique seraient produites annuellement. Ce nombre est trois fois plus important par rapport à l'estimation faite en se basant sur les rejets connus. Par ailleurs, les zones boréales et tropicales apparaissent comme étant les sources les plus importantes d’acide formique.

Connaît-on la molécule qui se dégrade en acide formique ? Non. Cependant, partant du principe qu’elle doit avoir une courte durée de vie et que les conifères en libèrent, cette molécule pourrait appartenir au groupe des terpènes. C’est du moins l’hypothèse émise par les chercheurs. Les conifères sont en effet connus pour être de grands producteurs de terpènes, des molécules volatiles appartenant à la classe des hydrocarbures.

Grâce à une modélisation globale du cycle atmosphérique de l’acide formique, l’impact de sa production sur l’acidité des pluies a pu être estimé. Ainsi, l’acide formique d’origine végétale serait responsable de 60 à 80 % de la teneur en acide des pluies tombant sur la Taïga en été. Les États-Unis seraient également touchés par le phénomène puisque 30 à 50 % de l’acidité des pluies serait d’origine naturelle.

Ainsi, il existerait un lien très fort entre les forêts et l’acidité des pluies. Ce résultat ne signifie en aucun cas qu’il faut relâcher nos efforts de diminution de nos pollutions car les pluies acides de régions polluées restent le fait des acides nitrique et sulfurique et non de l’acide formique.

 
FUTURA SCIENCES novembre 2011

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En 2007, une analyse effectuée par des scientifiques de la Cardiff University démontre que le problème des pluies acides se montre toujours aussi préoccupant que durant les années 1970 et 1980, malgré l'ensemble des mesures décidées et mises en application.

Souvenons-nous. Les pluies acides avaient largement préoccupé l'opinion mondiale il y a une vingtaine d'années. Leurs effets se faisaient ressentir sur les roches et les sols qu'elles rendaient acides, notamment dans les régions montagneuses déjà moins riches en éléments minéraux, et qui s'appauvrissaient encore. Quelquefois, ces terrains renferment aussi en petite quantité des métaux lourds, que des réactions chimiques provoquées par une acidité élevée rendaient assimilables par les plantes, puis par les animaux qui les avalent. Et, en bout de chaîne alimentaire, par l'homme…

Dans les lacs et les cours d'eau, plantes et animaux dépérissaient progressivement, excepté quelques espèces particulièrement résistantes. Les oiseaux étaient eux-mêmes contaminés par les poissons dont ils se nourrissaient, et les espèces marines n'échappaient pas à la règle. Mais l'effet le plus spectaculaire se produisait au niveau des arbres, qui perdaient leurs feuilles ou leurs aiguilles, et même quelquefois leur écorce. Ils devenaient alors sensibles aux insectes, maladies et dépérissaient.

Au cours des vingt dernières années, tout un éventail de mesures ont été prises afin de réduire la production non désirée d'acides par l'industrie, et les chercheurs se montraient enfin optimistes face aux résultats espérés. Las, une nouvelle expertise conduite par la Cardiff University’s School of Biosciences démontre que de nombreuses sources contiennent encore beaucoup d'acidité, et que les améliorations prévues au niveau des fleuves et des rivières ne confirment pas les prévisions des chercheurs.


 Steve Ormerod, l’un des chercheurs de l’équipe, en plein travail. (Photo : Andrew Lucas)


Parmi les résultats publiés par l'université de Cardiff, le  Centre d'Ecologie et d'Hydrologie et le musée national du Pays de Galles, on peut relever :

- L'acidité relevée dans les sources du pays de Galles diminue, mais très lentement.

- Plus des deux tiers des échantillons prélevés étaient suffisamment acides pour causer des dommages biologiques, et leur concentration en métaux lourds franchissait le seuil de toxicité.

- La pollution en soufre du fait de l'activité humaine reste une cause importante du niveau d'acidité, en particulier dans le pays de Galles.

- Les insectes les plus sensibles ne survivent pas plus de quelques jours à proximité des sources acides.

- L'acidification des rivières à proximité des sources reste toujours un problème significatif pour la pêche des salmonidés, ainsi que pour les réserves aquicoles telles la rivière Wye au Pays de Galles.

Le professeur en biosciences Steve Ormerod déclare : "Les organismes et les écosystèmes sont les meilleurs indicateurs de la reprise de la pollution, et les résultats pourront alarmer tout ceux qui s'intéressent au bien-être de nos fleuves. Nous devons comprendre les facteurs responsables d'une telle reprise de la pollution, en ne perdant pas de vue que le réchauffement climatique est susceptible d'encore aggraver le problème d'acidité".

Le docteur Chris Evans, quant à lui, un spécialiste en pluies acides pour le centre d'Ecologie et d'Hydrologie à Bangor, annonce que "le niveau de pollution acide s'améliore très lentement dans les régions montagneuses, mais il reste encore beaucoup de chemin à parcourir. Les importantes répercussions biologiques des chutes de pluies acides démontrent qu'il est vital de poursuivre la surveillance des écosystèmes si nous voulons continuer à les protéger à l'avenir".

Les résultats de cette expertise scientifique contrastent nettement avec d'autres études, qui avaient tendance à se montrer encourageantes au point que certains avaient estimé que le problème des pluies acides était définitivement résolu.

Une fois de plus, la nature se révèle bien plus complexe qu'une simple mécanique et ses dérèglements bien plus délicats à rectifier par l'Homme, dont la légèreté d'action ne semble pas faiblir…


FUTURA SCIENCES 2007

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C’est une conséquence indirecte, via les écosystèmes, d'une forme de pollution atmosphérique due aux rejets dans l'atmosphère

* d'azote (NO) et
* d'oxydes soufre (SO2)

résultant de la combustion d’énergies fossiles. Depuis l'essor industriel du XIXème siècle, les dépôts atmosphériques de polluants acides (H2SO4, HNO3) n'ont cessé d'augmenter.

 Résumé en vidéo des causes et effets des pluies acides.

Durant un siècle, les capacités tampon des milieux ont neutralisé les apports acides. C'est vers 1960, que les premières manifestations d’acidité ont attiré l'attention :

* dysfonctionnement des sols
* perte du pouvoir tampon
* forte diminution du taux de saturation.

Quels sont les effets des pluies acides sur l'environnement ?

Image Futura Sciences 


Les éléments de ce paragraphe sont directement tirés de http://www.emissions-poitou-charentes.org/effet_pluies_acides.htm

L'action nocive de la pollution acide sur la santé est observée sur les enfants et les personnes âgées ou souffrant d'affections respiratoires et cardiaques, et notre environnement est aussi affecté : eau, sol, matériaux et végétaux.

Effet sur les sols : Les sols deviennent acides surtout dans les montagnes où les sols sont pauvres : centre et sud de l'Allemagne ou Vosges ; cet effet se traduit par une perte d'éléments minéraux pour la végétation. Les sols sableux sont les plus sensibles. Sur les sols alcalins (calcaire) l'acidité est en partie neutralisée et l'effet est réduit.

 Montage d'une vidéo sur les pluies acides

Effet sur l'eau : En Scandinavie, au Canada, dans les Vosges, on observe une acidification progressive de certains ruisseaux et de certains lacs. A partir de pH 5,5 jusqu'à 4,5, on observe une raréfaction puis une disparition des salmonidés, le brochet et l'anguille sont relativement résistants.

Le début de l'acidification provoque la déposition sur les fonds de la matière organique, la diversité des espèces diminue. Les joncs prospèrent. La mousse 'Sphagnum Blanche' peut former un tapis épais sur le fond à cause des eaux plus claires. Les animaux tels que sangsues, escargots et écrevisses sont un des premiers signes de l'acidification. Peu d'espèces d'insectes sont résistantes. Cependant, larves de libellule, coléoptères et les vers de vase peuvent se développer anormalement : il y a moins de concurrence.

 Pluies acides ©️ Site de l'Association pour la Surveillance et l'étude de la Pollution Atmosphérique en Alsace

L'acidification entraîne une dissolution de métaux toxiques comme l'aluminium.
Les oiseaux peuvent être contaminés lorsqu'ils absorbent les minéraux toxiques (poissons contaminés). Même les mers sont touchées (rapport de la fondation pour la défense de l'environnement aux Etats-Unis) côte atlantique, New York.

 Forêt et pluie acide (Image Futura Sciences)

Effet sur les végétaux : Le dépérissement forestier (conifères et résineux) en Europe, Allemagne, Autriche, Pologne, Roumanie est du à deux phénomènes distincts :

* perturbation de la photosynthèse à la suite de la décomposition de la chlorophylle.
* acidification du sol par les pluies acides et modification de l'absorption des sels minéraux. L’écorce, atteinte, devient vulnérable aux insectes et aux maladies.

Depuis une vingtaine d'années, les hypothèses sont orientées vers l'implication de la pollution atmosphérique :

* polluants gazeux,
* dépôts atmosphériques acides (acide sulfurique et acide nitrique),
* dépôts atmosphériques acidifiants (ammonium),
* stress oxydatif (photo-oxydants comme l'ozone).

Aujourd'hui les feuillus (chênes, hêtres...) sont également touchés.

 Forêts et pluies acides

Effet sur les animaux : La faune aquatique est la plus touchée. Les animaux terrestres sont atteints en absorbant des poissons ou de l'herbe contaminée.

Effet sur les matériaux et les constructions urbaines : L'acidification des précipitations entraîne une érosion des surfaces métalliques (cuivre, zinc ...). En Tchécoslovaquie, l'érosion des voies de chemin de fer impose une limitation de la vitesse des trains. Les pierres sont atteintes (monuments historiques compris !), attaquées par la pluie et le vent, l’effet corrosif croît considérablement. De plus des polluants soufrés se déposent puis se combinent à la pierre calcaire ou au grès et donnent une substance friable facilement emportée par l'eau de pluie.

 C'est pas sorcier : pluies acides


FUTURA SCIENCES 2009 (Claire Koenig)

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Les pluies acides ne brûlent pas la peau, fort heureusement, mais elles brûlent les feuilles et acidifient les sols et les eaux, ce qui affecte grandement les végétaux et la faune aquatique. Les pluies acides peuvent même dissoudre les pierres de calcaire et donc abîmer bâtiments et statues.

Ces pluies ne sont donc pas un danger pour les êtres humains, mais elles le sont pour l’environnement et l’architecture.

Causées par la pollution au dioxyde de soufre (SO2) et aux oxydes d’azote (NOx), les pluies acides ont un pH d’environ 4 unités, parfois de 2 lorsqu’elles sont extrêmement acides. À titre de comparaison, le pH du vinaigre est compris entre 2 et 3 et il ne brûle pas la peau... En ce qui me concerne, toutefois, le vinaigre me brûle légèrement la peau...


FUTURA SCIENCES 2010

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