20.2.2 : Dépôt acide

Le dépôt acide est un terme désignant un mélange de dépôts humides et secs (matières déposées) provenant de l'atmosphère contenant des quantités supérieures à la normale d'acides nitrique et sulfurique. Les précurseurs, ou précurseurs chimiques, de la formation des dépôts acides proviennent à la fois de sources naturelles, telles que les volcans et la végétation en décomposition, et de sources artificielles, principalement les émissions de dioxyde de soufre (SO ₂) et d'oxydes d'azote (NO _x) résultant de la combustion de combustibles fossiles (fig. \(\PageIndex{a}\)). Les dépôts acides se produisent lorsque ces gaz réagissent dans l'atmosphère avec l'eau, l'oxygène et d'autres produits chimiques pour former divers composés acides. Le résultat est une solution douce d'acide sulfurique et d'acide nitrique. Lorsque du dioxyde de soufre et des oxydes d'azote sont libérés par les centrales électriques et d'autres sources, les vents dominants font passer ces composés à travers les frontières des États et des pays, parfois sur des centaines de kilomètres.

Figure\(\PageIndex{a}\) : Ce diagramme montre les sources anthropiques et naturelles de dépôts acides. Des composés organiques volatils (COV), du dioxyde de soufre (SO ₂), des oxydes d'azote (NO _X) et du mercure (Hg) sont libérés, mais seuls le SO ₂ et le NO _X réagissent pour former des acides. Trois catégories de polluants interagissent les unes avec les autres. Il s'agit de polluants gazeux dans l'atmosphère, de particules polluantes dans l'atmosphère et de polluants présents dans l'eau des nuages et les précipités. Les deux premières catégories constituent les dépôts secs et les secondes les dépôts humides. Les dépôts acides (dépôts secs et humides) atteignent des zones naturelles, qui peuvent être terrestres (comme sur la photo) ou aquatiques.

Les dépôts acides sont mesurés à l'aide d'une échelle appelée « pH ». Plus le pH d'une substance est bas, plus elle est acide. L'eau pure a un pH de 7,0. Cependant, les pluies normales sont légèrement acides car le dioxyde de carbone (CO ₂) s'y dissout pour former de l'acide carbonique faible, ce qui donne au mélange obtenu un pH d'environ 5,6 aux concentrations atmosphériques typiques de CO ₂. Le pH moyen des précipitations aux États-Unis en 1980 était de 4,6, mais il a augmenté progressivement en raison de la réduction des émissions de dioxyde de soufre et d'oxydes d'azote (figure\(\PageIndex{b}\)).

Figure\(\PageIndex{b}\) : Le pH mesure le degré d'acidité ou de base d'une solution, qui dépend de la concentration en ions hydrogène. Les précipitations sont normalement légèrement acides, avec un pH d'environ 5,6. (Tout ce qui est en dessous du pH = 7 est considéré comme acide.) Le pH des précipitations était encore plus acide dans la majeure partie de la côte est des États-Unis en 1986 (dépôts acides), certaines parties du Michigan, de l'Ohio, de la Pennsylvanie et de l'État de New York atteignant un pH inférieur ou égal à 4,1. Le pH de l'ouest des États-Unis en 1986 était plus proche de 5,0. Grâce aux efforts déployés pour réduire la pollution atmosphérique, le pH des précipitations s'est rapproché de la normale. En 2016, le pH de l'est des États-Unis était passé à environ 4,9, et le pH de l'ouest des États-Unis était presque revenu à la normale, de nombreuses régions ayant un pH supérieur ou égal à 5,7. Images du National Atmospheric Deposition Program (domaine public).

Effets des dépôts acides

Les dépôts acides provoquent l'acidification des lacs et des cours d'eau et contribuent à endommager les arbres en haute altitude (par exemple, les épinettes rouges de plus de 2 000 pieds) et de nombreux sols forestiers sensibles. En outre, les dépôts acides accélèrent la dégradation des matériaux de construction et des peintures, y compris des bâtiments irremplaçables, des statues et des sculptures qui font partie du patrimoine culturel de notre pays. Avant de tomber sur la terre, les gaz de dioxyde de soufre (SO ₂) et d'oxyde d'azote (NO _x) et leurs dérivés particulaires (sulfates et nitrates) contribuent à la dégradation de la visibilité et nuisent à la santé publique.

Les effets écologiques des dépôts acides se manifestent le plus clairement dans les environnements aquatiques, tels que les cours d'eau, les lacs et les marais. La plupart des lacs et des cours d'eau ont un pH compris entre 6 et 8, bien que certains lacs soient naturellement acides même sans les effets des dépôts acides. Les dépôts acides affectent principalement les plans d'eau sensibles, situés dans des bassins versants dont les sols ont une capacité limitée à neutraliser les composés acides (appelée « capacité tampon »). Les lacs et les cours d'eau deviennent acides (c'est-à-dire que le pH baisse) lorsque l'eau elle-même et le sol environnant ne peuvent pas suffisamment amortir les dépôts acides pour les neutraliser. Dans les zones où la capacité tampon est faible, les dépôts acides rejettent de l'aluminium des sols dans les lacs et les cours d'eau ; l'aluminium est hautement toxique pour de nombreuses espèces d'organismes aquatiques. Les dépôts acides ralentissent la croissance, endommagent ou tuent les forêts. Bien entendu, les dépôts acides ne sont pas la seule cause de telles conditions. D'autres facteurs contribuent au stress général de ces zones, notamment les polluants atmosphériques, les insectes, les maladies, la sécheresse ou les températures très froides. Dans la plupart des cas, en fait, les impacts des dépôts acides sur les arbres sont dus aux effets combinés des dépôts acides et de ces autres facteurs de stress environnementaux.

Les dépôts acides contribuent à la corrosion des métaux (comme le bronze) et à la détérioration de la peinture et de la pierre (comme le marbre et le calcaire). Ces effets réduisent considérablement la valeur sociétale des bâtiments, des ponts, des objets culturels (tels que des statues, des monuments et des pierres tombales) et des voitures (figure\(\PageIndex{c}\)).

Figure\(\PageIndex{c}\) : Une gargouille endommagée par un dépôt acide.

Les sulfates et les nitrates qui se forment dans l'atmosphère à partir des émissions de dioxyde de soufre (SO ₂) et d'oxydes d'azote (NO _x) contribuent à réduire la visibilité, ce qui signifie que nous ne pouvons pas voir aussi loin et aussi clairement dans l'air. Les polluants responsables des dépôts acides, à savoir le dioxyde de soufre (SO ₂) et les oxydes d'azote (NO _x), nuisent à la santé humaine. Ces gaz interagissent dans l'atmosphère pour former de fines particules de sulfate et de nitrate qui peuvent être transportées sur de longues distances par les vents et inhalées profondément dans les poumons des personnes. Les particules fines peuvent également pénétrer à l'intérieur. De nombreuses études scientifiques ont identifié un lien entre des niveaux élevés de particules fines et une augmentation des maladies et des décès prématurés dus à des troubles cardiaques et pulmonaires, tels que l'asthme et la bronchite.

Attribution

Modifié par Melissa Ha de Acid Rain Biologie environnementale par Matthew R. Fisher (sous licence CC-BY)