Qu’est-ce que les Pluies acides?
Les pluies acides désignent un mélange de matériaux déposés, à la fois humides et secs, provenant de l’atmosphère contenant des quantités supérieures à la normale d’acides nitrique et sulfurique. En termes simples, cela signifie une pluie de nature acide due à la présence de certains polluants dans l’air dus aux voitures et aux processus industriels.
Il est facilement défini comme la pluie, le brouillard, le grésil ou la neige qui a été rendue acide par les polluants dans l’air à la suite de combustibles fossiles et de combustibles industriels qui émettent principalement des oxydes d’azote (NOx) et du dioxyde de soufre (SO2). L’acidité est déterminée sur la base du niveau de pH des gouttelettes d’eau en lui attribuant un nombre compris entre 0 et 14, où 0 représente une acidité extrême et 14 représente une basicité superlative (l’opposé de l’acidité).
Selon l’EPA,
« Les pluies acides, ou dépôts acides, sont un terme large qui inclut toute forme de précipitation avec des composants acides, tels que l’acide sulfurique ou nitrique qui tombent au sol de l’atmosphère sous forme humide ou sèche. Cela peut inclure la pluie, la neige, le brouillard, la grêle ou même la poussière acide. »
Dire que les sulfates ne causent pas de pluies acides revient à dire que fumer ne cause pas de cancer du poumon.
~ Andrew L. Lewis, Jr.
L’eau de pluie normale est légèrement acide avec une plage de pH de 5,3 à 6,0 car le dioxyde de carbone et l’eau présents dans l’air réagissent ensemble pour former de l’acide carbonique, qui est un acide faible. Lorsque le niveau de pH de l’eau de pluie tombe en dessous de cette plage, elle devient des pluies acides.
Lorsque ces gaz réagissent avec les molécules d’eau et l’oxygène parmi d’autres produits chimiques présents dans l’atmosphère, des composés chimiques acides doux tels que l’acide sulfurique et l’acide nitrique se forment, ce qui entraîne des pluies acides. Les pluies acides entraînent généralement l’altération des bâtiments, la corrosion des métaux et l’écaillage des peintures sur les surfaces.
Les volcans en éruption contiennent des produits chimiques qui peuvent provoquer des pluies acides. En dehors de cela, la combustion de combustibles fossiles, le fonctionnement des usines et des automobiles en raison des activités humaines sont quelques autres raisons derrière cette activité.
Actuellement, de grandes quantités de dépôts acides sont observées dans le sud-est du Canada, le nord-est des États-Unis et la majeure partie de l’Europe, y compris des parties de la Suède, de la Norvège et de l’Allemagne. En outre, une certaine quantité de dépôts acides se trouve dans certaines parties de l’Asie du Sud, de l’Afrique du Sud, du Sri Lanka et du sud de l’Inde.
Formes de pluies acides
Il existe deux formes dans lesquelles se produit un dépôt acide – humide et sec. Les deux sont discutés ci-dessous:
Dépôt humide
Lorsque le vent souffle les produits chimiques acides dans l’air dans les zones où le temps est humide, les acides tombent au sol sous forme de pluie, de grésil, de brouillard, de neige ou de brouillard. Il élimine l’acide de l’atmosphère et les dépose à la surface de la terre.
Lorsque cet acide s’écoule dans le sol, il affecte un grand nombre de plantes, d’animaux et de vie aquatique. L’eau du drain s’écoule dans les rivières et les canaux qui se mélangent à l’eau de mer, affectant ainsi les habitats marins.
Dépôt sec
Si le vent souffle les produits chimiques acides dans l’air vers les zones où le temps est sec, les polluants acides glissent dans la poussière ou la fumée et tombent au sol sous forme de particules sèches.
Ceux-ci collent au sol et à d’autres surfaces telles que les voitures, les maisons, les arbres et les bâtiments. Près de 50% des polluants acides présents dans l’atmosphère retombent par dépôt sec. Ces polluants acides peuvent être emportés de la surface de la terre par des tempêtes de pluie.
Il a été découvert dans les années 1800 pendant la Révolution industrielle. Un chimiste écossais, Robert Angus Smith, a été le premier à découvrir ce phénomène en 1852 en tant que relation entre les pluies acides et la pollution atmosphérique à Manchester, en Angleterre.
Mais il a attiré l’attention du public principalement dans les années 1960. Le terme a été inventé en 1972 lorsque le NY Times a publié des rapports sur les effets du changement climatique qui ont commencé à survenir en raison de l’apparition de pluies acides dans la forêt expérimentale de Hubbard Brook dans le New Hampshire.
Causes des pluies acides
On sait que les sources naturelles et artificielles jouent un rôle dans la formation des pluies acides. Mais, elle est principalement causée par la combustion de combustibles fossiles qui entraîne des émissions de dioxyde de soufre (SO2) et d’oxydes d’azote (NOx).
Sources naturelles
Le principal agent causal naturel des pluies acides est les émissions volcaniques. Les volcans émettent des gaz produisant de l’acide pour créer des quantités plus élevées que la normale de pluies acides ou de toute autre forme de précipitations telles que le brouillard et la neige, affectant dans une certaine mesure le couvert végétal et la santé des résidents des environs.
La végétation en décomposition, les feux de forêt et les processus biologiques dans l’environnement génèrent également des gaz formant des pluies acides. Le sulfure de diméthyle est un exemple typique d’un contributeur biologique majeur aux éléments contenant du soufre dans l’atmosphère. Les impacts d’éclairage produisent également naturellement des oxydes nitriques qui réagissent avec les molécules d’eau via une activité électrique pour produire de l’acide nitrique, formant ainsi des pluies acides.
Sources d’origine humaine
Les activités humaines conduisant à des émissions de gaz chimiques tels que le soufre et l’azote sont les principaux contributeurs aux pluies acides. Les activités comprennent des sources de pollution de l’air émettant des gaz soufrés et azotés tels que des usines, des installations de production d’électricité et des automobiles.
En particulier, l’utilisation du charbon pour la production d’énergie électrique est le principal contributeur aux émissions gazeuses conduisant aux pluies acides. Les automobiles et les usines rejettent également quotidiennement des quantités élevées d’émissions gazeuses dans l’air, en particulier dans les zones fortement industrialisées et les régions urbaines à forte circulation automobile.
Ces gaz réagissent dans l’atmosphère avec l’eau, l’oxygène et d’autres produits chimiques pour former divers composés acides tels que l’acide sulfurique, le nitrate d’ammonium et l’acide nitrique. En conséquence, ces régions subissent des quantités excessivement élevées de pluies acides.
Les vents existants soufflent ces composés acides sur de vastes zones au-delà des frontières et ils retombent au sol sous forme de pluies acides ou d’autres formes de précipitations. Lorsqu’il atteint la terre, il traverse la surface, s’absorbe dans le sol et pénètre dans les lacs et les rivières pour finalement se mélanger à l’eau de mer.
Les gaz, c’est-à-dire le dioxyde de soufre (SO2) et les oxydes d’azote (NOx), sont principalement des gaz provenant de la production d’énergie électrique par combustion du charbon et responsables des pluies acides.
Effets des pluies acides
Les pluies acides ont des effets significatifs sur l’environnement mondial et la santé publique.
Effet sur le milieu aquatique
Les pluies acides tombent directement sur les organismes aquatiques ou s’écoulent des forêts, des routes et des champs pour se déverser dans les ruisseaux, les rivières et les lacs. Au fil du temps, les acides s’accumulent dans l’eau et abaissent le pH global du plan d’eau.
Les plantes et les animaux aquatiques ont besoin d’un pH particulier d’environ 4,8 pour survivre. Si le niveau de pH tombe en dessous, les conditions deviennent hostiles à la survie de la vie aquatique.
La tendance des pluies acides à modifier le pH et les concentrations d’aluminium affecte grandement les niveaux de concentration du pH dans les eaux de surface, affectant ainsi les poissons ainsi que d’autres formes de vie aquatique. À des niveaux de pH inférieurs à 5, la plupart des œufs de poisson ne peuvent pas éclore. Un pH inférieur peut également tuer les poissons adultes.
Le ruissellement des pluies acides des bassins versants vers les rivières et les lacs a également réduit la biodiversité à mesure que les rivières et les lacs deviennent plus acides. Dans certains lacs, rivières et ruisseaux, les espèces, y compris les poissons, les plantes et les insectes, ont été réduites et certaines ont même été complètement éliminées en raison des pluies acides excessives qui se déversent dans les eaux.
Effet sur les forêts
Il rend les arbres vulnérables aux maladies, aux intempéries et aux insectes en détruisant leurs feuilles, en endommageant l’écorce et en arrêtant leur croissance. Les dommages causés aux forêts par les pluies acides sont les plus évidents en Europe de l’Est, en particulier en Allemagne, en Pologne et en Suisse.
Effet sur le sol
Les pluies acides ont un impact important sur la chimie et la biologie du sol. Cela signifie que les microbes et l’activité biologique du sol ainsi que les compositions chimiques du sol telles que le pH du sol sont endommagées ou inversées en raison des effets des pluies acides.
Le sol doit maintenir un pH optimal pour la continuité de l’activité biologique. Lorsque des pluies acides s’infiltrent dans le sol, cela signifie un pH du sol plus élevé, ce qui endommage ou inverse les activités biologiques et chimiques du sol. Par conséquent, les microorganismes du sol sensibles qui ne peuvent pas s’adapter aux changements de pH sont tués.
Une acidité élevée du sol dénature également les enzymes des microbes du sol. Sur la même largeur, les ions hydrogène des pluies acides lessivent les minéraux et nutriments essentiels tels que le calcium et le magnésium.
Couverture végétale et plantations
Les effets néfastes des pluies acides sur le sol et des niveaux élevés de dépôts secs ont sans cesse endommagé les forêts et le couvert végétal de haute altitude car ils sont principalement entourés de brouillards et de nuages acides. En outre, les effets généralisés des pluies acides sur l’harmonie écologique ont entraîné un retard de croissance et même la mort de certaines forêts et de la couverture végétale.
Effet sur l’architecture et les bâtiments
Les pluies acides sur les bâtiments, en particulier ceux construits avec du calcaire, réagissent avec les minéraux et les corrodent. Cela laisse le bâtiment faible et susceptible de se dégrader. Les bâtiments modernes, les voitures, les avions, les ponts en acier et les tuyaux sont tous affectés par les pluies acides. Des dommages irremplaçables peuvent être causés aux anciens bâtiments patrimoniaux.
Effet sur la santé publique
Lorsqu’ils se trouvent dans l’atmosphère, les gaz de dioxyde de soufre et d’oxyde d’azote et leurs dérivés particulaires comme les sulfates et les nitrates dégradent la visibilité et peuvent provoquer des accidents, entraînant des blessures et des décès. La santé humaine n’est pas directement affectée par les pluies acides, car l’eau de pluie acide est trop diluée pour causer de graves problèmes de santé.
Cependant, les dépôts secs également appelés particules gazeuses dans l’air qui sont dans ce cas des oxydes d’azote et du dioxyde de soufre peuvent causer de graves problèmes de santé lorsqu’ils sont inhalés. Des niveaux accrus de dépôts acides sous forme sèche dans l’air peuvent causer des problèmes pulmonaires et cardiaques tels que la bronchite et l’asthme.
Autres effets
Les pluies acides entraînent l’altération des bâtiments, la corrosion des métaux et le décollement des peintures sur les surfaces. Les bâtiments et les structures en marbre et en calcaire sont ceux qui sont particulièrement endommagés par les pluies acides en raison de la réactivité des acides présents dans la pluie et des composés calciques présents dans les structures.
Les effets sont couramment observés sur les statues, les vieilles pierres tombales, les monuments historiques et les bâtiments endommagés. Les pluies acides corrodent également les métaux comme l’acier, le bronze, le cuivre et le fer.
Solutions aux pluies acides
Nettoyage des tuyaux d’échappement et des cheminées
La majeure partie de l’énergie électrique répondant aux besoins énergétiques modernes provient de la combustion de combustibles fossiles tels que le pétrole, le gaz naturel et le charbon qui génèrent des oxydes d’azote (NOx) et du dioxyde de soufre (SO2) en tant que principaux contributeurs aux pluies acides. La combustion du charbon explique en grande partie les émissions de SO2, tandis que les émissions de NOx proviennent principalement des combustibles fossiles.
Le lavage du charbon, l’utilisation de charbon à faible teneur en soufre et l’utilisation de dispositifs appelés « épurateurs” peuvent apporter des solutions techniques aux émissions de SO2. Le ”lavage » également appelé désulfuration des gaz de combustion (FGD) fonctionne généralement pour éliminer chimiquement le SO2 des gaz sortant des cheminées.
Il peut éliminer jusqu’à 95% des gaz SO2. Les installations de production d’électricité peuvent également utiliser des combustibles qui émettent beaucoup moins de SO2, comme le gaz naturel, au lieu de brûler du charbon. Ces méthodes sont simplement appelées stratégies de réduction des émissions.
De même, les émissions de NOx provenant des combustibles fossiles des automobiles sont atténuées par l’utilisation de convertisseurs catalytiques. Les convertisseurs catalytiques sont fixés sur le système de tuyau d’échappement pour réduire les émissions de NOx. L’amélioration de l’essence qui brûle plus propre est également une stratégie pour réduire les émissions de gaz NOx.
Restauration des environnements endommagés
L’utilisation de calcaire ou de chaux, un processus appelé chaulage, est une pratique que les gens peuvent pratiquer pour réparer les dommages causés par les pluies acides aux lacs, rivières et ruisseaux. L’ajout de chaux dans les eaux de surface acides équilibre l’acidité. C’est un procédé qui a été largement utilisé, par exemple en Suède, pour maintenir le pH de l’eau à un niveau optimal.
Même si le chaulage est une méthode coûteuse et doit être fait à plusieurs reprises. En outre, il n’offre qu’une solution à court terme au détriment de la résolution des problèmes plus généraux liés aux émissions de SO2 et de NOx et aux risques pour la santé humaine. Néanmoins, il contribue à restaurer et à permettre la survie des formes de vie aquatique en améliorant les eaux de surface acidifiées chroniquement.
Sources d’énergie alternatives
Outre les combustibles fossiles, il existe un large éventail de sources d’énergie alternatives pouvant générer de l’énergie électrique. Il s’agit notamment de l’énergie éolienne, de l’énergie géothermique, de l’énergie solaire, de l’hydroélectricité et de l’énergie nucléaire.
L’exploitation de ces sources d’énergie peut offrir des alternatives d’énergie électrique efficaces au lieu d’utiliser des combustibles fossiles. Les piles à combustible, le gaz naturel et les batteries peuvent également remplacer l’utilisation de combustibles fossiles comme sources d’énergie plus propres. À ce jour, toutes les sources d’énergie ont des coûts et des avantages environnementaux et économiques. La seule solution consiste à utiliser une énergie durable capable de protéger l’avenir.
Actions individuelles, nationales/étatiques et internationales
Des millions de personnes contribuent directement et indirectement aux émissions de SO2 et de NOx. L’atténuation de ce défi exige que les individus soient mieux informés sur les économies d’énergie et les moyens de réduire les émissions, tels que: éteindre les lumières ou les appareils électriques lorsqu’ils ne les utilisent pas; utiliser les transports en commun; utiliser des appareils électriques écoénergétiques; et l’utilisation de véhicules hybrides ou de véhicules à faibles émissions de NOx.
Pluies acides et eau
National Geographic
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