Précipitations Acides

Étant donné que tous les organismes vivants ont besoin d'eau pour survivre, onpourrait s'attendre à ce que toutes les précipitations aient un impact positif sur les écosystèmes et l'environnement. Cependant, de petites variations du pH peuvent rendre les précipitations acides et avoir des effets dévastateurs sur les sols, les arbres, les écosystèmes aquatiques et même les structures construites par l'homme. Les conditions acides peuvent également provenir d'émissions gazeuses.

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Table des mateères
    • Dans cet article, nous allons nous intéresser aux précipitations acides.
    • Tout d'abord, nous définirons ce que sont les précipitations acides.
    • Ensuite, nous verrons quelques exemples de précipitations acides.
    • Nous poursuivrons avec le processus de formation des précipitations acides.
    • Ensuite, nous décrirons les causes des précipitations acides, qui comprennent des causes naturelles et humaines.
    • Nous terminerons par les effets des précipitations acides sur le sol et les écosystèmes terrestres et aquatiques.

    Définition des précipitations acides

    Les précipitationsacides sont des précipitations dont le pH est inférieur ou égal à 5,2. Cette valeur est suffisamment acide pour endommager les sols, les arbres et les bâtiments.

    Rappelle-toi que tout ce qui a un pH supérieur à 7 est alcalin, tandis que tout ce qui est inférieur à 7 est acide.

    Une pluie normale a un pH d'environ 5,6, c'est-à-dire qu'elle est un peu acide.

    Pour remettre les choses dans leur contexte, l'eau en bouteille a un pH de 6,5 à 7,5, c'est-à-dire qu'elle est presque neutre, et l'eau de mer a un pH de 8,2, c'est-à-dire qu'elle est alcaline.

    Les pluies acides peuvent avoir un pH aussi bas que 3 !

    Alors pourquoi une différence de >1 pH ferait-elle une si grande différence ? C'est parce que l'échelle du pH est logarithmique, ce qui signifie que pour chaque unité que tu descends sur l'échelle du pH, l'acidité est multipliée par 10, de sorte qu'il y a en fait une différence substantielle entre des solutions très proches les unes des autres sur l'échelle du pH.

    Exemples de précipitations acides

    Voici différents exemples de précipitations ou de pluies acides :

    • Pluie d'acide nitrique se forme à partir de la réaction entre l'eau et divers oxydes nitreux.
    • La pluie d'acide sulfurique est formée par la réaction entre l'eau et le dioxyde desoufre .
    • La pluie d'acide carbonique est formée par la réaction entre l'eau et le dioxyde de carbone (l'acide carbonique est beaucoup plus faible que l'acide nitrique et l'acide sulfurique).

    Dans les sciences de l'environnement, les précipitations acides ne sont pas un concept autonome. Les dépôts acides sont un terme générique qui désigne tout changement d'acidité dû aux conditions atmosphériques. Les dépôts acides ne se réfèrent pas seulement à la phase liquide, le terme englobe également la pluie, la neige, la grêle, les gaz, la poussière et le brouillard. Il existe donc deux types de dépôts acides que tu dois connaître :

    • Dépôt humide: c'est lorsque de l'acide sulfurique ou nitrique (formé par la réaction des oxydes d'azote et du dioxyde de soufre dans l'atmosphère) tombe dans la pluie, la neige, la grêle ou le grésil.
    • Lesdépôts secs: c'est lorsque des particules gazeuses ou des particules acides adhèrent aux surfaces et sont lavées de ces surfaces par les précipitations.

    Formation des précipitations acides

    Comment se déroule le processus de formation des précipitations acides ? Les acides chlorhydrique, sulfurique et nitrique libérés par l'activité des volcans peuvent tomber immédiatement sous forme de pluies acides. En revanche, les pluies acides dues à l'activité humaine se forment lorsque les émissions d'oxyde nitreux et de dioxyde de soufre réagissent avec l'eau atmosphérique pour former de l'acide nitrique et de l'acide sulfurique. Ces réactions se produisent souvent en phase aqueuse, mais peuvent aussi se produire en phase gazeuse en l'absence d'eau. Voici les équations chimiques pour la formation de l'acide nitrique et de l'acide sulfurique :

    SO2 + H2OH2SO4 H+ + HSO4 2H+ + SO42

    NO2 + H2O HNO3 H+ + NO3

    Le H+ dans la réaction signifie l'acidité de la solution.

    Causes des précipitations acides

    Les causes des précipitations acides, et des dépôts, sont diverses, il s'agit notamment du rejet naturel de gaz, de la combustion de combustibles fossiles et de l'agriculture. Entrons dans les détails :

    Causes naturelles

    On considère souvent que les dépôts acides sont uniquement dus à l'activité humaine, mais les émissions de gaz peuvent également libérer des substances dangereuses dans l'air :

    • L'activité volcanique est le principal responsable des dépôts acides naturels dans le monde. En effet, les volcans rejettent constamment des gaz dangereux dans l'atmosphère, et même des acides tels que les acides chlorhydrique, nitrique et sulfurique directement dans l'atmosphère.
    • Lesfeux de forêt, les grands phénomènes de décomposition et d'autres processus biologiques libèrent du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, qui a le potentiel de former de l'acide carbonique.
    • Leséclairs fixent l'azote dans l'atmosphère et peuvent former des oxydes nitreux, qui réagissent ensuite avec l'eau pour former des pluies acides.

    Les causes humaines

    L'activité humaine est le plus grand facteur d'émissions gazeuses à l'origine des dépôts acides et augmente de façon exponentielle depuis la révolution industrielle. Le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote sont des sous-produits d'une variété de processus créés par l'homme, allant de l'électricité qui alimente tes maisons aux combustibles fossiles qui sont brûlés dans les moteurs des véhicules. Jetons un coup d'œil à certaines activités humaines qui sont à l'origine des précipitations acides :

    Procédés industriels

    Des centrales électriques au charbon ont été construites dans le monde entier au cours du siècle dernier pour produire de l'énergie sous forme d'électricité, mais la combustion du charbon libère des sous-produits gazeux dangereux. Il s'agit notamment du dioxyde de soufre et des oxydes d'azote qui se déplacent sous le vent des centrales et des pluies acides. Les centrales nucléaires rejettent également du dioxyde de soufre comme sous-produit. Les besoins croissants en électricité des temps modernes font qu'il sera difficile de limiter l'utilisation de ces centrales.

    L'agriculture

    L'utilisation excessive d'engrais et d'autres produits agrochimiques contenant des composés azotés peut finir par provoquer des pluies acides. Les sols riches en nutriments s'infiltreront dans les eaux avoisinantes et l'eau qui s'évapore contiendra des quantités dangereuses d'ions nitrate, qui peuvent réagir pour former des oxydes d'azote et de l'acide nitrique lors de la formation des nuages.

    Combustibles fossiles

    Les transports, les machines lourdes et la production de masse utilisent des combustibles fossiles pour produire de l'énergie et libèrent d'énormes quantités de dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone atmosphérique agit non seulement comme un gaz à effet de serre qui réchauffe la planète, mais il peut aussi former de l'acide carbonique et provoquer des pluies acides. La combustion des combustibles fossiles peut également libérer des oxydes d'azote et du dioxyde de soufre en tant que sous-produits.

    Changement climatique induit par l'homme

    La combustion de combustibles fossiles, la déforestation et l'agriculture libèrent toutes des gaz à effet de serre (tels que le dioxyde de carbone et le méthane) dans l'environnement. Ces gaz à effet de serre contribueront à l'effet de serre et réchaufferont la planète. La hausse des températures augmentera la fréquence et la gravité des précipitations, ce qui signifie que les pluies acides tomberont plus régulièrement.

    Effets des précipitations acides

    Les précipitations acides ont des effets néfastes sur les sols, les arbres et les écosystèmes terrestres et aquatiques. Elles peuvent également éroder les bâtiments et les statues construits par l'homme. Passons en revue quelques-uns de ces effets :

    Précipitation acide Effets de la précipitation acide, exemples StudySmarterFig. 1. Effets des pluies acides sur une forêt.

    Effets sur les sols

    Les dépôts acides augmentent la teneur en ions hydrogène des sols, ce qui diminue la disponibilité d'ions importants tels que le calcium, le magnésium et le potassium, qui sont essentiels à la croissance des plantes et des arbres.

    • Cela se fait par le lessivage de ces ions dans les différents sols ou dans l'eau.
    • L'augmentation de l'acidité augmente également les chances de mobilisation de l'aluminium, ce qui entraîne la transition des hydroxydes d'aluminium vers des ions d'aluminium toxiques.
    • Les oxydes nitreux dissous peuvent être actionnés par des bactéries dénitrifiantes, ce qui entraîne une augmentation de la teneur en azote du sol.

    Lelessivage est le ruissellement de la teneur en nutriments des sols par les précipitations.

    La disponibilité du calcaire (carbonate de calcium) dans les sols agit comme un tampon contre l'augmentation de l'acidité. Le type de sol, les conditions météorologiques et l'écoulement de l'eau influent sur la capacité du sol à neutraliser les acides.

    Effets sur les écosystèmes terrestres

    Les impacts immédiats des pluies acides sur les écosystèmes comprennent les dommages physiques de toute structure d'abri, tels que l'affaiblissement des feuilles des arbres et la corrosion des zones rocheuses, ainsi que l'érosion côtière.

    • Ces deux effets réduisent la taille des habitats et peuvent entraîner une surpopulation des écosystèmes ou la migration de certaines espèces vers des régions plus sûres.
    • Les effets des dépôts acides sur le sol auront des conséquences durables sur l'écosystème. Les ions magnésium sont essentiels à la photosynthèse tandis que les ions calcium sont nécessaires à la formation des cellules ; sans accès à ces nutriments, les populations de producteurs commenceront à s'effondrer. Les consommateurs herbivores auront donc moins de ressources alimentaires.
    • L'exposition aux ions aluminium freine la croissance des racines des plantes et réduit la capacité des micro-organismes à libérer des nutriments dans le sol.

    La migration des espèces est dangereuse pour la fonctionnalité des écosystèmes car de nouveaux concurrents et prédateurs vont perturber les équilibres écologiques.

    Bien que tu associes la majorité des extinctions survenues à la fin de la période jurassique (il y a 65 millions d'années) à l'impact d'un astéroïde, l'expulsion de trioxyde de soufre et le déversement massif de pluies acides qui en ont résulté ont joué un rôle majeur dans les extinctions de masse. L'acharnement des dépôts acides qui ont suivi n'aurait pas permis aux écosystèmes de se rétablir et a conduit de nombreuses espèces terrestres et aquatiques à l'extinction.

    Les dépôts acides ne corrodent pas seulement les habitats rocheux, mais aussi les structures construites par l'homme, comme les bâtiments et les statues.

    Effets sur les écosystèmes aquatiques

    Les dépôts acides et le lessivage des sols qui ont été affectés ont des effets néfastes sur les écosystèmes aquatiques.

    • De nombreux organismes marins deviennent stressés dans les environnements acides, en particulier ceux qui ont besoin de carbonates pour fabriquer leurs exosquelettes (l'acidification réduit la disponibilité des carbonates).
    • Le lessivage des sols riches en nutriments par les pluies acides peut provoquer une anoxie dans les milieux aquatiques.
    • L'ajout d'oxydes d'azote augmente la teneur en azote du sol, lorsque ce sol est lessivé, un processus appelé eutrophisation se produit.
    • L'augmentation de la disponibilité de l'azote dans les eaux entraîne une augmentation rapide des populations d'algues et la formation d'efflorescences algales à la surface. Lorsque ces fleurs d'eau sont décomposées par des bactéries anaérobies, l'oxygène disponible est épuisé et l'écosystème est asphyxié.

    L'anoxie est l'absence d'oxygène.

    Il est étonnant de constater que les précipitations acides réduisent les émissions de méthane des tourbières ! De nombreux décomposeurs archaïques prospèrent dans les environnements pauvres en nutriments et en oxygène des tourbières et libèrent d'énormes quantités de méthane dans l'atmosphère. Le méthane est un gaz à effet de serre très puissant, qui contribue donc massivement à l'effet de serre à l'origine du réchauffement de la planète et du changement climatique. Cependant, les scientifiques ont trouvé une autre bactérie qui surpasse la bactérie archaïque dans les environnements à forte teneur en sulfate (les pluies acides réagissent en formant des sulfates). On a constaté que la décomposition de ces nouvelles bactéries libère jusqu'à 40 % de méthane en moins.

    Latourbe est un dépôt boueux que l'on trouve dans les tourbières et qui est composé de matières organiques mortes (principalement des végétaux).

    Précipitations acides - Principaux enseignements

    • Les dépôts acides correspondent à l'augmentation de l'acidité d'une zone, soit par dépôt humide (précipitations acides), soit par dépôt sec (particules gazeuses se fixant sur les surfaces).
    • Les pluiesd'acide nitrique se forment à partir de la réaction entre l'eau et divers oxydes d'azote.
    • Les pluies d'acide sulfurique se forment à partir de la réaction entre l'eau et le dioxyde de soufre.
    • Les pluies d'acidecarbonique sont formées par la réaction entre l'eau et le dioxyde de carbone (l'acide carbonique est beaucoup plus faible que l'acide nitrique et l'acide sulfurique).
    • Le changement climatique contribue aux pluies acides car lahausse des températures augmentera la fréquence et la gravité des précipitations, ce qui signifie que les pluies acides tomberont plus régulièrement.
    • L'activité volcanique, la combustion de combustibles fossiles et le changement climatique augmentent la teneur en dioxyde de soufre et en oxyde d'azote de l'atmosphère et la fréquence des dépôts acides.
    • Les dépôts acides ont des effets dévastateurs sur les sols (réduction de la teneur en ions, mobilisation de l'aluminium), les écosystèmes terrestres (décomposition des populations de micro-organismes et de producteurs) et les écosystèmes aquatiques (anoxie par eutrophisation des eaux avoisinantes).

    Références

    1. Figure des pluies acides sur une forêt (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Acid_rain_woods1.JPG) par Lovecz. Domaine public.
    Questions fréquemment posées en Précipitations Acides
    Qu'est-ce que les précipitations acides?
    Les précipitations acides sont des pluies ou de la neige contenant des niveaux élevés d'acides sulfurique et nitrique, souvent causés par la pollution industrielle.
    Quels sont les effets des précipitations acides sur les forêts?
    Les précipitations acides endommagent les feuilles des arbres, diminuent la résistance des plantes et perturbent la fertilité du sol, causant des préjudices à long terme.
    Comment se forment les précipitations acides?
    Les précipitations acides se forment lorsque les polluants de l'air, tels que le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote, réagissent avec l'eau dans l'atmosphère pour produire des acides.
    Comment réduire les précipitations acides?
    Pour réduire les précipitations acides, il faut diminuer les émissions de polluants par l'adoption de carburants propres, la réduction de l'utilisation de combustibles fossiles et le renforcement des régulations environnementales.

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