ACIDIFICATION DES EAUX DOUCES! PLUIES ACIDES ! ACIDIFICATION DES SOLS !
Bibliographie
- Harley CDG & al. (2006) The impacts of climate change in coastal marine systems. Ecol Lett 9:228–241.
Filmographie
- Film pédagogique de l'INRA sur l'histoire de la prise de conscience du phénomène des pluies acides et de leurs conséquences, sur le site inra.fr
- [vidéo] Laurence Jourdan et Nicolas Koutsikas Documentaire "Tipping Point" 52 min sur l'acidification des océans, sur le site ebu.ch
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pluie_acide
L'expression « pluie acide » désigne toute forme de précipitations anormalement acides. On distingue les retombées humides (pluie, neige, brouillard, smog...) des retombées sèches (particules fines, gaz).
Cette expression a été utilisée pour la première fois par Robert Angus Smith en 18721. L'expression « pluie acide » est parfois employée dans le langage courant pour désigner un ensemble plus vaste de phénomènes, les dépôts acides : ceux-ci incluent les précipitations acides (pluies et condensation), mais aussi des poussières ou fumées ayant une action acidifiante sur leur environnement2,3,4.
L'acidification des eaux météoritiques contribue à l'acidification des eaux de certaines sources, des eaux de ruissellement et des eaux de surfaces, ainsi qu'à l'acidification des océans. Les eaux plus acides dissolvent mieux certains produits toxiques et les font circuler, pouvant augmenter les risques de saturnisme quand elles circulent dans des tuyaux de plomb, ou des réseaux de distribution contenant des soudures ou plomb (dans les Vosges par exemple, zone considérée comme particulièrement écologiquement vulnérable5 à l'acidification en France).
Composition
Cette acidification est due à la présence dans l'atmosphère de gaz susceptibles de se dissoudre dans l'eau en formant des espèces acides. Il s'agit essentiellement des oxydes de soufre (SO2 et SO3) et d'azote (NO et NO2). Ces polluantsréagissent dans l'atmosphère avec le dioxygène et l'eau pour former respectivement de l'acide sulfureux H2SO3 et de l'acide nitrique HNO3. D'autres acides peuvent intervenir dans une moindre mesure : acide chlorhydrique, acide fluorhydrique,ammonium, acide formique, acide acétique...
Acidité de l'eau de pluie
L'acidité d'une solution aqueuse est mesurée par son pH :
- une solution de pH = 7 est dite neutre ;
- une solution de pH < 7 est dite acide ; plus son pH s'éloigne de 7 (diminue) et plus elle est acide ;
- une solution de pH > 7 est dite basique ; plus son pH s'éloigne de 7 (augmente) et plus elle est basique.
L'échelle de pH est une échelle logarithmique, ce qui signifie que lorsque le pH diminue d'une unité (dans le domaine acide), l'acidité de la solution est multipliée par 10. Ainsi, une solution de pH = 3 est 10 fois plus acide qu'une solution de pH=4, 100 fois plus acide qu'une solution de pH=5.
Dans des conditions normales, le pH de l'eau de pluie se situe autour de 5,6 (mais peut osciller entre 3,8 et 8)6: elle est donc naturellement légèrement acide, en raison essentiellement de la solvatation de dioxyde de carbone atmosphérique, qui forme de l'acide carbonique H2CO3 selon la réaction :
- CO2(aq) + H2O(l)
H2CO3(aq)
On parle donc généralement de pluie acide lorsque le pH de l'eau est inférieur à 5.
Conséquences des pluies acides
L'acidification des précipitations a des conséquences sur les champignons, les lichens et les végétaux. Elle entraîne également l'acidification des sols, de certaines eaux douces de surface17 (lacs d'Europe du Nord par exemple) et l'acidification des océans.
L'acidité des lacs empêche le développement normal des espèces et des végétaux qu'ils abritent. 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. Des traitements par épandage de produits calcaires sont faits pour éviter la stérilisation de grands lacs d'Europe du Nord. La part des acides naturels (acides organiques essentiellement) et des acides d'origine anthropique pourrait jouer un rôle 18
Effets sur la faune
Les effets sur la faune sont plausibles et probables, mais mal cernés faute d’études. Certains lacs scandinaves étaient dans les années 1980-1990 devenus si acides, que les poissons et crustacés y disparaissaient complètement. Certains ont fait l’objet de déversement de chaux pour tamponner leur pH. De manière synergique avec d'autres pollutions (eutrophisation notamment) l'acidification des lacs et des cours d'eau peut fortement modifier la composition des populations de poissons et invertébrés20.
Réactions, évolutions législatives
Les pluies acides sont une « pollution globale » et constituent pour cette raison un problème international.
La conférence internationale sur l'arbre et la forêt SILVA se tient à la Sorbonne, à Paris, en février 1986 : autour du Président français François Mitterrand et du chancelier ouest-allemand Helmut Kohl, dont les deux pays sont lourdement touchés par les pluies acides, une soixantaine de chefs d'État et de gouvernement débattent des actions à mener.
En 1988, un traité (Convention sur la pollution atmosphérique transfrontalière à longue portée ; Convention on Long-Range Transboundary Pollution) a engagé les signataires à limiter les émissions d'oxydes d'azote à leur niveau de 1987.
En Europe, la Commission économique se préoccupe de la question, avec des normes européennes et nationales qui ont permis une forte diminution de la pollution acide de l’air des années 1980 aux années 2000. Mais alors que les émissions terrestres diminuaient fortement, les émissions du transport maritime augmentaient tant, qu'à ce rythme en 2015, les seules émissions des navires croisant au large de l'UE 25 émettront plus de SO2 que toutes les sources terrestres de l'UE-2521.
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http://fr.wikipedia.org/wiki/Acidification_des_eaux_douces
Acidification des eaux douces
L'expression acidification des eaux douces désigne les phénomènes d'acidification des eaux non-marines, quand cette acidification est d'origine anthropique.
Elle concerne notamment des eaux de lacs, étangs, mares, sources, rivières et fleuves, ainsi que les eaux de ruissellement voire de nappe phréatique. Par extension on inclue parfois les eaux saumâtres dans cette liste.
Pour le chimiste, l'acidification est une diminution du pH des eaux douces. Quand elle est due à des composés azotés, l'acidification s'accompagne souvent de phénomènes d'eutrophisation.
Quand elle est anthropique et qu'elle a des effets adverses sur les écosystèmes, c'est une des formes de la pollution de l'eau ; diffuse et « transfrontière ».
Rio Tinto, le cours d'eau le plus acidifié d'Espagne, par drainage minier acide, également l'un des plus chargé en sels de métaux lourds et de métalloïdes toxiques et écotoxique.
Ces acidifiants peuvent souvent agir seuls ou cumuler et multiplier leurs effets (effet synergique des cocktails de polluant).
Conséquences sanitaires
Sauf dans le cas du « drainage minier acide » qui peut justifier une interdiction totale de la baignade et de toute activité deloisirs aquatiques, l'acidification est habituellement trop légère pour qu'il existe un risque directe de brûlure de la peau humaine, lors d'une baignade par exemple.
Les risques sont surtout indirects :
- les eaux acides sont en effet beaucoup plus « agressives », vis à vis de nombreux métaux notamment.
- Ainsi, l'aluminium naturellement présent en grande quantité dans les sols en est en partie extrait par les eaux acides qui le rendent biodisponible.
- En contact avec la grenaille de plomb, avec un sol pollué par le plomb ou en circulant dans un réseau de distribution d'eau potable contenant des éléments en plomb, ou avec des tuyaux contenant du plomb comme additif ou du plomb dans les soudures les eaux douces, une eau acidifiée se charge de plomb hautement bioassimilable(neurotoxique à faible voire très faible doses). Elles contribuent alors aux intoxications par le plomb (saturnisme9), dont chez l'animal (saturnisme animal) ;
- l'acidification de l'eau affecte la santé et l'immunité des poissons et de certaines espèces-gibier qui se nourrissent dans les zones humides (canards, oies, limicoles, élans...) et augmente le risque que ces espèces absorbent et fixent des métaux lourds ou des radionucléides, et aient un système immunitaire dégradé, ce qui favorise les parasitoses,bactérioses, viroses, dont certaines sont éventuellement transmissibles à l'Homme et aux consommateurs de gibier. Quand l'acidité augmentent le taux de métaux et métalloïdes toxiques en solution, la microflore de l'eau, du sol et des sédiments en est affectée10
Conséquences écologiques
L'acidification de l'eau induit des changements dans la chimie et la biochimie des milieux aquatiques, de la source à (in fine) l'océan. Toutes les eaux superficielles marines ont vu de 1751 à 2004 leur pH nettement diminuer (passant en moyenne de 8,25 à 8,14)19,20.
Au-delà de certains seuils (on parle aussi de « charges critiques », des effets délétères apparaissent pour les espèces et les écosystèmes, à cause d'un double effet :
- l'effet inhibiteur de la calcification (voir franchement corrosif) qui peut a priori affecter toutes les espèces aquatiques qui doivent fixer des carbonates pour produire leur coquille, radula ou squelette (Environ six téramoles d'azote actif et deux téramoles de soufre seraient injectées chaque année dans l’atmosphère terrestre. C'est bien moins que les 700 téramoles de CO2, mais suffisant pour avoir des effets écotoxiques dans certains contextes écopaysagers) ;
- l'acidité de l'eau ou du sol humide permet ou favorise grandement la mise en suspension et solubilisation et par suite la mobilité et la biodisponibilité de nombreux éléments toxiques et indésirables (métaux lourds, métalloïdes,radionucléides...).
Effets sur les poissons
Au-delà de certains seuils d'acidification (et de teneurs de l'eau en éléments indésirables), certaines espèces, puis toutes les espèces de poissons disparaissent.
Ceci a notamment été montré en Europe du Nord dans les lacs et cours d'eau touchés par les "pluies acides", traités par des apports de calcium (craie, chaux). Il est à noter que cependant, les complexes argilo-humiques, quand et là où ils existent, peuvent limiter les effets négatifs de l'acidification.
Des effets neurologiques et comportementaux préoccupants ont été démontrés chez des poissons exposés à une eau acidifiée (in situ et en laboratoire).
On ne sait pas avec certitude si c'est l'acidification même ou un effet encore incompris du CO2 en tant que molécule sur le poisson qui est en cause, mais des chercheurs ont conclu en 2012 d'une étude que la fonction deneurotransmission du système olfactif des poissons est affectée par l'acidification33.
De plus, une autre étude a démontré en 2011 que l'audition du poisson clown est également dégradée (dès le stade juvénile) dans une eau acidifiée, ce qui pourrait perturber ses capacités de fuite ou d'orientation34.
On ignore si et en combien de temps, ces comportements anormaux et nocifs pourraient être corrigés par les mécanismes de la sélection naturelle ou s'ils peuvent causer la disparition des espèces qui en sont victimes.
Il a été montré qu'en milieu marin, plus l'acidification est importante, plus ces espèces, dont le plancton microscopique qui est à la base de la chaîne alimentaire ont des difficultés à biosynthétiser le carbonate de calcium36.
Effets sur les services écosystémiques
Quand l’acidification commence à affecter les animaux à coquilles d'animaux filtreurs tels que les moules d'eau douce ou des « racleurs » tels que les escargots aquatiques, elle contribue à la dégradation de la qualité de l'eau et des sédiments, (comme c'est aussi le cas dans les océans avec les moules et huitres par exemple37 qui filtrent et nettoient quotidiennement de grands volumes d'eau38).
Et alors même que les filtreurs sont moins efficace ou disparaissent, l'eau acide met en solution une plus grande quantité de métaux lourds et d'autres toxiques (métalloïdes, radionucléides..)
Tendances et évolution attendue de l'« acidité » des eaux douces
Les prévisions du GIEC (ou IPCC en anglais) font envisager une augmentation du taux de CO2 dans l’atmosphère, qui devrait donc induire une diminution du pH des eaux, comme dans les mers39.
Un rapport du PNUE envisage une diminution du pH de 0,3 d'ici 2100, tandis qu'un communiqué de presse du CNRSavance une baisse de 0,440,41.
Recherche
Un des défis à relever pour la recherche est de mieux comprendre les effets synergiques, très complexes, qui existent ou pourraient exister entre l'acidification, l’eutrophisation, le réchauffement de l'eau, des phénomènes locaux d'anoxie et d'autres modifications anthropiques des eaux douces, car de telles synergies peuvent aggraver et/ou accélérer les changements globaux42.
En France : Selon les données de l'Ademe ou issues de différents programmes universitaires, ou encore du réseau Renecofor43, les calculs de charges critiques faits en France désignent comme régions vulnérables à l’acidification : les Ardennes, les Vosges, l’Alsace, la Moselle, l’est du Massif central, les Landes, le sud-ouest de l'Île-de-France, la Bretagne, la Normandie et ponctuellement la Champagne, le rebord ouest du Massif Central, les Pyrénées, en raison du fait qu'elles sont déjà naturellement acide en raison de la présence d'un socle géologique granitique. Néanmoins, même dans des régions à dominante calcaire, des buttes tertiaires ou certaines tourbières (tourbières à sphaignes) présentes sur des milieux dont les ions basiques ont été lessivés au cours des âges peuvent aussi être très vulnérables à l'acidification des eaux. L'eutrophisation qui peut aggraver les effets de l'acidification et qui lui est souvent conjointe concerne elle « la quasi-totalité de la France : les cartes de charges critiques de l’azote eutrophisant suggèrent que plus de 90 % de la superficie de la France est soumise à des dépôts qui entraînent ou entraîneront l’eutrophisation des écosystèmes »4.
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