Les pluies acides peuvent avoir un effet dévastateur sur les écosystèmes, la vie animale et végétale, terrestre et sous-marine, dû à l’acidification des milieux de vie.
Nous étudions ici les conséquences d’une acidification:
- sur les milieux aquatiques avec le cas des lacs.
- sur les milieux terrestres avec le cas des plantes.
Nous évoquerons également rapidement les pluies acides sur les bâtiments et sur la santé.
I) Le cas des lacs
Les lacs sont des étendues d’eau limitées et fermées. C’est pourquoi ils sont très sensibles aux pluies acides avec le facteur de dilution est plus important.
- Conséquences des pluies acides sur les lacs.
En Europe de l’Est et en Amérique du Nord principalement, les lacs sont très fortement acidifiés par les pluies. Les lacs deviennent limpides et transparents.
L’augmentation du pH au-delà des limites de survie des espèces aquatiques vivant dans les lacs, entraîne progressivement la mort de celles-ci. Chaque espèce a en effet une fourchette de pH où elle peut vivre, et, si les bornes sont dépassées, les espèces ne survivent pas longtemps.
Cela aboutit à la disparition de certaines espèces comme les salmonidés, les escargots, les écrevisses ou encore les planctons. Les espèces mangeuses de planctons se raréfient et les animaux qui ont besoin de poissons pour se nourrir du mal à survivre.
D’autres espèces vont s’adapter et développer des résistances à l’acidification et vont au contraire proliférer, comme l’anguille, le brochet, les vers de vase ou les larves de libellule, ce qui déséquilibre tout l’écosystème puisque la chaîne alimentaire naturelle est modifiée.
Cette acidité touche également les zones terrestres à proximité des lacs. Par conséquent, les oiseaux, mammifères ou autres animaux vivant près des points d’eau, peuvent également être contaminés par ce qu’ils ingurgitent.
Cette eau acidifiée s’infiltre également dans les sols autour et tue les plantes tels que les roseaux ou des plantes aquatiques. De plus, l’augmentation d’ions hydronium favorise la libération de métaux lourds contenus dans le sol, qui en se mélangeant aux eaux deviennent un danger pour la biodiversité.
Les scientifiques se sont penchés sur le sujet et plus particulièrement sur les solutions qui vont aider à résoudre ce problème d’acidité des eaux.
2. A quoi sert le chaulage dans un lac?
Le chaulage, procédé qui consiste à insérer du calcium dans l’eau permet au pH de remonter et donc de régler le problème d’acidité des eaux de manière ponctuelle sur une durée déterminée selon la quantité de chaux insérée.
Il s’agit de répandre un réactif basique qui va neutraliser le pH du milieu ciblé. La chaux va alors passer en phase aqueuse dans le lac et compenser l’acidité en éliminant les ions hydronium, responsables de l’acidité.
Cette technique a cependant une limite: son coût.
Prenons le lac d’un volume de 500 millions de m³, soit pour se donner une idée, un volume 9 fois plus grand que le lac de St Cassien qui a un volume de 60 millions de m³.
Ce lac doit contenir environ 5 millions de moles d’ions hydronium pour avoir un pH de 5 et donc être classé parmi les eaux acides. Pour faire augmenter le pH et le ramener à une valeur normale soit pH = 6/7, il faut y introduire environ 2,25 millions de moles de carbonate de calcium (ou chaux). La masse à introduire dans le lac est donc de 126 tonnes puisque la masse molaire de la chaux est de 56 g / mol. Le prix du carbonate de calcium étant d’environ 1200 € la tonne, le coût pour un lac de 500m³ est d’environ 151 200 € auquel il faudra ajouter les frais des avions utilisés pour répandre la chaux (modèles cousins des canadairs).
Le chaulage est donc un moyen efficace pour limiter les conséquences des pluies acides malgré son coût.
Le chaulage a également d’autres avantages pour la biodiversité et la santé de l’écosystème. Par exemple, le calcium contenu dans la chaux se dissout dans l’eau. Celui-ci est ensuite absorbé et utilisé par des écrevisses et des moules pour assister la croissance des os et de la coquille.
II) Le cas des plantes
- Conséquences sur les plantes.
Les pluies acides posent aussi problème dans les sols et sur les plantes qu’elles touchent. En effet, elles entraînent une augmentation de l’acidité des sols et la destruction de la faune et flore terrestres. Cependant, dans le sol, ce n’est pas directement l’augmentation de l’acidité qui est destructeur mais le fait qu’un métal lourd se libère dans le sol après le passage des pluies acides : l’aluminium.
La toxicité de certaines formes solubles de l’aluminium dans le sol, constitue la principale cause de pertes de production des cultures dans les sols.
En effet, lorsque les sols s’acidifient fortement, la dissolution de certains composés aluminiques (argiles minéralogiques, hydroxydes …) libère dans la solution du sol, différentes formes ioniques de l’aluminium.
Ce métal s’infiltre dans le sol et empêche les plantes de correctement absorber l’eau puisque l’aluminium se colle aux racines et endommage leur système d’absorption. Ces atomes d’aluminium réagissent avec les nutriments présents directement dans le sol ce qui augmente l’acidité des sols. C’est donc un cercle sans fin. Cette hausse d’acidité n’est pas favorable au développement de champignons et les vers de terre ne survivent pas. Ces deux éléments sont pourtant vitaux pour la survie des plantes et l’équilibre des écosystèmes.
De plus, la pluie acide ne fait pas que s’infiltrer dans le sol, elle tombe également sur les feuilles qui s’abîment. Cette pluie détruit la cuticule, une couche protectrice des arbres, ce qui entraîne la décomposition des chlorophylles et par conséquent les plantes ne sont plus capables de réaliser la photosynthèse. L’impossibilité de réaliser la photosynthèse a des conséquences très visibles : en effet les feuilles perdent leur couleur verte et deviennent peu à peu jaunes, rouges ou marrons et finissent par tomber.
Le schéma suivant nous montre une autre conséquence d’une diminution du pH : la diminution des nutriments essentiels aux plantes dans le sol.
Comme nous le montre ce schéma, un pH bas correspond à une diminution importante des taux de phosphore, d’azote, de calcium et de soufre, tous essentiels à la survie des plantes. Les besoins nutritionnels des plantes varient selon l’espèce, mais pour la plupart des plantes, le pH idéal se trouve entre 6,2 et 7,3.
En outre, une diminution du pH du sol réduit la capacité d’échange cationique (CEC) de cette terre. La CEC est la capacité du sol à se fixer et à échanger les cations qui l’entoure. Cette propriété est essentielle à la fertilité de la terre, car la plupart des nutriments se trouvent sous forme de cations (Ca 2+ , Mg 2+ , K + , N +).
Comme on le voit sur le schéma, une particule de sol a des zones possédant des charges électriques négatives. Ceci permet aux nutriments dans le sol de s’attacher aux particules grâce à une attraction électrostatique. Lorsque le pH diminue (et la concentration de cations H + augmente), on voit que les ions H + s’attachent à ces zones chargées du sol, réduisant énormément sa capacité à absorber des nutriments et à les transférer aux racines des plantes.
2. A quoi sert le chaulage dans un sol acide?
Préventif ou curatif, le chaulage est un procédé écologique et utilisé depuis longtemps en agriculture qui consiste à apporter de la chaux ou tout autre dérivé calcique à la terre.
NB : Le chaulage est utilisé principalement en agriculture, les forêts dévastées par l’acide ne reçoivent pas souvent les bénéfices du chaulage.
Dans un sol acide, sa fonction est légèrement différente que dans un lac. En effet, le chaulage compense le calcium manquant dans le sol après le passage de la pluie et favorise la décomposition des matières organiques. Il rend la terre plus neutre en diminuant l’acidité qui détruit les plantes. Il neutralise également l’aluminium qui s’est formé suite aux pluies acides. Le calcaire désinfecte aussi les sols et empêche la prolifération des champignons nocifs, mousses, insectes et maladies. A plus grande échelle, les racines des arbres sont protégées, la terre plus légère et plus fertile et dans une certaine mesure, le calcaire favorise le développement des fruits, légumes, feuilles et fleurs.
Il est important de laisser du temps entre deux chaulages : tous les 2 ou 3 ans en moyenne pour un chaulage préventif.
Les sols sablonneux ne nécessitent que 400 à 1 000 kg de chaux vive par hectare alors que les sols argileux peuvent nécessiter jusqu’à plus de 3 tonnes par hectare.
Les doses sont calculées en fonction du pH tampon du sol et du pH que l’on veut obtenir. Pour un chaulage d’entretien des prairies, par exemple, la dose est réduite à 1 à 2 tonnes par hectare et par an. La chaux est souvent déposée en surface et peut être légèrement incorporée à la terre.
REMARQUE : Une question que nous pouvons nous poser est jusqu’à quelle profondeur la chaux doit elle être introduite dans le sol ?
Une réponse de la part de la météorologue nous éclaire sur cette question là :
Que pensez vous du chaulage comme une solution à l’acidité et quelles alternatives nous proposeriez vous?
Il a été montré que la chaux est utile pour la surface de la terre mais pas de manière profonde. Cependant beaucoup de plantes prennent justement leurs nutriments plus profondément que là où la chaux agit. Ce qui veut dire que l’utilisation de la chaux serait utile seulement sur les cultures avec des racines peu profondes.
Les solutions pour prévenir ou réparer les dégâts causés par les pluies acides en agriculture existent donc mais elles sont extrêmement coûteuses. En effet comme nous l’avons expliqué, le chaulage des eaux ou des terres est une solution qui demande une somme d’argent que les agriculteurs ne peuvent pas se permettre. Ce sont donc les conseils régionaux voire même les gouvernements qui prennent en charge notamment avec une augmentation des impôts, comme par exemple en Suède, à la fin des années 90 et au début des années 2000.
III) Autres conséquences des pluies acides.
- Conséquences sur les bâtiments
La présence d’acide dans les pluies accroît considérablement la destruction de la pierre et du métal. En effet, les pluies acides contiennent des polluants riches en soufre qui se déposent sur les pierres calcaires et leur donnent une texture friable.
De nombreux bâtiments célèbres, construits à partir de calcaire, ont été dégradés par les pluies acides au fil des années : le Parthénon en Grèce, le Taj Mahal en Inde, le Colisée en Italie ou encore de nombreuses cathédrales du monde. Malheureusement le calcaire n’est pas la seule matière touchée, les métaux sont victimes de la corrosion. La corrosion désigne l’altération d’un matériau par réaction chimique avec un oxydant. Elle intervient dans certaines formes d’usure des surfaces dont les causes sont à la fois chimiques et mécaniques. Un exemple des plus marquants est la Statue de la Liberté aux Etats-Unis, dont le cuivre s’oxyde au contact des pluies acides.
Les pluies acides provoquent également l’érosion des bâtiments dans les régions industrielles. Le calcaire et le marbre se dissolvent. Les structures métalliques sont victimes de la corrosion .
Corrosion d’une chaîne métallique
De plus, pour les bâtiments, suite à la dissolution des roches calcaires et carbonatées par l’acide, des particules alcalines se dispersent dans les cours d’eau par filtration dans le sol ou par écoulement, et cela complique le traitement des eaux potables. Par exemple dans le Nord-Est des Etats-Unis, où deux tiers des cours d’eau ont vu leur pH monter rendant leur eau trop basique suite à une quantité trop élevée de calcium.
Sculpture érodée par l’acidité
Tout cela a une conséquence également économique puisque les bâtiments ou infrastructures abîmés par cette acidité doivent être et sont constamment rénovés ce qui demande une somme d’argent très importante. Dans certaines régions où la pluie acide est un phénomène commun, le budget que les régions doivent mettre en place pour les rénovations est exponentiel.
2. Conséquences sur la santé
Concernant notre santé, les pluies acides entraînent des problèmes respiratoires surtout chez les personnes âgées, les enfants ou encore les personnes souffrant d’insuffisance respiratoires et/ou cardiaques. En effet, le dioxyde de soufre est irritant pour les poumons et réduit la résistance aux infections pulmonaires. Cela entraîne le développement de maladies comme l’asthme et les bronchites.
CONCLUSION
Les dégâts causés par les pluies acides sont nombreux : déséquilibre des écosystèmes aquatiques, effets dévastateurs sur l’agriculture, les forêts, les monuments, les bâtiments, effets néfastes sur la santé …
Heureusement des solutions préventives et réparatrices, comme le chaulage que nous avons testé sur la croissance du persil, existent.
Cependant cela ne doit pas faire oublier le plus important qui est de réduire les causes maîtrisables des pluies acides, en réduisant la pollution à l’échelle mondiale.
TPE 
