Pluies acides

On appelle « pluies acides » les retombées sèches ou humides de substances acides et de leurs précurseurs sur la surface de la Terre. Les retombées humides sont la PLUIE, la NEIGE, la GRÊLE, la bruine et les autres formes de précipitation visibles. Les retombées sèches, invisibles pour la plupart, consistent en dépôt de grosses particules et en absorption de gaz et de petites particules à la surface de la Terre. Selon leur composition chimique, la pluie et les autres précipitations peuvent être acides ou alcalines. L'acidité est mesurée à l'aide de l'échelle de pH, une mesure logarithmique de la concentration des ions hydrogène (H+) dans la précipitation. Si le pH est inférieur à 7, la solution est acide, s'il est supérieur à 7, elle est alcaline et s'il est égal à 7, elle est neutre. Pour toute variation du pH d'une unité, la teneur en ions hydrogène change d'un facteur de 10. Un échantillon d'eau pure en équilibre avec le gaz carbonique atmosphérique a une valeur de 5,6, valeur souvent citée comme correspondant à une pluie « normale ». Un écart par rapport à cette valeur suggère que d'autres substances, naturelles ou anthropiques, sont présentes dans l'eau de pluie.

Actuellement, les relevés annuels du pH moyen des précipitations dans l'hémisphère boréal varient d'environ 4,0 à 7,0. Les faibles valeurs, correspondant à une acidité élevée, se remarquent principalement au-dessus et immédiatement dans la direction du vent des zones fortement industrialisées du nord-est de l'Amérique du Nord, de l'Europe et de l'Asie. De très fortes valeurs du pH surviennent dans des régions moins industrialisées où l'atmosphère contient de grandes quantités de poussières alcalines. Produit des émissions industrielles et urbaines de dioxyde de soufre (SO₂), l'acide sulfurique (H₂SO₄) est la cause principale de la faiblesse du pH relevé dans les précipitations déposées dans les régions du nord-est de l'Amérique du Nord. L'acide nitrique (HNO₃), dérivé des émissions d'oxydes d'azote (NOx), joue aussi un rôle important dans cette région. En 2006, les émissions annuelles de SO₂ sont de 12 millions de tonnes aux États-Unis et de 2,2 millions de tonnes au Canada, ce qui constitue une diminution par rapport aux quantités de 1980, respectivement de 23,4 millions de tonnes et de 4,7 millions de tonnes. Les centrales thermiques alimentées au charbon produisent environ 70 p. 100 des émissions américaines et un peu plus de 20 p. 100 des émissions canadiennes. Au Canada, les fonderies de métaux non ferreux, tels que le nickel et le cuivre, sont la source la plus importante des émissions de SO₂. Les émissions de NOx en 2006 sont de 15,8 millions de tonnes aux États-Unis et de 2,9 millions de tonnes au Canada. En 1980, elles étaient respectivement de 20,9 millions de tonnes et de 1,8 million de tonnes. La majorité de ces émissions de NOx vient du transport. Les précurseurs des pluies acides (SO₂ et NOx) peuvent être transportés sur plusieurs milliers de kilomètres dans l'atmosphère avant d'être précipités sous forme acide sèche ou humide.

Étendue des dégâts
Quand elles se déposent sur la surface de la Terre, les pluies acides peuvent endommager les ÉCOSYSTÈMES aquatiques et éroder les édifices et les monuments. Avec les polluants qui leur sont associés (SO₂, NOx, particules de sulfate SO₄ et ozone), les pluies acides peuvent également dégrader les forêts et les cultures et porter atteinte à la santé des êtres humains. L'étendue des dégâts dépend de la capacité réductive des surfaces concernées (p. ex. végétation, sols et roches, lac et ruisseaux). Dans des régions à faible capacité tampon (le BOUCLIER canadien), au fil des ans, les dépôts acides accroissent l'acidité des rivières et des lacs et accélèrent la lixiviation de l'aluminium dans le sol. Au Canada, c'est surtout dans le sud-est, où il y a plus de pluies acides, qu'on observe de tels effets dans les eaux de surface. Cependant, les émissions de SO₂ ont tellement augmenté dans l'ouest du Canada que les lacs vulnérables de cette région pourraient être menacés aussi.

De même, l'acidification des eaux de surface, dès que le pH s'abaisse à environ 5,5, appauvrit la vie aquatique (végétation, zooplancton, amphibiens et poissons). La plupart des poissons disparaissent lorsque le pH moyen d'un lac atteint 4,5. Des milliers de lacs dans l'est de l'Amérique du Nord et dans les pays scandinaves perdent ainsi leur cheptel à la suite de l'acidification de leurs eaux. Ailleurs, des centaines de milliers de poissons sont menacés. Les rivières portent aussi des traces de la nocivité des pluies acides telles que le déclin marqué du SAUMON DE L'ATLANTIQUE dans les provinces maritimes et les pays scandinaves. Faute de nourriture, les oiseaux et autres prédateurs piscivores se raréfient.

La réduction des émissions de SO₂ en Amérique du Nord permet de penser que les écosystèmes aquatiques pourraient se rétablir rapidement de l'acidification. Or, seuls les lacs situés près des fonderies où la réduction des émissions a été radicale répondent à cette attente. La plupart des lacs ne sont touchés que par les émissions à grande distance et, pour le moment, l'augmentation de leur pH est relativement modeste. Ce retard s'explique par plusieurs facteurs géochimiques liés au stockage ou à la libération des acides ou des bases des sols forestiers et terres humides entourant ces lacs. Le rétablissement biologique des lacs suit inévitablement leur rétablissement chimique. Il n'y a que dans des lacs de la région de Sudbury/Killarney, en Ontario, qu'on trouve une preuve manifeste de rétablissement biologique.

En ce qui concerne les forêts et l'agriculture, les effets des pluies acides et des polluants associés ne sont pas aussi bien documentés qu'ailleurs, mais restent potentiellement graves. Les pluies acides infligent des dommages aux feuilles, empêchent la germination, retardent le développement, détériorent les racines en favorisant le lessivage de la matière humique et augmentent probablement la vulnérabilité des végétaux face aux insectes et aux maladies.

Enfin, les pluies acides engendrent de nombreux risques pour la santé publique. Acidifiés, les approvisionnements en eau potable peuvent être contaminés par la dissolution du cuivre, du plomb et d'autres métaux présents dans les tuyauteries. La concentration accrue des métaux lourds dans les poissons vivant dans les lacs et les rivières acidifiés peut présenter un risque pour les populations qui en consomment en grande quantité.

Méthodes de contrôle
Le recours au charbon et au pétrole à faible teneur en soufre, l'épuration des combustibles et des minerais, la désulfuration des effluents gazeux, l'économie d'énergie et l'utilisation des énergies de remplacement sont autant de méthodes courantes permettant de limiter les pluies acides. En Amérique du Nord, les techniques servant à contrôler les précurseurs acides visent avant tout à ramener leur concentration dans le voisinage des sources à des valeurs limites permettant d'éviter des répercussions immédiates et à court terme sur la santé publique (voir POLLUTION DE L'AIR). Certes, la mise en place de dispositifs antipollution et de cheminées plus hautes se révèle efficace dans l'amélioration de la qualité de l'air dans les villes nord-américaines. Mais ces cheminées plus hautes ont aussi pour effet de disperser les émissions de SO₂ et de NOx sur de vastes régions au point que les normes d'émission censées protéger la santé humaine à court terme s'avèrent insuffisantes pour protéger les régions touchées et assurer la santé publique à long terme.

Les émissions de SO₂ diminuent tant au Canada qu'aux États-Unis depuis le début des années 1970 grâce à l'utilisation accrue des dispositifs antipollution, des combustibles à faible teneur en soufre et à la mise en service de centrales nucléaires. Cette diminution permet le rétablissement partiel de certains écosystèmes dans l'est du Canada, illustrant ainsi les vertus potentielles de nouvelles initiatives en matière de contrôle. En l'absence de nouvelles limites ou avec l'apparition de nouvelles sources de SO₂ (p. ex. dans l'ouest du Canada), les effets cumulatifs d'acidification des environnements régionaux demeureront très préoccupants. De plus, la réduction des émissions de NOx en Amérique du Nord est pour le moment minime.

Objectifs du contrôle
Comme première mesure visant à contrôler les effets des pluies acides sur les eaux de surface, le Canada se fixe, en 1983, l'objectif de 20 kilogrammes de dépôts humides de sulfate par hectare par année. On estime que la réduction du taux de dépôt actuel à ce niveau, réalisable dans toute l'Amérique du Nord en réduisant les émissions SO₂ d'environ 50 p. 100, permettrait de protéger les écosystèmes lacustres modérément fragiles (voir LAC). Dans le cadre de plusieurs ententes fédérales-provinciales conclues en 1987, les provinces de l'est du Canada et le gouvernement fédéral s'engagent à réduire les émissions de 50 p. 100 à l'horizon de 1994. Depuis 1990, le Canada utilise une norme d'évaluation des dépôts plus précise, la « charge critique », qui désigne le dépôt maximal qu'un écosystème peut tolérer sans subir d'effets négatifs. Pour les lacs situés dans le Bouclier canadien, la charge critique est presque toujours inférieure à celle de l'objectif de 1983, et elle varie géographiquement en fonction de la vulnérabilité du milieu à l'acidification.

Près de la moitié des dépôts de sulfate dans l'est du Canada viennent des émissions de SO₂ aux États-Unis. C'est dire que, sans contrôle de la part de l'industrie américaine, le Canada ne peut pas atteindre son objectif. Après des années de pression de la part du Canada, l'administration américaine adopte finalement, en novembre 1990, une nouvelle Clean Air Act (loi sur la lutte contre la pollution atmosphérique) visant à réduire de 50 p. 100 les émissions de SO₂ avant 2000. L'année suivante, les deux pays signent l'Accord Canada-États-Unis sur la qualité de l'air, qui précise les normes de réduction des émissions de S0₂ et de N0x. En 1998, les ministres de l'Énergie et de l'Environnement du gouvernement fédéral, des provinces et des territoires s'entendent sur La Stratégie pancanadienne sur les émissions acidifiantes après l'an 2000, dont le but à long terme est de réduire les pluies acides pour atteindre la norme de la charge critique. Il en découle donc la nécessité de réduire les émissions de SO₂ beaucoup plus que les lois actuelles le prescrivent si on veut promouvoir un rétablissement chimique à grande échelle et le rétablissement biologique qui devrait suivre.

Sur le plan international, dans le cadre d'un accord international élaboré par la Commission économique des Nations Unies pour l'Europe (CEE), le Canada et les autres pays signataires du Protocole d'Helsinki s'engagent en 1985 à réduire leurs émissions de composés sulfurés (ou la pollution atmosphérique transfrontalière) à l'horizon de 1993. En outre, le Canada signe, en 1994, le Protocole d'Oslo qui impose un plafond de 1,75 million de tonnes aux émissions de soufre.

Les pluies acides ne sont qu'une des manifestations des effets croissants des substances chimiques générées par l'homme sur la planète. L'industrialisation galopante et la « société chimique » entraînent d'autres effets anthropiques tels que BRUME SÈCHE ARCTIQUE, CHANGEMENT CLIMATIQUE et l'amincissement de la COUCHE D'OZONE (voir APPAUVRISSEMENT DE L'OZONE). Ces changements qui ont lieu dans l'environnement régional et l'environnement mondial et leurs effets socio-économiques attirent de plus en plus l'attention internationale.

Voir aussi SUDBURY, GRAND.

Auteur H.L FERGUSON et D.S. JEFFRIES

Liens supplémentaires
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La science et la technologie au service des Canadiens
La S et T au service des Canadiens raconte comment Environnement Canada a réussi à offrir des avantages environnementaux, sociaux et économiques concrets aux Canadiens. Par le site Web d'Environnement Canada.

Projets frontaliers relatifs à la stratégie Canada-États-Unis sur la qualité de l'air transfrontalier
Site d'information sur les projets frontaliers relatifs à la stratégie Canada-États-Unis sur la qualité de l'air transfrontalier. Par le site Web de Santé Canada.