Causes : les pluies acides

I_ QUE SIGNIFIE LE TERME "ACIDE" ET "PH"

Un acide est une substance au goût aigre, qui se caractérise chimiquement par sa capacité à réagir avec une base pour former un sel. Le papier tournesol bleu (ou papier pH) devient rouge lorsqu'il est trempé dans un acide. Les acides forts brûlent la peau.

Le pH est une échelle logarithmique qui mesure la quantité d'acide dans un liquide comme l'eau. Étant donné que les acides libèrent des ions d'hydrogène, la teneur en acide d'une solution dépend de la concentration des ions hydrogène, ce qui est exprimée par une valeur de pH. Cette échelle est aussi appliquée à la mesure de l'acidité des échantillons de précipitations.

• 0 = acidité maximale
• 7 = point neutre
• 14 = basicité maximale (le contraire de l'acidité)

Plus le chiffre est petit sur l'échelle de pH, plus la substance est acide. Les précipitations dont le pH est compris entre 0 et 5 sont acides, d'où la désignation de « précipitations acides ». À de petites variations de pH correspondent de grands changements d'acidité.

Par exemple, un changement d'une seule unité de pH (disons de 6,0 à 5,0) indique une augmentation de l'acidité par un facteur de 10. Les précipitations non polluées ont ordinairement un pH de 5,6. Elles sont légèrement acides à cause du dioxyde de carbone naturellement présent dans l'atmosphère. En comparaison, mentionnons que le pH du vinaigre est de 3.

II_ QUEL EST L'ORIGINE DES PLUIES ACIDES

Le terme général « dépôts acides » ne désigne pas simplement les précipitations acides. Les dépôts acides proviennent principalement de la transformation du dioxyde de soufre (SO₂) et des oxydes d'azote (NOx) en polluants secondaires secs ou humides comme l'acide sulfurique (H₂SO₄), le nitrate d'ammonium (NH₄NO₃) et l'acide nitrique (HNO₃). Le SO₂ et les NOx se transforment en particules et en vapeurs acides lorsque ces substances sont transportées dans l'atmosphère sur de longues distances pouvant varier de centaines à des milliers de kilomètres. Les particules et les vapeurs acides peuvent se déposer de deux façons : par voie humide ou par voie sèche. Les dépôts humides sont les précipitations acides, à savoir le phénomène qui survient lorsque les acides, dont le pH est normalement inférieur à 5,6, tombent de l'atmosphère sous forme de pluie, de neige, de giboulée et de grêle. Les dépôts secs se produisent quand des particules comme les cendres volantes, les sulfates, les nitrates et les gaz (le SO₂ et les NOx, par exemple) se déposent sur les surfaces ou y sont absorbées. Les gaz peuvent alors être transformés en acides au contact de l'eau.

III_ FORMATION DES PLUIES ACIDES

Les pluies acides peuvent être causées par deux différents produits :

            - le monoxyde d’azote (NO)

            - le dioxyde de soufre (SO2)

Deux réactions se produisent alors sur le plan chimique :

            ¤ pour NO :

2 NO + O2      à  2 NO2

3 NO2 + H2O  à  2 HNO3 + NO

            ¤ pour SO2 :

2 SO2  + O2     à  2 SO3

SO3 + H2O      à  H2SO4

Les deux molécules réagissent au contact du dioxygène de l’air et le produit formé se dissout dans l’eau de l’air.

Les deux molécules d’origine proviennent des rejets des machines modernes. Le monoxyde d’azote provient des gaz d’échappement. Le dioxyde de soufre provient de la combustion des carburants fossiles (qui contiennent du soufre).

En outre, le dioxyde de carbone ( CO2 ) contenu dans l’air à cause de la pollution acidifie un peu l’eau des nuages. Les gaz volcaniques et les aérosols sont aussi acides et donc peuvent causer des pluies acides.

Un exemple record de pluie acide aux Etats-Unis : les précipitations ont atteint un pH de 1 ,5 !

En conclusion, nous pouvons dire que l'industrialisation du pays joue un role dans la formation des pluies acides, surtout quans certaines mesures ne sont pas respectées.

IV_ OU LES PRECIPITATIONS ACIDES POSENT-ELLES UN PROBLEME

Elles constituent un problème dans l'est du Canada parce que bon nombre des systèmes aquatiques et terrestres de cette région ne sont pas suffisamment alcalins (pas assez calcaires) et qu'ils ne parviennent pas à neutraliser naturellement les précipitations acides. Les provinces du Bouclier canadien précambrien, comme l'Ontario, le Québec, le Nouveau Brunswick et la Nouvelle-Écosse, sont frappées le plus durement parce que leurs systèmes aquatiques et terrestres ne parviennent pas à contrer les effets néfastes des précipitations acides. De fait, plus de la moitié de la superficie du Canada repose sur un substratum granitique dur qui ne peut pas bien neutraliser les pluies acides. Si ces systèmes étaient plus alcalins, comme c'est le cas dans certaines parties de l'ouest du Canada et du sud-est de l'Ontario, ils parviendraient à neutraliser naturellement les précipitations acides, ce qu'on appelle l'effet-tampon.

Les données sur l'ouest du Canada sont insuffisantes et ne permettent donc pas actuellement de déterminer si les précipitations acides perturbent les écosystèmes. Dans le passé, des facteurs comme l'industrialisation moins intense, contrairement à la situation dans les provinces de l'est, et des facteurs naturels comme les vents dominants, qui soufflent d'ouest en est, ainsi que des sols plus résistants (et donc plus en mesure de neutraliser l'acidité) ont soustrait la majeure partie de l'ouest canadien aux ravages des précipitations acides.

Cependant, des secteurs de l'ouest canadien ne sont pas à l'abri de cette pollution. Par exemple, les lacs et les sols reposant sur un substratum granitique ne sont pas en mesure de neutraliser l'acidité. C'est le cas, par exemple, dans certaines parties du Bouclier canadien situées dans le nord-est de l'Alberta, dans le nord de la Saskatchewan et du Manitoba, ainsi que dans certaines parties de la Colombie-Britannique, dans le Nunavut et dans les Territoires du Nord Est. Les lacs de ces secteurs n'ont pas plus de moyens de défense contre les précipitations acides que ceux du nord de l'Ontario. Si les émissions de dioxyde de soufre et d'oxydes d'azote continuent d'augmenter dans l'ouest du pays, on y observera les mêmes incidences nuisibles qui se produisent dans l'est.

Visitez le site Web de la Région de l'Atlantique pour obtenir de plus amples renseignements sur les pluies acides dans cette région.

Pour savoir comment obtenir des données ou des cartes relatives au dépôt acide, visitez le site Web de NatChem.

V_ D'OU VIENNENT LES EMISSIONS DE DIOXYDE DE SOUFFRE (SO₂) ? CES EMISSIONS ONT-ELLES CHANGEES ?

Le dioxyde de soufre (SO₂) est normalement un sous-produit de procédés industriels et de la combustion de combustibles fossiles. La première fusion de minerais, l'exploitation de centrales au charbon et le traitement du gaz naturel sont les principales sources de SO₂.

En 2000, par exemple, les émissions de SO₂ aux États-Unis se sont chiffrées à 14,8 millions de tonnes, soit plus de 6 fois les émissions canadiennes, qui atteignaient 2,4 millions de tonnes au total. Mais les sources d'émissions diffèrent d'un pays à l'autre. Au Canada, 68 % des émissions proviennent des sources industrielles et 27 % des services publics d'électricité (2000). Aux États-Unis, elles proviennent à 67 % des services publics d'électricité (2002).

Le Canada ne parviendra pas seul à vaincre le problème des précipitations acides. En effet, la réduction des émissions doit s'obtenir de part et d'autre de la frontière. Plus de la moitié des dépôts acides dans l'est du Canada proviennent d'émissions aux États-Unis. Environ les trois-quarts du dépôt que reçoivent des régions comme le sud-est de l'Ontario (Longwoods) et Sutton, au Québec, sont d'origine américaine. En 1995, on a estimé entre 3,5 et 4,2 millions de tonnes par an le passage transfrontière du dioxyde de soufre.

 Émissions de SO₂ du Canada et des États-Unis

En vertu du Programme de lutte contre les pluies acides dans l'est du Canada, qui a été lancé en 1985, le Canada s'engageait à limiter à 2,3 millions de tonnes ses émissions de SO₂ dans les sept provinces de l'est en partant du Manitoba pour 1994, ce qui représentait une réduction de 40 p 100 par rapport aux valeurs de 1980. En 1994, les sept provinces avaient atteint ou dépassé leurs objectifs. En 1998, les gouvernements fédéral, provinciaux et territoriaux du Canada ont signé la StratégiE pancanadienne sur les émissions acidifiantes après l'an 2000 en vertu de laquelle ils s'engageaient à prendre des mesures supplémentaires pour réduire les pluies acides. Les progrès réalisés dans le cadre du Programme de lutte contre les pluies acides dans l'est du Canada et de la Stratégie pancanadienne sur les émissions acidifiantes après l'an 2000, y compris des données relatives aux émissions sont présentés dans les rapports annuels respectifs de ces derniers. De 1980 à 2001, les émissions de SO₂ ont diminué d'environ 50 % pour se situer à 2,38 millions de tonnes. Dans l'est du Canada, elles ont diminué d'environ 63 % pendant cette même période.

VI_ D'OU PROVIENNENT LES EMISSIONS DE NOx ?

La combustion des carburants pour véhicules automobiles et des combustibles pour les appareils de chauffage résidentiels et commerciaux, pour les moteurs et les chaudières industriels et pour l'alimentation des centrales électriques et d'autre matériel constitue la principale source d'émissions de NOx. En 2000, le secteur du transport était la source la plus importante de NOx au Canada; il prenait une part d'environ 60 % de toutes les émissions. Au total, celles-ci se sont chiffrées à 2,5 millions de tonnes cette année-là. Aux États-Unis, elles avaient atteint 21 millions de tonnes, soit huit fois plus qu'au Canada.

Le transport transfrontière des polluants atmosphériques des États-Unis vers le Canada a une influence marquée. Environ 24 % des épisodes d'ozone d'échelle régionale observés aux États-Unis aussi affectent l'Ontario. L'analyse de la concentration de l'ozone à quatre emplacements dans la pointe extrême du sud-ouest ontarien, qui tient compte de l'orientation et de la force des vents, permet d'estimer qu'entre 50 % et 60 % de l'ozone qui y est mesuré provient des États-Unis (équipe du Programme scientifique sur les NOx et les COV, 1997b).

Émissions de NO_x du Canada et des États-Unis

Au Canada, les émissions totales de NOx sont relativement stables depuis 1985. Depuis 2000, on y a réduit les sources fixes d'émissions de NOx de plus de 100 000 tonnes par rapport au niveau prévu pour les centrales électriques, les principales sources de combustion et les fonderies. En 2000, en vertu des dispositions de l'Annexe sur l'ozone à l'Accord Canada-États-Unis sur la qualité de l'air, le Canada s'est engagé à limiter les émissions de NO₂ des centrales à combustible fossile à 39 000 tonnes dans le centre et le sud de l'Ontario et à 5 000 tonnes dans le sud du Québec. Il s'est aussi engagé à imposer des normes plus rigoureuses de réduction des émissions provenant de la combustion des carburants pour véhicules automobiles et à prendre des mesures pour réduire les émissions de NOx des chaudières industrielles. Selon les estimations, ces engagements devraient permettre d'atteindre en 2010 une réduction d'environ 39% des émissions annuelles de NOx de 1990 dans la région transfrontière canadienne (soit le centre et le sud de l'Ontario et le sud du Québec).

VII_ QUELLES EST LA DIFFERENCE ENTRE UNE CHARGE CIBLE ET UNE CHARGE CRITIQUE

La charge critique est une mesure du degré de pollution qu'un écosystème peut tolérer. En d'autres mots, c'est le palier au-delà duquel le milieu est endommagé. La charge critique varie selon les régions. Les écosystèmes tolérants aux précipitations acides ont une charge critique élevée, les écosystèmes vulnérables ont une faible charge critique.

Au Canada, la charge critique varie d'une région à l'autre. Elle dépend de la capacité d'un écosystème donné de neutraliser l'acidité. Pour les écosystèmes aquatiques, les scientifiques l'ont défini comme étant la quantité de dépôts humides de sulfate en dessous de laquelle 95 % des lacs sont protégés contre l'acidification jusqu'à un pH inférieur à 6. (Le point de neutralité est le pH 7; toute valeur inférieure est dans la plage acide, toute valeur supérieure est dans la plage basique). À un pH inférieur à 6, les poissons et d'autres espèces aquatiques entament leur déclin.

Une charge cible est un niveau de pollution pouvant être respecté et que l'on considère comme étant politiquement acceptable lorsque d'autres facteurs (p. ex., facteurs d'ordre éthique, incertitudes scientifiques et incidences socio-économiques) sont examinés en regard des considérations d'ordre environnemental. En vertu du Programme de lutte contre les pluies acides dans l'est du Canada, le Canada s'était engagé à limiter à 2,3 millions de tonnes ses émissions de SO₂ dans les sept provinces de l'est en partant du Manitoba pour 1994. Ce programme avait pour objectif de réduire les dépôts humides de sulfate à une valeur cible de 20 kg, au plus, par hectare et par an (kg/ha/an). Nos scientifiques avaient alors estimé que ce taux de dépôt était acceptable pour protéger les écosystèmes aquatiques modérément vulnérables à l'acidification.

Dans le cadre de la Stratégie pancanadienne sur les émissions acidifiantes après l'an 2000, signée en 1998, les gouvernements fédéral et provinciaux du Canada ont convenu d'adopter comme principal objectif à long terme, de respecter les charges critiques pour le dépôt acide à l'échelle du pays. Récemment, on a conçu des cartes qui combinent des valeurs de charges critiques pour les écosystèmes aquatiques et forestiers. Ces cartes indiquent la quantité d'acidité (exprimée en équivalents par hectare et par an (éq/ha/an) que la partie la plus vulnérable de l'écosystème d'une région déterminée peut recevoir sans subir de dégâts.

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La charge critique est la quantité maximum de dépôts acides qu'une région donnée peut recevoir sans que les écosystèmes subissent de dommages. Elle dépend essentiellement du pouvoir de neutralisation des acides des eaux, des roches et des sols et, comme l'indique cette carte du Canada, elle peut varier considérablement d'une région à une autre. On a calculé les charges critiques en utilisant les modèles de chimie de l'eau (« expert » ou « SSWC ») ou un modèle du sol forestier (« SMB »). La carte répertoire (en bas à gauche) indique le modèle sélectionné pour chaque carré de grille : rouge = expert (aquatique), jaune = SSWC (aquatique), vert = SMB (sols forestiers secs).

VIII_ LES PLUIES ACIDES CONTINUERONT-ELLES DE SUSCITER DES PREOCCUPATIONS SI L'ON NE PREND PAS DE MESURES DE LUTTE SUPPLEMENTAIRES

Oui. Dès 1990, les scientifiques estimaient, tant au Canada qu'aux États Unis, qu'il fallait accroître d'environ 75 % les réductions des émissions de SO₂ auxquelles se sont engagés les deux pays en vertu de l'Accord sur la qualité de l'air de 1991 afin de résoudre la question des dépôts acides au Canada. Cette prévision se fondait sur les effets des acides dérivés du soufre dans les dépôts humides sur les écosystèmes aquatiques. L'Évaluation scientifique 2004 des dépôts acides au Canada examine des données nouvelles pour déterminer dans quelle mesure les écosystèmes aquatiques et terrestres peuvent absorber les acides dérivés à la fois du soufre et de l'azote présents dans les dépôts secs et humides. D'après les estimations améliorées des dépôts secs (soit le total des dépôts de SO₂ gazeux, de particules de sulfate, d'acide nitrique, de particules de nitrate et d'autres espèces azotées), les charges critiques ont été surestimées dans le passé, ce qui laisse supposer que les prévisions antérieures concernant les incidences des stratégies de lutte proposées étaient exagérément optimistes. Dans certaines régions, les charges critiques des écosystèmes forestiers sont plus rigoureuses même que celles des écosystèmes aquatiques. Vu les nouvelles charges critiques des écosystèmes terrestres, le Canada doit évaluer la viabilité des écosystèmes forestiers en fonction de divers niveaux de dépôts acides. Les données améliorées continueront sans doute de mettre en évidence la nécessité de réaliser des réductions des émissions de SO₂ aussi considérables ou sensiblement plus importantes.

C'est pourquoi la Stratégie pancanadienne sur les émissions acidifiantes après l'an 2000 demande des réductions supplémentaires tant au Canada qu'aux États-Unis. Si aucune mesure de contrôle autre que celles mentionnées dans l'Accord Canada-États-Unis sur la qualité de l'air de 1991 n'est mise en place, certains secteurs du sud et du centre de l'Ontario, du sud et du centre du Québec, du Nouveau-Brunswick et de la Nouvelle-Écosse continueraient de recevoir des quantités moyennes annuelles de dépôts humides de sulfate supérieures à leur charge critique. Celle-ci serait dépassée de 10 kg/ha/an par endroits dans le centre de l'Ontario et le centre et le sud du Québec. Il s'ensuit qu'environ 95 000 lacs demeureraient endommagés par les précipitations acides. Dans ces secteurs, les lacs ne se sont pas ajustés à la baisse des dépôts de sulfate autant ou aussi rapidement que ceux situés dans des secteurs moins vulnérables. En fait, certains de ces lacs ont continué de s'acidifier.

Au total, en l'absence de mesures de contrôle supplémentaires, une superficie d'environ 800 000 km² (soit la France et le Royaume-Uni réunis), dans le sud-est du Canada, recevrait des quantités nocives de précipitations acides. C'est-à-dire que ces quantités dépasseraient largement la charge critique des systèmes aquatiques.

Dépassements du dépôt humide de sulfates (en kg/ha/an) prévus pour 2010 par rapport aux charges critiques, en l'absence d'autres mesures de réduction.