Par Chris McGann
Mis à jour le 24 mars 2022
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Lorsque la plupart des gens pensent au pH, ils imaginent tester l’eau de la piscine ou utiliser des produits de nettoyage. En réalité, les changements de pH dans les écosystèmes naturels ont des conséquences considérables sur toutes les formes de vie, des arbres imposants aux microbes microscopiques. La science derrière ces changements est essentielle à la protection de l'environnement et à la gestion des ressources.
L'échelle de pH va de 0 à 14, 7 représentant le neutre. Les valeurs inférieures à 7 dénotent l'acidité et supérieures à 7 dénotent l'alcalinité. Une acidité ou une alcalinité extrême peuvent être mortelles, mais la plus grande préoccupation pour les écosystèmes est le faible pH de l'eau de pluie et du ruissellement, qui peuvent endommager les plantes, les poissons et les organismes qui les soutiennent.
Les pluies acides sont particulièrement destructrices pour les arbres et autres végétaux. Lorsque les précipitations acides entrent en contact avec le sol, elles libèrent des ions aluminium qui lessivent des nutriments essentiels tels que le calcium et le magnésium. Cette perte de nutriments entrave la fonction des racines, limitant la capacité d’une plante à absorber l’eau et les minéraux essentiels. Par conséquent, les arbres deviennent rabougris, plus sensibles aux ravageurs et aux maladies et, en fin de compte, plus faibles dans leur résistance aux facteurs de stress environnementaux. Dans les systèmes aquatiques, l'eau acidifiée dégrade la vie végétale submergée, érodant la base des réseaux alimentaires qui abritent les poissons et d'autres organismes.
Les poissons sont très sensibles aux changements de pH car l'acidité perturbe l'équilibre délicat des ions dans leur sang et leurs tissus, en particulier le sodium et l'oxygène. Les conditions acides altèrent la fonction des branchies, réduisant ainsi la capacité du poisson à réguler les échanges ioniques. La tolérance varie selon les espèces :l’omble de fontaine peut survivre à un pH aussi bas que 5,0, tandis que l’achigan à petite bouche commence à souffrir à un pH de 6,0. Même lorsque les poissons survivent, l'acidité chronique peut retarder la croissance, diminuer le succès de la reproduction et réduire la compétitivité alimentaire. De plus, les œufs de poisson sont fragiles; l'Agence américaine de protection de l'environnement rapporte que les œufs ne parviennent pas à éclore lorsque le pH de l'eau environnante tombe à 5,0 ou moins.
Les microbes constituent le fondement des écosystèmes aquatiques. L’eau acide peut décimer les populations d’organismes clés tels que les éphémères, dont les larves dépendent des niveaux de sodium pour survivre. Lorsque les populations d’éphémères diminuent, les prédateurs, y compris les poissons, sont confrontés à des pénuries alimentaires, ce qui pourrait provoquer des déclins en cascade dans l’ensemble du réseau trophique. Cette perturbation peut modifier la composition des communautés et réduire la biodiversité.
Les pluies acides proviennent de processus naturels tels que la décomposition de la végétation et les éruptions volcaniques, mais les activités humaines, en particulier la combustion de combustibles fossiles, en sont la source prédominante. Les émissions de dioxyde de soufre (SO₂) et d'oxydes d'azote (NOₓ) réagissent avec l'humidité atmosphérique pour former des acides faibles. Les précipitations libèrent ensuite ces acides dans la terre et dans l’eau, abaissant le pH et endommageant les écosystèmes. Aux États-Unis, les centrales électriques et les véhicules sont les principaux contributeurs à l'acidité atmosphérique.
Alors que les pluies acides affectent de vastes zones, le drainage minier acide (DMA) constitue une menace localisée mais grave. L'eau qui coule dans les mines de charbon abandonnées ou actives peut réagir avec les minéraux sulfurés, produisant de l'acide sulfurique. La DMA acidifie rapidement les cours d'eau et les lacs à proximité, souvent à des valeurs de pH inhabitables pour les poissons et les plantes aquatiques. Les efforts d'atténuation, tels que l'ajout de calcaire ou d'autres substances alcalines, peuvent augmenter le pH et réduire l'acidité, mais ces traitements sont coûteux et n'éliminent pas la contamination métallique qui nuit également à la vie aquatique.