Les émissions de dioxyde de soufre et d'oxydes d'azote réagissent avec vapeur d'eau dans l'atmosphère pour créer des acides sulfurique et nitrique. Si vous faites une randonnée dans les Appalaches, vous apercevrez des peuplements d'arbres morts et affaiblis. Si vous habitez en ville, vous remarquerez peut-être des bâtiments en pierre usés, des traces sur le toit de votre voiture ou des rampes et des statues en métal corrodé. Vous pouvez voir les effets de pluie acide presque partout où vous allez, mais avec l'attention des médias et du public tournée vers la perspective plus inquiétante du réchauffement climatique, les pluies acides sont tombées au bord du chemin. Le fléau du ciel ressemble presque à un problème du 20e siècle - un problème traité dans les années 1980 et 1990 par la législation.
Les pluies acides se produisent principalement dans l'hémisphère nord - le plus industrialisé, moitié plus sale du globe. Les vents peuvent balayer les émissions des cheminées hautes et transporter les polluants loin de leurs sources d'origine, franchir les frontières de l'État et les frontières nationales dans le processus. Les pluies acides peuvent ne pas avoir la gamme mondiale complète de gaz à effet de serre, mais c'est un transfrontalier , et donc internationale, problème.
Pluie acide, également connu sous le nom de dépôt acide, est causée par les émissions de le dioxyde de soufre (SO2) et oxydes d'azote (NOx) des centrales électriques, voitures et usines. Les sources naturelles comme les volcans, les incendies de forêt et les coups de foudre ajoutent également à la pollution d'origine humaine. Le SO2 et les NOx deviennent acides lorsqu'ils pénètrent dans l'atmosphère et réagissent avec la vapeur d'eau. Les acides sulfurique et nitrique résultants peuvent tomber sous forme de dépôts humides ou secs. Les dépôts humides sont des précipitations :pluies acides, neiger, neige fondue ou brouillard. Les dépôts secs tombent sous forme de particules ou de gaz acides.
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L'échelle de pH est une mesure de l'acidité et de l'alcalinité. Les pluies acides ont un pH de 5,0 ou moins. Les scientifiques expriment l'acidité des pluies acides en utilisant le échelle de pH . L'échelle définit l'acidité d'une solution, neutralité ou alcalinité en fonction de sa concentration en ions hydrogène. Les acides ont une concentration élevée en ions hydrogène et un pH bas. L'échelle va de zéro à 14, avec de l'eau pure à un neutre 7,0. La plupart de l'eau, cependant, n'est pas exactement pur. Même propre, la pluie normale a un pH d'environ 5,6. En effet, il réagit avec le dioxyde de carbone dans l'atmosphère et forme de l'acide carbonique légèrement acide avant qu'il ne se transforme en pluie.
Les pluies acides ont un pH de 5,0 ou moins. La plupart des dépôts acides vont de pH 4,3 à 5,0, quelque part entre l'acidité du jus d'orange et du café noir. Mais en comparant les pluies acides à la sécurité, les acides naturels peuvent être trompeurs. Même à son plus faible, les pluies acides détruisent les écosystèmes en rabougriant les plantes sensibles et en tuant les œufs aquatiques délicats.
Les programmes qui surveillent les pluies acides analysent la teneur en hydrogène pour déterminer le pH. Ils mesurent également les concentrations atmosphériques d'acide nitrique, nitrate, le dioxyde de soufre, sulfate et ammonium. Aux Etats-Unis, le National Atmospheric Deposition Program (NADP) supervise les dépôts humides tandis que le Clean Air Status and Trends Network (CASTNET) observe les dépôts secs. La surveillance des dépôts acides aide à déterminer charges critiques , ou la quantité de polluants qu'un écosystème peut supporter avant les dommages. Des charges critiques précises aident à fixer des objectifs efficaces pour les réductions de SO2 et de NOx.
Nous allons maintenant découvrir les effets néfastes des pluies acides sur les milieux aquatiques, les forêts, finitions, matériaux de construction et santé humaine.
Les eaux de surface et leurs écosystèmes fragiles sont peut-être les victimes les plus célèbres des pluies acides. La plupart des précipitations qui pénètrent dans un lac, fleuve, ruisseau ou marais doit d'abord passer dessus et s'infiltrer dans le sol. Tout sol a un capacité tampon , ou la capacité de résister aux changements d'acidité et d'alcalinité. La capacité tampon du sol détermine l'acidité d'un plan d'eau. Si la capacité est faible, ou a atteint sa limite, les pluies acides peuvent traverser sans être neutralisées.
Les dépôts acides affaiblissent les arbres et polluent les eaux de surface. Photographe :Detlev Voss | Agence :Dreamstime.com La plupart des vies sont confortables à un pH presque neutre - s'éloignent trop du pH 7,0, et les organismes délicats commencent à mourir. Le plancton et les invertébrés sont sensibles aux changements d'acidité et meurent en premier. À pH 5,0, les œufs de poisson se dégradent et les jeunes ne peuvent pas se développer. Les poissons et grenouilles adultes peuvent parfois tolérer des acidités aussi basses que pH 4,0, mais ils meurent de faim lorsque leurs sources de nourriture les plus faibles s'éteignent. Lorsque les pluies acides perturbent la chaîne alimentaire, la biodiversité diminue.
Les dépôts d'azote provenant des pluies acides endommagent également les eaux côtières et les estuaires. L'eau riche en azote favorise la croissance massive d'algues et la prolifération d'algues. Les bactéries décomposent les algues mortes, s'épanouir et s'imprégner de l'oxygène disponible dans l'eau. Poisson, fruits de mer, les herbiers marins et les récifs coralliens meurent dans l'étouffement des algues, eaux appauvries en oxygène. Les scientifiques estiment que 10 à 45 % de l'azote produit par l'homme qui se retrouve dans les eaux côtières provient des dépôts atmosphériques [Source :Environmental Protection Agency].
La plupart des plans d'eau acides ne semblent pas pollués. Au fur et à mesure que la matière organique en décomposition se dépose, l'eau acidifiée peut apparaître claire et bleue. Certaines espèces, comme les joncs et la mousse, même prospérer dans des conditions acides. Mais la verdure et les eaux claires démentent un environnement malsain. La diversité baisse, et les espèces laissées sans prédateurs deviennent souvent d'une taille inquiétante.
Les pluies acides endommagent également les forêts, comme nous le verrons dans la section suivante.
Les pluies acides peuvent ronger la pierre et le métal. ça s'est accéléré le processus naturel d'altération du visage de cet ange de pierre marqué. Photographe :Michael Drager | Agence :Dreamstime.com Les forêts comptent sur la capacité tampon de leur sol pour les protéger des pluies acides. Les eaux acides attirent les toxines du sol comme l'aluminium. Les arbres absorbent les substances vénéneuses, et le ruissellement le déverse dans les lacs, rivières et ruisseaux. Les pluies acides dissolvent également les minéraux et nutriments utiles comme le calcium, magnésium et potassium avant que les arbres puissent les absorber. Les pluies acides tuent rarement une forêt, mais ralentissent sa croissance pendant des années de dégradation des sols. La privation de nutriments et l'exposition aux toxines rendent les arbres plus susceptibles de tomber lors des tempêtes ou de mourir par temps froid.
Même les arbres dans un sol bien tamponné peuvent s'affaiblir dans un brouillard acide et dur. Les forêts de haute altitude baignent dans des nuages acides, qui dépouillent les feuilles de nutriments et brisent la capacité des arbres à résister au froid. Les pics chauves des Appalaches racontent l'effet toxique des pluies acides sur les forêts de haute altitude.
Les pluies acides ont la capacité troublante d'effacer et d'effacer la pierre et le métal, le plus durable des matériaux. Vieux batiments, les monuments et les pierres tombales portent les signes lisses de la corrosion acide et de la détérioration. Les dépôts acides accélèrent l'altération naturelle causée par la pluie, soleil, neige et vent.
Les pluies acides gâchent également la peinture automobile. L'industrie automobile considère les dépôts acides comme un type de produit corrosif retombées environnementales , avec la sève des arbres, pollen et fientes d'oiseaux. Les marques acides partent irrégulières, formes gravées sur des surfaces horizontales. Repeindre est le seul moyen de réparer une finition de voiture défigurée par les pluies acides.
Photographe :Socrate | Agence :Dreamstime.com Puisque les pluies acides peuvent tuer les animaux aquatiques, affaiblir les arbres et dissoudre la pierre, il semble que cela pourrait également ébouillanter ou brûler les humains. Mais cela n'affecte pas les gens de la même manière que les poissons ou les plantes. Les pluies acides ont la même sensation que les pluies ordinaires - il est même sécuritaire de nager dans un lac acide. Mais les particules de sulfate et de nitrate des dépôts secs peuvent provoquer de l'asthme, bronchite et problèmes cardiaques. Le NOx dans les dépôts acides réagit également avec les composés organiques volatils (COV) pour former de l'ozone troposphérique. Ozone, ou smog , aggrave et affaiblit le système respiratoire.
Les centrales électriques doivent limiter les émissions de SO et NOx pour atteindre les objectifs fixé par le Programme des pluies acides. Photographe :Czbrat | Agence :Dreamstime.com 2 Les pluies acides existent depuis que les premières usines de la révolution industrielle ont commencé à cracher des émissions toxiques. Un scientifique anglais, Robert Angus Smith, a inventé le terme « pluie acide » en 1872 lorsqu'il a écrit sur son contact corrosif sur les bâtiments et son effet mortel sur les plantes. Mais les pluies acides ne sont devenues un problème environnemental surveillé par le gouvernement que plus d'un siècle plus tard. Les scientifiques avaient alors déterminé que les pluies acides étaient une préoccupation transfrontalière plutôt que locale. En 1980, la Loi sur les dépôts acides a lancé une étude de 10 ans sur les pluies acides sous la direction du Programme national d'évaluation des précipitations acides (NAPAP) pour surveiller les sites à travers le pays.
En 1990, armé de l'étude du NAPAP, Le Congrès a modifié l'actuel Clean Air Act pour y inclure les pluies acides. Le nouvel amendement au titre IV de la Clean Air Act prévoyait des réductions de SO2 et de NOx. Les Programme des pluies acides (ARP) a été formé en 1995 pour mettre en vigueur le titre IV.
L'ARP impose des limites à l'industrie électrique pour réduire les émissions annuelles de SO2 et de NOx. L'ARP utilise un programme de plafonnement et d'échange pour réduire les émissions de SO2. Il fixe un plafond à la quantité totale de SO2 que les centrales électriques des États-Unis contigus peuvent produire. Après avoir fixé un plafond, l'ARP distribue des quotas aux unités de la centrale. Les unités ne sont autorisées à produire autant de SO2 qu'elles en ont le crédit. S'ils réduisent les émissions plus rapidement que ne l'exige l'ARP, ils peuvent mettre en réserve des quotas pour une utilisation future ou les vendre à d'autres usines. Le plafond final de 2010 sera de 8,95 millions de tonnes autorisées par an, 50 % de moins que les émissions des centrales électriques de 1980 [Source :EPA].
L'ARP régule les réductions de NOx avec une approche plus conventionnelle système de réglementation basé sur les tarifs . Le programme fixe une limite aux livres admissibles de NOx par million d'unités thermiques britanniques (lb/mmBtu) pour chaque chaudière de centrale électrique. Les propriétaires atteignent les réductions cibles pour les chaudières individuelles ou font la moyenne des émissions de toutes les unités possédées et atteignent un objectif combiné. L'ARP vise à réduire les NOx à 2 millions de tonnes en dessous du niveau projeté de 2000 si le Titre IV n'avait pas existé [Source :EPA].
Les centrales électriques atteignent leurs objectifs ARP en utilisant du charbon à faible teneur en soufre, "laveurs humides" ou systèmes de désulfuration des fumées, brûleurs à faibles émissions de NOx et autres technologies de charbon propre. Ils peuvent également échanger des crédits de SO2 entre eux.
Même avec une demande énergétique accrue, l'ARP a réussi à réduire les émissions de SO2 et de NOx. Mais le NAPAP suggère que pour que les écosystèmes se rétablissent complètement, les réductions devront baisser de 40 à 80 % supplémentaires en dessous des limites maximales de 2010 [Source :EPA].
Les voitures émettent également des NOx. Les nouvelles conceptions de convertisseurs catalytiques aident à traiter les gaz d'échappement et à éliminer les NOx et autres polluants comme le monoxyde de carbone et les COV qui contribuent au smog.
Même avec des technologies remarquables de charbon propre, pots catalytiques et bouchons et réglementations solides, les combustibles fossiles sont encore une source d'énergie sale. Des énergies alternatives comme le nucléaire, le solaire et l'hydroélectricité n'émettent pas les millions de tonnes de SO2 et NOx qui bouleversent les écosystèmes, endommager les bâtiments et les monuments et affaiblir la santé des gens.
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