Bibliographie p. 2





télécharger 59.76 Kb.
titreBibliographie p. 2
date de publication28.09.2017
taille59.76 Kb.
typeBibliographie
m.20-bal.com > comptabilité > Bibliographie




Sommaire

Introduction

I. Présentation des pluies acides

Définition

La formation des composés acides

Origine des différents composés responsables

II. Effets des pluies acides en milieu forestier

Effets sur les sols et l’appareil racinaire.

Effets sur les feuillages.

Corrélation racines/feuilles.

Le dépérissement des forêts 

III. Des moyens pour régler le problème à la source ?

Emissions d’oxydes de souffre

Emissions d’oxydes d’azote

Conclusion

Bibliographie

p.2
p.2

p.3

p.4-5
p.6-7

p.8

p.9

p.9
p.10

p.10

p.11

p.11

Introduction

Les pluies acides sont un phénomène connu depuis longtemps. En effet, c’est Robert Angus Smith qui, dès 1872, alors qu’il étudie les relations entre climat et pollution atmosphérique dans la région de Manchester, emploi le premier le terme de « pluies acides ». Ce phénomène dû a des pollutions localisées peut s’étendre sur de très grandes distances (jusqu’à plusieurs milliers de kilomètres), ce qui rend son appréciation difficile.

Les pluies acides peuvent avoir des effets néfastes sur l’environnement, et notamment sur les milieux lacustres et forestiers. Nous nous intéresserons ici à ce dernier cas, en expliquant dans un premier temps ce que sont les pluies acides ainsi que les causes, naturelles ou anthropiques, de leur formation. Nous expliquerons ensuite pourquoi les pluies acides sont néfastes pour les forêts, et quelles sont les réponses des végétaux à cette acidification, avant de nous pencher sur les solutions actuellement mise en avant pour limiter cette pollution.
I. Présentation des pluies acides


  1. Définition


Les composés acides rejetés dans l’atmosphère peuvent se combiner avec l’eau contenue dans les nuages ou les brouillards sous forme de vapeur d’eau, et ainsi acidifier les précipitations. Il est important de préciser que les précipitations sont naturellement acides d’un point de vue physico-chimique, puisque même en absence de pollution, l’atmosphère contient des composés gazeux tels que les oxydes de carbone, d’azote ou de soufre, qui en se solubilisant dans l’eau contribuent à son acidification.

Cependant, la libération par l’Homme dans l’atmosphère d’importantes quantités de ces différents composés a contribué à renforcer l’acidité de ces précipitations, et dans le même temps à déséquilibrer les cycles biogéochimiques des éléments concernés.

Ainsi, on dira d’une précipitation qu’elle est acide lorsque le pH de celle-ci est inférieur à 5,6. Ces substances acides endommagent l'environnement lorsque celui-ci ne parvient pas à les neutraliser.

Le principal polluant atmosphérique responsable des précipitations acides est l’oxyde de souffre, c’est à dire le SO2. D’autres polluants jouent également un rôle important dans ce phénomène tels que les oxydes d’azote, le NO2 (dioxyde d’azote) et le NO (monoxyde d’azote), que l’on regroupe sous le terme NOX, ainsi que le dioxyde de carbone (CO2).

2. La formation des composés acides
Ces gaz atmosphériques vont subir des transformations qui font partie de leur cycle biogéochimique naturel :


  • A partir des oxydes de souffre : SO2

Au contact de la vapeur d’eau atmosphérique, il se forme l’acide sulfureux :

SO2 + H2O  H2SO3
Après un certain temps passé dans l’atmosphère sous cette forme, l’acide sulfureux, produit instable, va se transformer en acide sulfurique :

2 H2SO3 + O2  2 H2SO4

C’est la dissolution de celui-ci qui va donner son acidité à la solution :

H2SO4  SO42 + H+

  • A partir des oxydes d’azote : NOX

Le monoxyde d’azote (mais aussi le protoxyde d’azote N2O), instable, va être oxydé par le dioxygène atmosphérique :
NO + ½ O2  NO2

Puis, au contact de l’eau va se former l’acide nitrique :

NO2 + H2O  HNO3 + H+

  • A partir du dioxyde de carbone :

CO2 + H2O  HCO3 + H+

D’un point de vue physico-chimique, la transformation de ces composés entraîne systématiquement la libération de protons H+ ou d’ions H3O+. Ce sont eux qui sont en fait responsable de l’acidité finale de la solution. En effet, la loi de Brönsted sur l’équilibre des réactions acido-basiques nous donne l’équilibre suivant :

pH = Log [H3O+]

Cette relation suppose que plus la concentration en protons H+ ou en ions H3O+ est élevée, et plus la solution est acide. C’est donc la réaction des acides sulfuriques, nitriques, et carboniques, qui confère aux précipitations leur pH bas, et donc leur acidité.

Maintenant que nous avons clairement identifié les composés impliqués dans la formation des pluies acides, et définis les mécanismes de la formation de celles-ci, nous allons nous intéresser à la cause de l’arrivée de ces composés dans l’atmosphère.



3. Origine des différents composés responsables

Origines naturelles






En ce qui concerne le souffre, trois types de phénomènes naturels permettent l’introduction des différentes formes du soufre dans l’atmosphère :
La formation d’embruns marins (sulfates)

Le volcanisme (SO2, H2S)

Les micro-organismes sulfatoréducteurs (H2S principalement)
La part naturelle de l’émission d’oxydes d’azote est faible. Elle est due principalement aux rejets métaboliques de certaines bactéries du sol.
Le CO2 est émis par tous les êtres vivants lors de la respiration. Il est également introduit dans l’atmosphère lors des incendies naturels.
Des échanges importants existent naturellement entre les différents compartiments de la biosphère. Le problème de l’introduction par l’homme de ces composés dans l’atmosphère est le dérèglement des cycles biogéochimiques de ces éléments (S, N, et C), qui entraîne des déséquilibres important, et dont les pluies acides ne sont qu’une conséquence parmi beaucoup d’autres.

Origines anthropiques





  • SO2 :

Les rejets de SO2 sont dus en grande majorité à l'utilisation de combustibles fossiles soufrés (charbon, lignite, coke de pétrole, fuel lourd, fuel domestique, gazole). Tous les utilisateurs de ces combustibles sont concernés. Quelques procédés industriels émettent également des oxydes de soufre (production de H2SO4, production de pâte à papier, raffinage du pétrole, etc.).

Les plus gros émetteurs sont généralement les centrales thermiques, les raffineries, les grandes installations de combustion, etc. Le gaz naturel, le GPL, le bois sont des combustibles pas ou très peu soufrés.




  • NOX :

Les oxydes d'azote proviennent comme le SO2 essentiellement de la combustion des combustibles fossiles et de quelques procédés industriels (production d'acide nitrique, fabrication d'engrais, traitement de surfaces, etc.).


Les émissions azotées mondiales en 1990 (Olivier et al 1998).



  • CO2 :


L'importance attribuée au CO2 provient de l'accroissement rapide de la concentration de ce gaz dans l'atmosphère par suite d'une augmentation de la consommation d'énergie fossile dans le monde et d'une diminution importante des couverts forestiers (une forêt de type tropical absorbe de 1 à 2 kg de CO2 par m2 et par an tandis qu'une forêt européenne ou un champ cultivé n'absorbe que de 0,2 à 0,5 kg de CO2 par m2 et par an). Par ailleurs les océans jouent un rôle essentiel dans le maintien de l'équilibre général en carbone.
La figure suivante illustre plus précisément la part de responsabilité des différents secteurs d’activité dans l’émission de ces composés :




Répartition sectorielle des émissions de SO2, NOX, et CO2 en France en 2004. Source : CITEPA

II. Effets des pluies acides en milieu forestier

Les effets des pluies acides sur les écosystèmes forestiers, sont multiples et complexes. Ils résultent d’un ensemble d’effets se manifestant au niveau de l’air, donc des feuilles et au niveau des sols, donc des racines.

1. Effets sur les sols et l’appareil racinaire.

Le sol est la base de la richesse dont toute vie sur terre dépend. Pour se développer, les arbres et toute autre végétation ont besoin de sols sains. Des changements à long terme dans les propriétés chimiques de certains sols sensibles peuvent se produirent en raison des pluies acides et donc affecter l’ensemble du milieu.

Un effet en fonction du type de sol. La capacité des forêts à résister aux précipitations acides, est en fait étroitement liée à celle des sols forestiers à neutraliser cette acidité. Or, cette capacité dépend essentiellement des conditions géologiques : sur des sols riches en calcium, contenant de la pierre à chaux, ou encore sur une base en granit, les pluies acides peuvent être neutralisées (en effet, ces sols sont alcalins et produisent de ce fait un pH plus élevé une fois dissous dans l'eau, ce qui va donc compenser l'acidité de ces eaux de pluie). A l’inverse, les sols sensibles aux dépôts acidifiants sont les substrats de types granite ou aucun effet neutralisant n'a lieu et les sols pauvres en éléments nutritifs, déjà acides et mal tamponnés. Potentiellement, cela concerne tout particulièrement les écosystèmes forestiers montagnards dont le substratum est une roche pauvre en minéraux (en France, cela concerne les Vosges, les Ardennes, le Massif central et le Massif armoricain) mais aussi quelques zones de plaine (sables du sud du bassin parisien, Landes de Gascogne) (Badeau et al 1999) mais c'est dans le Nord-Est, et à un degré sans doute moindre dans le Nord-Ouest et le Massif central, que l'acidification des sols forestiers se produit de façon plus marquée (Dambrine et al 1998, Ranger et al 2000).

Effet sur les micro-organismes. Les micro-organismes du sol jouant un rôle extrêmement important dans la libération des éléments nutritifs provenant de la décomposition des matières organiques. Quand l’acidité du sol augmente, leur diversité et leur nombre diminue considérablement, ce qui à pour conséquence la réduction de la quantité d’éléments nutritifs disponibles aux plantes.

Effet de pollution par les pluies acides sur la décomposition des feuilles mortes (Ramade 2006)



Une double acidification. En milieu basique ou neutre, les NO3- (forme d’azote absorbable directement par les plantes) sont retenus par le complexe argilo humique grâce aux ions Ca++.. L’apport de substances acidifiantes (H+, NH4+) par les pluies, conduit à la dissolution de ces ions Ca++ entraînement avec eux les NO3- dans les eaux de drainage. C’est alors la forme NH4+ de l’azote qui se fixe au complexe argilo humique. Cette forme est beaucoup plus difficilement absorbable, et conduit à l’excrétion de H+ alors qu’en temps normal, l’absorption d’un NO3- conduit à l’excrétion d’un anion OH- ou HCO3- ce qui consomme des protons. Ainsi à cette acidification exogène, s’ajoute une acidification endogène ce qui peux conduire au final à des insuffisances de nutrition des arbres.

Toxicité de l’aluminium. Parmi les effets les mieux établis, on peut citer la carence magnésienne, qui sévit plus largement, dans de nombreuses régions européennes à roche mère acide et entraîne dans les cas aigus une perturbation sérieuse de la santé des arbres (Landmann et al 1995). En effet, l’acidification du sol, lorsqu’elle est très poussée et notamment lors de phases de nitrification très active, conduit à une libération d’aluminium ionique dans les solutions du sol. Cet aluminium se comporte en antagoniste de Ca, et Mg pour leur absorption par les racines. Absorbé en quantité trop importante, il peut s’avérer toxique en réduisant la conduction du phosphore vers l’appareil aérien. Le manque de Ca et Mg et l’excès de Al conduiraient à une réduction de l’élongation des radicelles et même à des malformations, notamment un décollement de cellules entre endoderme et cylindre central (Tischner et al., 1983).

Toxicité de métaux lourds. Certains métaux lourds, sont apportés en quantités relativement importantes dans les zones polluées par les pluies et les poussières et s’accumulent dans l’écosystème. C’est le cas du cadmium, du zinc, du plomb et du cuivre. A long terme, leur effet peut donc être toxique.

Bilan des modes d'action, des conséquences et des modifications entraînées par les dépôts (secs ou humides) d'azote ammoniacal (Bonneau 1989,, Probst et al 1990, Fitze 1995, Duchaufour 1997).



2. Effets sur les feuillages.

Les pluies acides, en plus de leur action indirecte sur la végétation par l’intermédiaire du sol et des eaux, ont un impact plus direct les feuillages.

Nécroses. L‘eau acide au contact des feuilles ne serait nécrosante qu’à un pH inférieur à 3. Les pluies acides proprement dites n’ont donc probablement guère d’effet. Par contre les brouillards ou les rosées, beaucoup plus acides, peuvent être actifs, et ce notamment au niveau des forêts dans les régions de haute altitude, ou nuages et brouillards sont plus fréquents. De plus, l’ozone est un dissolvant des lipides et peut donc altérer la cuticule des feuilles qui assure normalement leur protection contre diverses agressions et qui, effectivement, chez les arbres atteints, apparaît au microscope électronique comme rétractée en cordons et n’assumant plus cette fonction, laissant ainsi la porte ouverte à l’action nécrosante des dépôts acides.


Variation des capacités enzymatiques des feuilles d’Epicea pollués par 0.08 ppm de SO2 en % par rapport à un témoin. M. Pierre (1985)


Altération des fonctions de l’appareil foliaire. Les précipitations, le brouillard et les vapeurs acides endommagent la surface des feuilles et des aiguilles quand les feuilles sont fréquemment baignées dans cette acidité, leur enduit cireux protecteur peut s'user et créer des taches brunes. Ces taches réduisent leurs capacités de photosynthèse. Le dioxyde d’azote perturbe le fonctionnement enzymatique et les processus de réduction dans les feuilles. L’attaque de la cuticule par l’ozone favorise aussi une transpiration extrastomatique donc non controlée. Les membranes cellulaires des tissus foliaires et même les membranes des thylakoïdes peuvent également être atteintes par l’ozone, d’où l’influence nocive évidente sur la fonction chlorophyllienne (Lehrin, 1984). De plus, SO2 est susceptible de modifier la régulation stomatique, en la renforçant ou la diminuant selon son niveau de concentration. Des études de Bonte et De Cormis (1971) ont mises en évidence une diminution de l’activité photosynthétique de près de 35% chez de jeunes Pins en présence de dioxyde de souffre et d’ozone.

Lessivage d’éléments nutritifs. L’eau acide, ou chargée en NH4+, au contact de l’épiderme des feuilles, échange avec le cytoplasme des cellules divers cations notamment ceux qui sont présents majoritairement sous forme soluble : potassium en tout premier lieu, mais aussi magnésium, et dans une moindre mesure calcium, manganèse et zinc. Cette lixiviation, qui existe normalement chez les arbres sains, s’exagère sous l’influence de la pollution acide jusqu’à conduire à de véritables carences lorsqu’il n’y a pas assez d’éléments dans le sol pour compenser ces pertes.

Accumulations de substances toxiques. Selon Nighlgard, (1985), des composés azotés, amines notamment, sont produits dans les feuilles des végétaux par métabolisation incomplète, faute d’une absorption suffisante d’autres éléments, et qui pourraient provoquer une intoxication du végétal. L'absorption importante d'azote ammoniacal se traduit par des teneurs foliaires élevées en azote et divers dérèglements physiologiques. Dans ces conditions, les arbres sont réputés devenir plus sensibles aux facteurs de stress comme le gel, la sécheresse, l'ozone, les insectes ravageurs et les champignons pathogènes (Roelofs 1986, Skellington et Wilson 1988, Fangmeier et al 1994).

3. Corrélation racines/feuilles.

Bien sur, toute est lié, les relations entre parties aériennes et souterraines de la plante sont si étroites que l’une ne peut pas décliner sans que l’autre ne soit affectée. C'est-à-dire que toute atteinte du feuillage par des polluants, entraînant une baisse d’activité photosynthétique, retentit sur les racines qui, recevant moins d’hydrates de carbone, ont des difficultés à s’accroître et à se régénérer. La constitution des mycorhizes, indispensables au bon fonctionnement de l’arbre (absorption d’eau et d’éléments minéraux, protection contre les champignons pathogènes) en est rendue plus difficile. Réciproquement, toute atteinte au niveau des racines, entraînera une carence en minéraux et l’accroissement aérien ne pourra plus s’effectuer normalement. Toutefois, on ignore jusqu’à quel point les effets néfastes que nous venons d’énumérer peuvent être contrebalancés par l’apport nutritif de composés de soufre et particulièrement d’azote qui se retrouvent dans les précipitations acides.

4. Le dépérissement des forêts 

Une des principales conséquences pour les arbres est un phénomène appelé « le dépérissement ». Les pollutions atmosphérique, ne sont pas seules responsables, mais couplées aux causes climatiques (on pense bien évidement au réchauffement climatique et à l’augmentation constant du nombre de sécheresse tel que celle de 2003), et aux causes biotiques comme les scolytes, les parasites, ou les champignons, ont des effets désastreux. Il a de plus été montré que les causes biotiques n’interviennent que secondairement, c'est-à-dire lorsque les sujets sont déjà affaiblis (Regfuess et Rodenkirechen, 1984). Les pluies acides ont donc un rôle extrêmement important dans le dépérissement des forêts. Dépérissement dont les principaux symptômes se manifestent par :


Forêt dévastée par les pluies acides. République tchèque
Chute précoce des feuilles. On note chez les feuillus, notamment le Hêtre, une chute de feuilles au cours de l’été, et chez les résineux, une perte prématurée des aiguilles anciennes : le Sapin et l’Epicea qui en bonne santé, gardent leurs aiguilles 7 à 10 ans, ne portent plus, lorsqu’on constate le dépérissement, qu’un nombre moindre d’ « années d’aiguilles », parfois seulement deux ou trois. A cette réduction foliaire s’associe assez souvent la naissance de nouveaux rameux : « pousses de détresses » sur les branches, naissance de nouvelles branches près du tronc (« descente de cime » du sapin).

Anomalies de ramification. Le manque de densité du feuillage de l’Epicéa, bien que s’expliquant en partie par une chute précoces des aiguilles, semble être dû également au non-dévellopement de bourgeons qui auraient donné normalement naissance à des rameaux secondaires. De même un des symptômes bien décrits du dépérissement du Hêtre est la « pousse en fouet » qui correspond à un manque d’élongation des rameaux latéraux, d’où un aspect « échevelé ». Chez certaines espèces, notamment le Frêne, mais aussi l’Aulne, le Saule, on observe que les pousses annuelles ne sont pas ramifiées ; elles sont nues, terminées par un simple bouquet de feuilles ce qui, peut-être correspond aussi à l’avortement de rameaux secondaires ou à l’absence de développement des feuilles basales de la pousse. Dans certaines régions, ou le dépérissement est net, on peut voir aussi des Pins sylvestres dont la cime se termine par une pousse longue, couverte d’aiguilles mais sans rameaux, un peu analogue à la « queue de renard » de certains pins du Sud-Est américain.

Altération de la coloration. Chez les feuillus, le Hêtre en particulier, la périphérie des limbes, entre les nervures, commence à jaunir dès le printemps. Ce jaunissement s’intensifie au cours de l’été en même temps qu’il pénètre plus profondément entre les nervures. Chez l’Epicéa et le Sapin les aiguilles des pousses de l’année sont toujours bien vertes, mais dès le début du printemps suivant elles jaunissent à l’extrémité, puis sur toute leur longueur. Des ponctuations blanches peuvent aussi apparaître sur les jeunes feuilles. Elles se multiplient au cours de l’été, et chez les résineux deviennent de plus en plus nombreuses sur les aiguilles d’année en année.

Altération du port. L’une des causes de ces altérations est à rapporter à la formation de pousses de récupération, pousses de détresse du Sapin et de l’Epicéa, descente de cime du Sapin, port en candélabre du Sapin dans les Pyrénées Centrales (Cheret, 1984). L’autre, serait du à un manque de lignification tel qu’il est connu dans certaines maladies à mycoplasmes du mélèze, mais reste à confirmer. (braun et Finck, 1985).

III. Des moyens pour régler le problème à la source ?


  1. Emissions d’oxydes de souffre

L’émission de SO2 est directement liée à la teneur en souffre du combustible utilisé. On peut en effet réduire à 0,5% la teneur en souffre des fuels lourds. Cependant ces combustibles ont un coût plus élevé et restent une contrainte pour l’industriel.

On peut également effectuer différents traitements après la combustion. Ces procédés reposent essentiellement sut des neutralisations du souffre par des substances basiques. On citera ici un procédé dit humide faisant intervenir une réaction gaz/liquide : après un dépoussiérage, les gaz de combustion sont mis en contact avec une solution contenant le réactif. Cette solution est pulvérisée afin d'augmenter l'efficacité de la réaction avec l'agent de neutralisation. On peut ainsi diminuer les émissions en souffre de 95%

Il existe d’autre technique post-combustion pour diminuer la teneur en souffre des fumées mais leur rendement est moins bon en terme de diminution du taux de SO2.


  1. Emissions d’oxydes d’azote (NOX)

En ce qui concerne la circulation routière, les pots d’échappement catalytiques limitent la production de NOX.

Pour les installations de combustion, on distingue deux grands types de techniques pour abaisser le taux de NOX dans les fumées.
Les techniques primaires :

- les brûleurs « bas NOx » : ils sont conçus pour diminuer la température maximale de combustion en retardant le mélange entre le combustible et l’air de combustion (étagement de l’air de combustion et/ou division du jet de combustible).

- Le « reburning » est une autre technique primaire où la combustion se déroule en trois étapes (étape 1 : une partie du combustible est brûlé en léger excès d’air ; étape 2 : le reste du combustible est brûlé avec un défaut d’air et réduit les NOx générés dans la première étape ; étape 3 : de l’air est injecté pour oxyder les imbrûlés formés dans l’étape précédente).

Ces techniques, prisent individuellement, ont une efficacité d’environ 20%. Cependant, en couplant plusieurs de ces techniques entre elles, on peut obtenir jusqu’à 60% d’efficacité.

Les techniques secondaires : Elles permettent d'obtenir des taux de réduction beaucoup plus importants.

  • La réduction sélective non catalytique (SNCR) : les NOx sont réduits par l'action d'urée ou d'ammoniac qui sont injectés dans le foyer sans catalyseur. Dans ce cas la réaction se produit à haute température (850-1050°C). L'efficacité est de l'ordre de 50 à 70% avec un rapport NH3/NO = 2,5.

  • La réduction catalytique sélective (SCR) : celle-ci s'opère sur les gaz de combustion par l'action réductrice de l'ammoniac à 280-400°C en présence d'un catalyseur. Ce type de procédé permet de réduire jusqu'à 90% la teneur des fumées en NOx avec un rapport NH3/NOx = 0,7-1.


Conclusion

Les pluies acides, bien que ne détruisant pas toujours les arbres directement vont avoir des effets catastrophiques sur les forêts et notamment leur production primaire brute (notamment en diminuant leur capacité. à résister à d'autres sources de stress comme la sécheresse, les maladies, les insectes ravageurs, le froid… ). Les pollutions atmosphériques, causes de ces pluies, peuvent voyager sur plusieurs milliers de kilomètre. Le problème est donc transfrontalier et doit absolument être réglé au niveau international. C’est au début des années 80 que cette pollution a atteint son apogée. En 1988, le traité de « Convention on Long-Range Transboundary Pollution » a été rédigé en conséquence, limitant les émissions d'oxydes d'azote à leur niveau de 1987. En Europe, la Commission économique des Nations unies pour l'Europe s'en occupe, et les normes sont européennes.

Bibliographie
Bulletin de la Société d’Ecophysiologie. Décembre 1985. Protégeons la forêt des pluies acides industrielles.
F.Ramade. Eléments d’Ecologie. Ecologie appliquée. 2005. Dunod
M. Schutz. Environnement et pollution. 1995. Publitronc
www.ec.gc.ca (dossier sur les pluies acides et leurs conséquences en Amérique du Nord)
http://www.inra.fr (L'ammoniac d'origine agricole : impacts sur la santé humaine et animale
et sur le milieu naturel
www.ademe.fr/ (agence de l’environnement et de la maitrise de l’energie)

http://www.citepa.org/ (centre interprofessionnel technique de la pollution atmosphérique)





similaire:

Bibliographie p. 2 iconBibliographie la bibliographie est commune aux membres du groupe
«Nom de l’encyclopédie ou du dictionnaire», titre du volume et numéro (si encyclopédie), pages consultées

Bibliographie p. 2 iconBibliographie

Bibliographie p. 2 iconBibliographie p. 52

Bibliographie p. 2 iconBibliographie p 4

Bibliographie p. 2 iconBibliographie : 39

Bibliographie p. 2 iconBibliographie p. 25

Bibliographie p. 2 iconBibliographie La bibliographie

Bibliographie p. 2 iconBibliographie

Bibliographie p. 2 iconBibliographie

Bibliographie p. 2 iconBibliographie





Tous droits réservés. Copyright © 2016
contacts
m.20-bal.com