- Quels problèmes liés aux substances acides et basiques ont un impact sur l'environnement?
- -Problèmes environnementaux dus à l'acidification: sources
- Effluents
- Émissions
- Les engrais
- Pluie acide
- Bâtiments
- Métaux dans le sol
- Microorganismes
- Acidification des océans, des lacs et des rivières
- Écosystèmes marins
- -Problèmes environnementaux dus à l'alcalinisation: sources
- Industriel et minier
- Alcalinisation du sol
- Références
Les principaux problèmes liés aux substances acides et basiques qui ont un impact sur l'environnement sont directement liés aux changements de pH qu'elles induisent et à leur effet indirect ou direct sur les êtres vivants.
Les substances acides et basiques peuvent engendrer de graves problèmes environnementaux; en particulier, l'acidification de l'environnement pose les problèmes des pluies acides, de l'acidification des océans, des plans d'eau douce et des sols. L'alcalinisation se manifeste surtout par les changements du sol au pH basique.
Figure 1. Forêt affectée par les pluies acides. Source: Lovecz, de Wikimedia Commons
Un problème environnemental peut être défini comme une situation qui menace l'intégrité de tout écosystème et qui survient à la suite d'une perturbation du milieu naturel.
L'activité humaine a causé des problèmes environnementaux extrêmes. Le mode de production actuel, avec une utilisation intensive des ressources naturelles et une surcharge de polluants, viole la capacité de charge et la résilience de l'environnement.
Les moyens uniques de modifier de grandes superficies de terres, d'émettre d'énormes quantités de substances toxiques dans l'atmosphère et d'affecter les plans d'eau, en de très courtes périodes et de générer des impacts dramatiques sur l'environnement, sont exclusifs à l'espèce humaine.
Les substances acides sont rejetées dans l'environnement par certains effluents industriels, les activités minières, l'utilisation d'engrais acidifiants du sol et les émissions de gaz qui réagissent avec l'eau de pluie ou l'humidité de l'air produisant des composés acides.
Figure 2. Production d'émissions industrielles polluantes. Source: pixabay.com.
Les substances basiques ou alcalines peuvent également provenir de divers effluents industriels et activités minières.
Quels problèmes liés aux substances acides et basiques ont un impact sur l'environnement?
-Problèmes environnementaux dus à l'acidification: sources
Effluents
Les effluents acides de certaines industries et les drains miniers acides contiennent principalement des acides: chlorhydrique (HCl), sulfurique (H 2 SO 4), nitrique (HNO 3) et fluorhydrique (HF).
Les industries de la métallurgie, des plastiques, des colorants, des explosifs, des produits pharmaceutiques et des résines sont génératrices de rejets acides.
Figure 3. Rejet d'effluents industriels. Source: Nigel Wylie, via Wikimedia Commons
Émissions
Les émissions de dioxyde de carbone (CO 2), de dioxyde de soufre (SO 2) et d'oxydes d'azote (NO, NO 2) dans l'atmosphère, provenant de la combustion de combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel, ne sont pas uniquement du réchauffement climatique de la planète, mais des pluies acides.
Les émissions de CO 2 conduisent également à l'acidification des océans et des masses d'eau douce de surface (lacs et rivières), un problème environnemental aux dimensions catastrophiques.
Les engrais
L'usage prolongé d'engrais inorganiques contenant de l'azote ammoniacal et des superphosphates a pour effet résiduel d'acidifier les sols.
En outre, l'application de grandes quantités de matière organique sur des sols très humides produit une acidification due à l'effet des acides humiques et d'autres acides organiques générés.
Parmi les problèmes environnementaux les plus préoccupants engendrés par les substances acides, on citera les pluies acides, l'acidification des sols et l'acidification des océans terrestres.
Pluie acide
Les gaz dioxyde de soufre (SO 2) et oxydes d'azote (NO et NO 2), produits lors de la combustion de combustibles fossiles dans les industries, les centrales électriques, les transports aériens, maritimes et terrestres, et dans les fonderies pour l'extraction des métaux, sont la cause des précipitations pluvieuses étant acides.
Dans la troposphère, le SO 2 subit une oxydation pour former de l'acide sulfurique (H 2 SO 4), un acide fort, et les oxydes d'azote sont également transformés en acide nitrique, un autre acide fort.
Lorsqu'il pleut, ces acides présents dans l'atmosphère sous forme d'aérosols sont incorporés dans l'eau de pluie et l'acidifient.
Bâtiments
L'eau de pluie acide corrode les bâtiments, les ponts et les monuments, car elle réagit avec le carbonate de calcium (CaCO 3) du calcaire dans les bâtiments et le marbre et avec les métaux. Les pluies acides acidifient également les sols et les plans d'eau de la planète.
Figure 4. Dommages aux bâtiments générés par les pluies acides, gargouille de la cathédrale Notre-Dame (Paris, France) montrant des dommages à l'arrière. Source: Michael Reeve, via Wikimedia Commons
Métaux dans le sol
Les pluies acides modifient la composition du sol, déplacent les métaux lourds toxiques dans la solution du sol et dans les eaux souterraines.
À des pH très acides, une altération intense des minéraux du sol se produit, due au déplacement des cations par les ions H + présents en fortes concentrations. Cela génère une instabilité dans la structure du sol, des concentrations élevées d'éléments toxiques et une faible disponibilité de nutriments pour les plantes.
Les sols acides avec un pH inférieur à 5 contiennent des concentrations élevées et toxiques pour le développement des plantes d'aluminium (Al), de manganèse (Mn) et de fer (Fe).
De plus, la disponibilité des nutriments potassium (K), phosphore (P), soufre (S), sodium (Na), molybdène (Mo), calcium (Ca) et magnésium (Mg) est considérablement réduite.
Microorganismes
Les conditions acides ne permettent pas le développement de micro-organismes du sol (principalement des bactéries), qui sont des décomposeurs de la matière organique.
Les bactéries fixatrices d'azote fonctionnent de manière optimale à des valeurs de pH comprises entre 7 et 6,5; son taux de fixation diminue considérablement lorsque le pH est inférieur à 6.
Les microorganismes favorisent également l'agrégation des particules du sol, ce qui favorise la structuration, l'aération et un bon drainage du sol, indispensables à la croissance des plantes.
Acidification des océans, des lacs et des rivières
L'acidification des eaux de surface - océans, lacs et rivières - est principalement produite par l'absorption de CO 2 provenant de la combustion de combustibles fossiles.
Les eaux de surface de la planète agissent comme des puits naturels pour le CO 2 atmosphérique. En particulier, les océans constituent le grand puits de dioxyde de carbone de la Terre. Le CO 2 est absorbé par l'eau et réagit avec elle, produisant de l'acide carbonique (H 2 CO 3):
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
L'acide carbonique se dissocie dans l'eau, contribuant aux ions H + à l'eau de mer:
H 2 CO 3 + H 2 O → H + + HCO 3 -
Des concentrations excessives d'ions H + produisent une augmentation de l'acidité des eaux marines de la planète.
Écosystèmes marins
Cet excès d'acidité affecte considérablement les écosystèmes marins et en particulier les organismes qui forment les exosquelettes de carbonate de calcium (coquilles, coquilles et autres structures de support ou de protection), car les ions H + déplacent le calcium du carbonate et le dissolvent., empêchant leur formation.
Les espèces de coraux, huîtres, palourdes, oursins, crabes et plancton avec exosquelettes sont les plus directement touchées par l'acidification des océans.
La vie de toutes les espèces marines dépend en grande partie des récifs coralliens, car ce sont les zones de la plus grande biodiversité de la mer. Une grande partie de la petite faune s'y réfugie et y vit, servant de nourriture aux consommateurs secondaires de l'écosystème marin, tels que les poissons, les baleines et les dauphins.
L'acidification due à un excès de CO 2 dans l'atmosphère terrestre constitue une menace sérieuse pour l'ensemble de l'écosystème marin. L'histoire de la planète n'a jamais enregistré de processus d'acidification de l'océan aux taux actuels - les plus élevés des 300 derniers millions d'années - qui réduisent également sa capacité de puits de CO 2.
-Problèmes environnementaux dus à l'alcalinisation: sources
Industriel et minier
Les industries de la lessive et du savon, du textile, de la teinture, du papier et de la pharmacie, entre autres, génèrent des effluents basiques qui contiennent principalement de l'hydroxyde de sodium (NaOH), une base forte et d'autres bases telles que le carbonate de sodium (Na 2 CO 3), qui est une base faible.
Le traitement de la bauxite minérale avec du NaOH pour l'extraction de l'aluminium, génère une boue rouge hautement alcaline. L'extraction pétrolière et l'industrie pétrochimique produisent également des effluents alcalins.
Le principal problème environnemental produit par les substances basiques est l'alcalinisation des sols.
Alcalinisation du sol
Les sols alcalins ont des pH supérieurs à 8,5, ont une structure très pauvre, avec des particules dispersées et des couches calcaires compactes entre 0,5 et 1 mètre de profondeur, qui empêchent la croissance des racines et l'infiltration, la percolation et le drainage de l'eau.
Ils présentent des concentrations toxiques de sodium (Na) et de bore (B) et sont des sols très stériles.
Figure 5. Sol alcalin. Source: Pixabay.com
Références
- Bowman, AF, Van Vuuren, DP, Derwent, RG et Posch, M. (2002) Une analyse globale de l'acidification et de l'eutrophisation sur les écosystèmes terrestres. Pollution de l'eau, de l'air et des sols. 41,349-382.
- Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA et Kleypas, JA (2009). Acidification des océans: l'autre revue annuelle des sciences marines sur le CO 2 1, 169-192.
- Ghassemi, F., Jakeman, AJ et Nix, HA (1995). Salinisation des terres et des ressources en eau: causes humaines, étendue, gestion et études de cas. CAB International, Wallinford, Royaume-Uni. 544pp.
- Kleypas, JA et Yates, KK (2009). Récifs coralliens et acidification des océans. Océanographie. 22,108-117.
- Mason, C. (2002). L'écologie de la pollution de l'eau douce. Pearson Education Limited. 400pp.