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Les précipitations acides
RABINOWITZ, Joseph, GREPPIN, Hubert
Abstract
Les auteurs décrivent les effets présumés des précipitations acides: acidification de nombreux lacs, dépérissement de certaines forêts principalement de conifères, détérioration de divers matériaux (édifices, métaux, etc.), irritation des voies respiratoires chez l'homme par inhalation des acides forts contenus dans les brouillards, etc... Ils font remarquer que les principaux composants acides de ces précipitations sont les acides sulfurique et nitrique provenant surtout des émissions anthropogéniques de S0₂ et de NOx par oxydation et hydratation subséquentes dans l'atmosphère. Pour essayer de remédier au danger qu'implique ce grave problème écologique, il faut réduire au maximum la pollution atmosphérique et notamment les émissions de S0₂ et surtout de NOx qui, dans certaines conditions, initient à la lumière solaire des réactions conduisant au smog photochimique dont certains constituants (0₃, peroxyacétylnitrate, etc.) sont très phytotoxiques.
RABINOWITZ, Joseph, GREPPIN, Hubert. Les précipitations acides. Médecine & Hygiène , 1984, vol. 42, no. 1575, p. 1-8
Available at:
http://archive-ouverte.unige.ch/unige:125042
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Les précipitations acides
par J. Rabinowitz et H. Greppin (Genève)
Les auteurs décrivent les effets présumés des précipitations acides: acidification de nombreux lacs, dépérissement de certaines forêts principalement de conifères,
détérioration de divers matériaux (édifices, métaux, etc.), irritation des voies
respiratoires chez l'homme par inhalation des acides forts contenus dans les brouillards, etc ... Ils font remarquer que les principaux composants acides de ces précipitations sont les acides sulfurique et nitrique provenant surtout des émissions anthropogéniques de
DEFii.J:;-f EMENT DE BOTANIQUE ET DE BIOLOGIE VÉGÉTALE
BIBLIOTHÈQUE 3, place de l'Université
CH-1211 GENt.':VE 4
S02 et de NOx par oxydation et hydratation subséquentes dans l'atmosphère. Pour
essayer de remédier au danger qu'implique ce grave problème écologique, il faut réduire au maximum la pollution atmosphérique et notamment les émissions de S02 et surtout de NOx qui, dans certaines conditions, initient à la lumière solaire des réactions conduisant au smog photochimique dont certains constituants (03 , peroxyacétylnitrate, etc.) sont très phytotoxiques.
1. Introduction Les «précipitations acides» 1 dont les compo-
sants acides ou acidifiants principaux proviennent de la pollution atmosphérique engendrée par l'uti- lisation massive des combustibles fossiles et de leurs dérivés (chauffage, centrales thermiques, processus industriels, moyens de transport, etc.) sont devenues depuis quelques années le pro- blème environnemental le plus débattu et le plus controversé, particulièrement dans les pays indus- trialisés (1, 2, 3).
acides peuvent se produire aussi bien près que loin des lieux d'origine des sources de pollution.
Ceci met bien en évidence l'importance des phé- nomènes suivants: transport de certains polluants (S02 , NOx, 03 , etc.) sur de longues distances (quelques centaines, voire quelques milliers de kilomètres) accompagné de la transformation de certains d'entre eux dans l'atmosphère, notam- ment en dérivés acides (H2S04, HN03 , etc.); d'où le problème de la pollution transfrontière 6.
On soupçonne ces précipitations d'être à l'ori-
gine de l'acidification de nombreux lacs et cours En Suisse, les dégâts importants observés d'eau (avec toutes les conséquences que cela dep~i~ quel~ue~ années dans ~ert;aines forêts entraîne sur la faune et la flore aquatiques 2), du (coniferes prmc1palem~~t) font 1 objet de n~m
dépérissement de certaines forêts, de la transfor- bre~ses pnses de pos1t1on e! ~~ quelques etu- mation de divers sols 3 et de
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7)~ Quaat a~_de_penss_ement de ces breux matériaux (édifices, métaux, etc.), et même •forets, les avis sont p~rta~es t~nt sur les m,e~u.res d'exercer certains effets nocifs directs 4 ou in di- ~ prend~e que sur le role a attribuer aux p~e~1p1tarects 5 sur la santé de l'homme. Ces p'récipitations t1ons acides, et~ ou aux polluants a~mosphenq~es,
1 Comportent les dépôts humides (pluies, neige, etc.) ainsi que les dépôts secs (sous forme de solides ou de gaz absorbés ou adsorbés par la végétation, le sol, etc.).
2 Raréfaction des espèces d'abord (dès pH ~ 6,5), puis extinction de certaines d'entre elles (poissons dès pH ~ 4, 9) avec la diminution du pH (= augmentation de l'acidité), Rap- pelons que pH=-log [H+], c'est-à-dire que le pH diminue d'une unité lorsque l'acidité (concentration en ions hydro- gène) est multipliée par dix.
3 Peuvent apporter des modifications à la chimie du sol et par voie de conséquence provoquer des dégâts aux écosystè- mes terrestres.
• Effets directs: irritation voire effet cancérigène éventuel par inhalation de composés fortement acides (H2SO,, HNO,) ou d'acide nitreux (HN02 ) contenus dans les brouillards qui ont tendance à être plus acides que les pluies. L'acide nitreux peut réagir dans l'organisme avec des amines secondaires pour donner des nitrosamines dont certaines sont des cancé- rigènes puissants.
5 Effets indirects: soit à travers la chaîne alimentaire (la teneur en méthylmercure de certains poissons, par exemple truites et brochets, augmente avec la diminution du pH du cours d'eau), soit à travers l'eau (augmentation des concen- trations en ions aluminium, cuivre, plomb, cadmium, etc., selon la provenance de l'eau et la nature des conduites d'amenée).
par rapport a d autres facteurs nocifs: fluctuations climatiques (sécheresse), cycles parasitaires, stress, maladies et vieillissement des arbres, évo- lution des sols et des écosystèmes dont certains sont semi-naturels, etc.
Dans ce bref article qui ne saurait traiter tous les aspects évoqués plus haut, nous décrirons d'abord les diverses sources de pollution, leur importance relative en Suisse et leur influence sur l'acidité des précipitations; puis nous examine- rons les dégâts constatés dans les forêts et la cor- rélation de ces dégâts avec les précipitations aci- des et/ ou les polluants atmosphériques; enfin nous analyserons les mesures soit immédiates soit à plus long terme, susceptibles de remédier à cette grave menace écologique.
6 Pollution transfrontière (import/ export) entre les Etats- Unis et le Canada, entre les divers pays européens, etc.
7 Permettant aussi d'apprécier chez les divers groupes humains intéressés la diversité de leur perception de l'envi- ronnement et de leur évaluation subséquente de l'importance sociale de ce phénomène.
2. Les principaux polluants atmosphériques et leur influence sur l'acidité des précipitations
Les principaux ions que l'on rencontre dans les précipitations acides sont S04-2
, N03- et
cr-
pour les anions (acides forts) et H+, NH4+, Ca+2, Mg+2,Na+ et K+ pour les cations. L'ion chlorure provient principalement d'aérosols de NaCI et KCI, mais sa présence est aussi reliée à l'émission de gaz chlor- hydrique (HCI) par certaines sources anthropogé- niques 0. Un certain nombre de cations métalli- ques (Pb, Cd, etc.) également présents dans ces pluies peuvent être dangereux à cause de leurs effets biologiques. On a aussi identifié dans l'at- mosphère des acides plus faibles (HNOz, HCOOH, etc.) dont le rôle est toutefois négligeable quant à lacidité (pH) des précipitations.
Les deux acides les plus importants sont donc l'acide sulfurique et l'acide nitrique. Leurs précur- seurs et eux-mêmes peuvent être émis dans l'at- mosphère à partir de sources anthropogéniques aussi bien que naturelles. Dans l'atmosphère, ils pourront être neutralisés partiellement par l'am- moniac9 (NH3 ) et les poussières de carbonate de calcium ou de magnésium. On les retrouvera donc dans les pluies acides sous forme de sels (sulfates et nitrates) accompagnés d'un excédent d'acidité, c'est-à-dire d'ions H+ dont la concentration déter- minera le pH de ces pluies. Or dans les pays industrialisés et fortement motorisés (Etats-Unis, RFA, Suisse, etc.), les émissions naturelles 10 de ces acides (libres ou salifiés) ou de leurs précur- seurs (H 2S, S0 2 et NO,J sont relativement faibles par rapport au total des émissions; nous examine- rons donc ici les principales sources anthropogéni- ques de ces composés ainsi que leurs transforma- tions chimiques dans l'atmosphère; nous donne- rons aussi quelques indications sur le pH des pluies acides dans divers pays, en Suisse notam- ment.
2.1. Sources anthropogéniques d'oxydes de soufre et d'azote
Les émission de S0 2 et de NOx (NO+N02) pro- viennent principalement de l'utilisation de corn-
8 Dégagement de HCI par combustion du charbon et dans les usines d'incinération, par décomposition de matières chlo- rées telles que certains plastiques comme le chlorure de poly- vinyle ou certains solvants.
9 L'ammoniac atmosphérique peut provenir des sources
suivantes: excréments animaux (faune sauvage et domesti-
que) et humains, combustion du charbon, décomposition de matières organiques (autres que les excréments), feux de forêts, pertes lors de la fabrication, la manutention et l'appli- cation d'engrais à base d'ammoniac (nitrate d'ammonium, phosphates d'ammonium, etc.), volatilisation à partir des océans, etc ..
10 Sources naturelles de H,S, S02 et sulfates: volcans, aérosols marins, processus microbiens (anaérobies) dans le sol, etc.; de NO+N02 : formation dans l'atmosphère lors d'éclairs, éruptions volcaniques, etc.; de N,O: processus de nitrification et dénitrification dans le sol et les environne-
ments ::If! 11::itif! ues P.tr.
bustibles fossiles et de leurs dérivés; dans le tableau 1, nous indiquons les émissions globales de ces oxydes pqur 4 pays industrialisés et forte- ment motorisés ainsi que les sources les plus importantes (en % du total) de ces émissions.
Remarquons que S0 2 provient surtout des chauf- fages et de l'industrie et très peu des moyens de transport (env. 3%), alors que NOx provient princi- palement des moyens de transport (44 à 90% du total selon les pays). Les émissions de S0 2 sont plus faciles à évaluer que celles de NOx; pour les premières la connaissance des teneurs en S des matières premières utilisées donne déjà de bonnes indications, alors que les secondes résultent aussi d'une participation de l'azote atmosphérique, car NOx se forme principalement lors de combustions à haute température. Les émissions directes d'acide sulfurique ou de sulfates, d'acide nitrique ou de nitrates sont très faibles 11 par rapport aux émissions de S0 2 et de NOx, nous les négligerons donc ici.
En Suisse (voir tableau 1 ), ce sont le chauffage et l'industrie qui sont responsables de plus de 90% des émissions de S02 , et les moyens de
Tableau 1. Estimation pour 1980 des émissions anthro- pogéniques annuelles de S02 et de NOx (= NO + N02) dans quelques pays.
Pays
Etats-Unis
Canada
RFA
Sui ssed
1 S02 NOX
1-
~- -
[Soü'rëes - -- 1 - -- -
rsourcës- - - -1 10 t/~nlpr1ncipales 1 106 t/anlprincipales : lén % du total : :en % du total
1 !Centrales 1 !Transports 44;
1 !thermiques 66; 1 !centrales
1 24,lOa !industries 22; 1 19,30a !thermiques 29;
1 1 fonderies 6; 1 1 industries 22;
1 1 autres 6. 1 1 autres 5.
1 1 1
!Fonderies 45; !Transports 61;
!industries 32; 1 !centrales
4,77a !centrales 1 l,83a !thermiques 13;
1 1 1 1 O, llb 1 1 1
!thermiques 16; 1 !industries 20;
!autres 7. 1 !autres 6.
1 1 1
1C~ntra1 es 1 1 thermiques 56; 1 l1ndustries 28; 3,00a 1 chauffages
!maisons 13; 1
!autres 3. 1
1 1
1 Chauffages et l
11 ndustri es 90- 1 195; transports 1 0, l8c 13; autres 2 à j
17.
1 1
1 Transports 45;
lé:entrales
!thermiques 31;
l1ndustries 19;
Jautres 5.
1
1
1 1
!Transports 80 à 1 l 90; autres 10 à 1
120. 1
1 1
1 1
a Selon (2). b Selon ( 1). c Selon (7). d En 1970: "' 135°000 t de 1 1
502 et 'V 100°000 t de NOX.
, , Sauf dans des conditions locales très spéciales: fabrica-
tinn ri 1 !li,..Îrl.a C!'I il.fi 1rin110 o+ ,... ',,.,..irln. .... ; • .,; .... ,,.. ... + ...
- --·-- --··-··-,--
_
..- --·- ...
..., ... , ... .1 1
transport (surtout trafic routier) qui le sont de 80 à 90% des émissions de NOx. Si d'une façon générale, les émissions de S02 ont été stabilisées ou quelque peu diminuées au cours de ces derniè- res années, celles de NOx n'ont fait que croître.
Ajoutons que l'on connaît mal le rôle que joue dans les émissions d'oxydes d'azote et particuliè- rement de N20 12 l'utilisation en quantités toujours plus importantes d'engrais azotés (nitrates, ammo- niac, sels d'ammonium, etc.); c'est là un pro- blème dont il faudrait également se préoccuper.
2.2. Processus de transformation de S02 et de NOx dans l'atmosphère
Les polluants émis peuvent subir dans l'atmo- sphère toute une série de transformations chimi- ques et physiques; nous nous occuperons ici uni- quement de l'oxydation de S02 et de NOx respec- tivement en H2S04 et HN03 • Cette oxydation peut se faire soit en phase gazeuse avec intervention de radicaux (OH, H0 2) ou d'ozone (03 ), soit en phase liquide (aérosol, gouttelettes de nuage ou de brouillard, etc.) en présence de 03, H20v ou de 02 avec Fe ou Mn comme catalyseurs. L'acide fort formé peut être neutralisé par NH 3 ou les poussiè- res de carbonate de Ca ou de Mg; il peut aussi mettre en liberté HCI à partir des chlorures étant donné que HCI est plus volatil que H2S04 ou HN03.
Oxyde gazeux Phase gazeuse 502
NO, N02
.. ""
Oxydation (t!xdratationi
HO,H02,03
La figure 1 représente un schéma simplifié de la séquence de ces réactions qui, en réalité, sont bien plus complexes. Notons qu'en phase gazeuse, l'oxydation de N02 est 5 à 10 fois plus rapide que celle de S0 2 et que les acides sulfuri- que, nitrique et leurs sels peuvent être transportés beaucoup plus loin que S02 ou NOx. Ce transport à longue distance est assuré par les vents au niveau de la couche limite planétaire (de jour à 1000-1500 m d'altitude et à altitude plus basse la nuit) et dépend de la hauteur de l'émission au- dessus du sol (cheminées qui ont jusqu'à 300- 400 m de hauteur alors que les gaz d'échappe- ment des voitures sont émis au niveau du sol), des conditions météorologiques, de la topographie des lieux, etc.
Se fondant sur des modèles qui prennent en compte toutes ces variables, ainsi que les données d'émission et d'immission de chaque pays (1 ), on a pu montrer, quant à la pollution transfrontière, qu'en Suisse 90% des dépôts de S (secs et humi- des) proviennent des polluants soufrés des pays avoisinants, alors que la Suisse elle-même exporte une partie de ses propres émissions polluantes.
On examine actuellement le problème de la pollu- tion transfrontière par les oxydes d'azote et leurs produits de transformation atmosphérique.
Quant aux oxydants autres que l'oxygène pré- sents dans latmosphère, ils proviennent aussi des
Acide gazeux H2S04 HNOa
••••••••••
• • 1 • • 4 t • • •••••••••••••
Aérosol, gouttelette nuage,
pluie
""'"'
Oxyde aqueux (acide faible) 50M=H:HS0â
NO(aq),N02(aq)
O~dation
03, HsCh:
Ü2+Fe,Mn ...
Acide fort aqueux 2H+, 50~2
W, N03
Neutralisation
J
Sel aqueux ou sec
Figure 1. Représentation schématique de réactions de transformation dans l'atmosphère de S02 et de NOx, en phase gazeuse et en phase liquide (homogène et hétérogène), en acides sulfurique et nitrique, selon (3).
12 N,O, formé lors des processus de dénitrification et de nitrification dans le sol, ne réagit pas dans la troposphère mais diffuse dans la stratosphère où il peut participer à un mécanisme de destruction de l'ozone. Ceci entraînerait une augmentation du rayonnement UV parvenant sur terre, ce qui se traduirait par un risque accru de formation de certains can- cers, surtout de la peau.
réactions photochimiques engendrées par N02 (ou HN02 ) à la lumière solaire, en présence d'hydro- carbures (émis à raison de 40-50% par les trans- ports) et de CO, ce qui conduit à la formation de radicaux d'hydrocarbures, d'ozone, de peroxyacé- tyl-nitrate (PAN) et à la transformation de NO en N02.
Par conséquent les oxydes d'azote sont non seulement responsables de la production de sub- stances acides (HN03 ) que l'on retrouve dans les pluies, mais de plus ils participent à la formation du smog photochimique, source d'oxydants et de polluants secondaires (03 , PAN, etc.) bien plus toxiques que les polluants primaires (8).
Les réactions dont nous venons de parler impli- quent aussi le radical N03 , N205 , etc.; elles ne sont pas encore entièrement élucidées bien que l'on ait réussi à simuler certaines d'entre elles au laboratoire (chambres photochimiques, réactions d'oxydation de S0 2 et N02 dans les conditions atmosphériques, etc.).
2.3. Le pH des précipitations en Suisse
Dans une atmosphère absolument pure, les gouttelettes d'eau en équilibre avec les concentra- tions géophysiques de C02 dans l'air, présentent un pH de 5,6. En Suisse, le pH moyen de l'eau de pluie est de 4,3 (donc vingt fois plus acide) mais
on ne note aucune tendance nette quant à l'évolu- tion du pH au cours des 20 dernières années. Par contre, si les concentrations en sulfate et en chlo- rure sont restées stationnaires ou ont légèrement diminué, celles en nitrate ont fortement augmenté (5).
Au sud de la Suède et de la Norvège, l'évolu- tion du pH des eaux de pluie est plus nette: 5,0 à 5,5 en 1956 et 4,3 à 4, 7 en 1975 (1). En Europe (et en Suisse) la concentration en sulfate est supé- rieure à celle en nitrate; en Californie, c'est le con- traire à cause de la très grande densité du trafic automobile.
En Suisse, le pH des pluies est inférieur (< 4,3) au pH moyen dans les grandes agglomé- rations urbaines et les centres industriels et on remarque aussi une différence entre l'est et l'ouest du plateau suisse: dans la région comprise entre le Tessin, les cantons de Thurgovie, d'Argovie, de Zurich et de Schwyz, les eaux de pluie ont un pH de 3, 5 à 4, 3, inférieur à celui des régions roman- des ou soleuroises (pH
>
4,4) (5).3. Dégâts aux forêts et précipitations acides
Les dégâts constatés dans les forêts de nom- breux pays industrialisés sont relativement récents et se sont surtout amplifiés d'une façon extrême- ment rapide au cours de ces dernières années, particulièrement en Europe Centrale. En Allema- gne de l'Ouest 13, ils ont plus que quadruplé de
1982 (8% de la surface forestière totale) à 1983 (34%), touchant principalement les conifères (sapins, pins, etc.) et dans une mesure moindre certains feuillus (hêtre, chêne) (2). En Suisse 13,
l'évaluation effectuée en novembre 1983, faisait ressortir que 4% des arbres de nos forêts étaient malades et que 14% avaient subi des dégâts visi- bles (4), les régions les plus atteintes se situant dans l'est du plateau suisse où les pluies sont plus acides (voir sous 2.3.). Comme partout ailleurs, les arbres les plus touchés sont certains conifères.
Très vite, on a mis en cause les pluies acides et/ ou les polluants atmosphériques: des études aux Etats-Unis avaient déjà montré que le dépéris- sement de certaines forêts de pins des montagnes du San Bernardino (à lest de Los Angeles) était dû aux fortes concentrations d ·ozone «smog photo- chimique» qu'on y rencontrait l'été, avec des taux de mortalité cumulés de 1973 à 1978 de l'ordre de 4 à 6% (9). Quant au mécanisme d'action des pluies acides et/ou des polluants atmosphériques, deux sortes d'hypothèses ont été émises, les unes se rapportant aux effets directs principalement sur les feuilles qui seraient très sensibles à ce type de
13 Les chiffres d'Allemagne et de Suisse ne peuvent pas être comparés entre eux, les méthodes d'estimation des dégâts n'étant pas les mêmes.
pollution et les conséquences que cela pouvait entraîner, les autres faisant intervenir des effets indirects comme par exemple le lessivage en milieu acide des aliments minéraux du sol néces- saires à l'arbre ou encore la mise en liberté (disso- lution) d'ions métalliques (aluminium et métaux lourds) phytotoxiques (1). Tous ces effets affaibli- raient l'arbre et le rendraient moins résistant 14 par exemple aux attaques par les insectes (en Suisse le bostryche) ou à la sécheresse 15.
Bien que les études faites jusqu'à présent aux Etats-Unis (3) et en Europe (1) ne permettent pas de retenir d'hypothèses entièrement plausibles concernant le mécanisme par lequel les précipita- tions acides ont pu contribuer à la mort des arbres, il n'en demeure pas moins que la pré- somption de leur phytotoxicité est très forte, d'un côté en raison des résultats des expériences faites en laboratoire (ou sur des plantes isolées dans la nature) montrant l'effet de polluants déterminés (S02. NOx, 03 , etc.) (11) sur les plantes 16, et de l'autre du fait de quelques démonstrations histori- ques ou actuelles qui semblent indiscutables (9,
12, 13).
14 On retrouve ce phénomène dans le règne animal égale- ment. Des expériences au laboratoire sur l'animal ont montré que N02 augmentait la susceptibilité aux infections ainsi que la vitesse de formation de métastases (10).
15 L'âge des arbres et la pratique culturale jouent aussi un rôle.
15 Les atteintes sont multiples: épiderme, stomates réglant l'exportation d'eau et les échanges gazeux avec l'atmo- sphère, composition chimique des membranes, activité enzy- matique, photosynthèse, perméabilité, croissance, etc ..
Les difficultés dans l'établissement de la rela- tion de cause à effet ont essentiellement deux ori- gines. D'une part, les précipitations acides sont des mélanges de polluants de composition varia- ble, en fonction du lieu et au cours du temps, et dont deux ou plusieurs de leurs composants peu~
vent être synergiques 11. D'autre part, la forêt elle-même (14) est un écosystème éminemment complexe comportant de multiples facteurs abou- tissant à une réaction d'ensemble (voir figures 2 et 3). Cet écosystème est organisé, pour la plus grande partie des êtres vivants qui le composent, en biocénose associée à un biotope. La biocénose est composée de différentes populations d'orga- nismes végétaux et animaux (plantes autotrophes, herbivores, carnivores, décomposeurs, détritivo- res, etc.) inter-reliés dans une hiérarchie souple de relations nécessaires et contingentes, par le biais des liens trophiques et des cycles biogéochimi- ques de la matière minérale et organique. Il s'en- suit des règles précises d'organisation structurelle et fonctionnelle. Cette connexion des organismes vivants entre eux et la résistance aux changements propre à l'environnement permettent d'atteindre un équilibre, le climax. La biocénose est en un équilibre dynamique, caractérisable par une com- position déterminée en individus et en espèces pour un espace donné (biotope) et par des phéno- mènes d'inter-dépendance liés à des facteurs phy- siques, chimiques, biotiques et historiques. Ces liens de dépendance font que si, pendant un cer-
SUISSE
r----
Température Humidité Lumière (Climat ,stress)
Insectes phytophages
Il;
\
\
\
'
Pluies acides
I I
1'
I I I I---1
Humus Sol
Figure 3. Schéma de quelques interactions physiques, chimiques, pédologiques et biologiques dans la forêt.
Traits continus: actions directes via /'atmosphère et
Etranger
~ Atmosphère Pluies
Etranger son contenu; traits discontinus: actions indirectes via
POLLUANTS - - - -. .
t
le sol et son contenu, via l'arbre lui-même. Le réseauH2S,
so
2, NOx ..,.elxlpolrlt • • interactif comprend les pluies acides, le climat, l'arbre,Import
Poussières. PAN, Oa.
co ,,..
le sol, les champignons et bactéries, les insectes etF, HC. Pb, Hg, arthropodes, etc ..
Zn Cu.
Export
t
Figure 2. Réseau des relations entre /'atmosphère, l'eau, le sol, le vivant (écosystèmes terrestres, champi- gnons entourant les racines) et l'homme. HC
=
hydro- carbures; PAN=
peroxyacétylnitrate.11 Par exemple S02+03 , 03+N02 , ou les 3 ensembles, etc ..
tain temps, l'un des facteurs est dévié assez loin de sa moyenne habituelle, toute la biocénose est transformée 18 (15, 16, 17). Selon le genre de bio- cénoses (populations, espèces, écotypes, etc.), de biotopes (sols) et de climats, la réponse des plan- tes aux effets alimentaires et toxiques des pol- luants varie. Un résultat identique, par exemple le dépérissement de la forêt, peut se produire par des voies différentes, comme l'illustre la figure 3.
Voilà l'origine des observations apparemment contradictoires sur la corrélation entre les précipi- tations acides et le dépérissement des forêts. Ces effets peuvent être soit masqués par la capacité de récupération de l'écosystème, soit amplifiés par la conjonction avec une situation climatique ou pédologique particulière.
'" Son fonctionnement est donc totalement différent de celui d'une société humaine.
Ceci dit, ajoutons que l'action phytotoxique 19 des précipitations acides et/ ou des polluants atmosphériques est encore corroborée par le fait que certaines plantes sensibles (telles que les lichens, les mousses, les champignons ou certai- nes plantes supérieures, par exemple: laitues, épi- nards, blé, pommes de terre, etc.) sont rapide- ment malades et peuvent servir d'indicateurs bio- logiques de pollutions, de l'air en particulier (18, 20, 21, 22, 23).
Depuis 40 ans les pluies acides ne cessent d'augmenter et de s'étendre 20. Les conséquences de leurs effets sur l'environnement ne sont pas encore complètement évaluées et constituent un problème type pour les décennies à venir (la déter- mination complète des effets cumulatifs se fait généralement 10 à 15 ans après ! 'action, alors même que les dégâts peuvent être irréversibles).
Nonante-cinq pour cent de notre nourriture et la plupart des fibres viennent directement ou indirec- tement des végétaux. Le sol définit une limite à la productivité et à la stabilité des écosystèmes ter- restres (les modifications à la chimie du sol sont souvent irréversibles). En Suisse, la forêt (25% de la superficie) et la végétation en général, occupent une place importante dans notre écosystème glo- bal: production d'oxygène et de nourriture pour les animaux et l'homme, recyclage de la matière, protection du sol, régulation de la pluviosité, frei- nage des vents, fixation des poussières, amortisse- ment du bruit, équilibre psychique et loisirs, besoins économiques divers, etc .. Il devient donc urgent de prendre des mesures efficaces pour lut- ter contre la pollution atmosphérique qui menace notre environnement.
4. Mesures prévues ou à prendre pour lutter contre les effets de la pollution atmosphérique et des pluies acides en particulier
Nous ne parlerons pas ici des mesures immé- diates à prendre dans les forêts atteintes telles que la lutte contre le bostryche, une meilleure gestion forestière (notamment l'abattage des arbres mala- des ou vieux), etc .. Nous examinerons principale- ment le problème fondamental de la diminution de la pollution atmosphérique à la source et, notamment, de la réduction des émissions de S02
et de NOx conduisant à la formation des composés acides ou acidifiants les plus importants que l'on retrouve dans les précipitations 21•
4. 1. Réduction des émissions de S02
En Suisse, la majeure partie des émissions de S02 provient des installations de chauffage et de l'industrie (voir tableau 1 ). Pour réduire ces émis- sions, il faut diminuer encore la teneur en S des huiles extra-légères (maximum admissible 0, 15%
de S) et désulfurer les effluents gazeux de grandes installations utilisant des combustibles à teneur en S plus élevée (jusqu'à 2%). Le projet d'ordon-
1• La recherche de marqueurs biochimiques précoces (18) permettant de détecter l'évolution vers un état pathologique avant l'apparition de dégâts irréversibles. ainsi qu'une meil- leure connaissance des mécanismes de communication chi- mique interorganique ( 1 7, 19) (qui peuvent conduire à des réponses exagérées des plantes aux polluants lorsque s'exerce simultanément un stress, thermique ou hydrique par exemple), paraissent importantes dans ce contexte.
20 Amérique du Nord, Europe, Japon, où se trouvent plus du 80% des véhicules à moteur et dont les habitants utilisent plus du 70% de la production mondiale d'énergie tant pour se déplacer qu'à des fins industrielles, domestiques et agrico- les.
21 Il ne faut pas s'attendre à une réduction linéaire en pro- duits acides correspondants puisque leur formation dépend aussi de la nature et de la quantité des oxydants présents dans l'atmosphère et dont une partie de ces oxydants peut provenir de la pollution photochimique initiée par NOi dans certaines conditions.
nance sur la lutte contre la pollution atmosphéri- que «OPA» (Département fédéral de l'intérieur, mai 1 984) propose toute une série de mesures en ce sens avec échelonnement jusqu'en 1990, en ce qui concerne la qual~té des combustibles notamment. Ce projet d'ordonnance fixe aussi les valeurs limites d'immissions de plusieurs pol- luants et notamment pour S02 (moyenne annuelle: 30 µg / m3}. Rappelons que 90% des dépôts (secs et humides) de S en Suisse provien- nent de l'étranger (pollution transfrontière), d'où l'urgence de régler ces problèmes sur le plan international, tout au moins dans le cadre euro- péen.
4.2. Réduction des émissions de NOx
Dans notre pays, 80 à 85% des émissions de NOx proviennent de la circulation automobile. Il faudra donc diminuer fortement la concentration de ces oxydes dans les gaz d ·échappement des nouveaux véhicules à moteur ce qui ne peut avoir d'effets qu'à long terme (10-20 ans). C'est pour cela que les autorités fédérales proposent en outre une diminution immédiate de ces émissions sur les voitures actuelles par une réduction de la vitesse, soit de 1 30 à 1 OO km I h sur les autorou- tes et de 1 OO à 80 km I h sur les route en dehors des localités. Si la première mesure semble être acceptée par tout le monde, la seconde (réduction de la vitesse) soulève pas mal d'oppositions.
Nous allons examiner brièvement les effets de ces 2 types de mesure. Ajoutons que le projet d'ordonnance cité plus haut préconise comme valeur moyenne annuelle pour N02 40 µg / m3 et que l'évaluation de la pollution transfrontière de NOx (et de leurs produits de transformation atmo- sphérique) est actuellement en cours.
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4. 2. 1. Réduction des émissions de NOx à la source (long terme)
Si la valeur limite d'émission d'oxydes d'azote relative aux gaz d'échappement des automobiles doit encore être abaissée chez nous pour atteindre en 1986 1, 2 g /km, cette valeur limite correspond à celle en vigueur aux USA déjà dès 1977 (limite actuelle 0, 6 g /km). Pour arriver à la valeur actuel- lement en vigueur aux USA, il faut utiliser une essence sans Pb et un catalyseur à triple voie 22 grâce auquel NOx est réduit en N2 et les hydrocar- bures (HC) et CO sont oxydés en C02 • Au Japon, les valeurs limites d'émission sont encore plus basses qu'aux Etats-Unis; ceci n'a nullement diminué la compétitivité économique de ces deux pays.
On parle de plus en plus de l'introduction en Europe d'essence sans Pb (l'an prochain en Suisse et en RFA), ce qui permettra d'utiliser des véhicu- les équipés de catalyseurs, grâce à quoi les émis- sion de NOx, de HC et de CO diminueraient sensi- blement. Mais le remplacement du parc automo- bile prendra de nombreuses années (plus de 10-15 ans).
Des essais aux Etats-Unis sur des voitures à essence sans Pb équipées de catalyseurs et sur des vieilles voitures fonctionnant à l'essence au Pb, ont montré que les gaz d'échappement des secondes contenaient jusqu'à 25 fois plus d'acide nitreux que les premières (24), acide dont on con- naît le rôle dans la formation du smog photochimi- que et qui peut être présent dans les brouillards acides en leur conférant les risques déjà mention- nés 4.
4. 2. 2. Effets d'une réduction des vitesses sur les émissions polluantes chimiques et le niveau du bruit
Des essais effectués sur 52 voitures représen- tant au mieux le parc automobile suisse actuel, ont montré qu'en réduisant les vitesses de 130 à 1 OO km I h (autoroutes) et de 1 OO à 80 km/h (routes hors des localités), les émissions polluantes (NOx, HC et CO) et la consommation d'essence étaient diminuées respectivement de 22 et 31 % pour NOx, de 16% dans les 2 cas pour HC, de 60 et 13% pour CO, et pour la consommation d'essence de 28 et 17% (7) 23• En tenant compte de la distri- bution effective des vitesses commerciales avant et après la réduction des vitesses maximales auto- risées, on arrive à une diminution de 6, 7% des NOx, de 0,5% des HC et de 4,6% du CO par rap- port au total des émissions de ces polluants en Suisse, et à 5.4% de la consommation d'essence.
Remarquons qu'aux Etats-Unis, la réduction de la vitesse de 65 miles/h (104 km/h) à 55 miles/h (88 km/h) a été introduite dans le seul but d'économiser l'énergie, l'essence sans Pb et les voitures équipées de catalyseurs étant déjà dis- ponibles dans ce pays depuis plusieurs années.
Quant au bruit, les calculs24 montrent qu'une diminution de 1 30 à 1 OO km I h pour un trafic comportant 8% de poids lourds (autoroutes), et de 1 OO à 80 km I h avec un trafic à 10% de poids lourds (routes en dehors des localités), aboutit à une réduction du niveau sonore équivalent (Léq) de 2,0 dB(A) 25 dans les deux cas; en absence de poids lourds cette réduction serait plus impor- tante, soit de 3,0 et 2, 5 dB(A) respectivement.
Rappelons que le bruit de la circulation routière provoque une gêne importante chez notre popula- tion (26).
5. Conclusion L'exposé présent montre clairement l'urgence
d'une forte diminution du niveau actuel de ta pol- lution atmosphérique 26.
Les mesures immédiates proposées, comme par exemple la réduction de la vitesse maximale sur autoroutes, n'ont de sens que si elles sont sui- vies, dans les plus brefs délais, de mesures de diminutions importantes des émissions à la source (huiles de chauffage à plus faible teneur en S, essence sans Pb, voitures équipées de cataly- seurs, etc.). Mais les effets de l'ensemble de ces mesures ne se feraient sentir qu'à long terme.
Il faudra aussi songer à baisser fortement la consommation des combustibles fossiles (et déri- vés) et à les remplacer par des sources d'énergie plus «propres». En effet, en plus des polluants cités, la combustion déverse dans l'atmosphère des quantités considérables de C02 dont la con- centration dans l'air ne fait que croître. Si cette
22 Par empoisonnement de ces catalyseurs le Pb les rend inefficaces.
tendance se maintenait il en résulterait, à cause de l'effet de serre 21 de C02 , dans quelques décennies des perturbations climatiques (augmentation de la température entraînant, par fonte des glaces polai- res, une élévation du niveau des mers, etc.).
Nous devons donc nous soucier davantage de l'impact de nos activités sur le milieu environnant faute de quoi nous courrons le risque de nouvelles catastrophes écologiques de plus grande enver- gure voire peut-être irréversibles.
23 Ces résultats semblent corroborés par des essais analo- gues aux Pays-Bas, en RFA, etc. (7).
24 Selon le modèle de calcul du bruit de la circulation rou- tière en Suisse de R. Hofmann (25).
25 Les bels et les décibels (comme le pH) sont exprimés en une échelle logarithmique, c'est-à-dire qu'une augmentation du niveau sonore de 0,3 bel (=3 dB) correspond à un double- ment de l'intensité du bruit.
2• Les précipitations acides devraient être considérées comme une manifestation particulière de la pollution atmo- sphérique.
21 Les concentrations d'autres gaz à effets de serre émis dans l'atmosphère (N20, CH4 , hydrocarbures fluorohalogé- nés) continuent également d'augmenter.
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