Feuille de dessin animé tenant un parapluie

Feuille de dessin animé tenant un parapluie sur une plante de bébé (cotyledons, iStockphoto)

Les STIM en contexte

Les pluies acides : qu’est-ce que c’est?

Parlons sciences et Laura Hill

Résumé

Les pluies acides sont toutes les précipitations dont le pH est anormalement bas. Ils peuvent s'agir de pluie, de neige, de brouillard, etc. Mais qu'est-ce qu'un pH bas et pourquoi est-ce un problème?

De nos jours, si tu cliques sur un site Internet d’informations, il est probable que tu y trouves des articles sur les changements climatiques. Mais il y a quelques décennies, les grands titres étaient différents. Les gens se préoccupent beaucoup de ce qu’on appelait alors les pluies acides. Les pluies acides désignent toute forme de précipitations dont le pH est anormalement faible, ou acide. Les précipitations peuvent inclure la pluie, la neige et le brouillard.

Le savais-tu? 

Bien que les premières observations des pluies acides aient été rapportées en Angleterre dans les années 1850, le gouvernement du Canada n’en a officiellement reconnu l’existence qu’en 1979.

Qu’est-ce que le pH? 

Le pH d’une substance est la mesure de la concentration des ions hydrogène (H+), de charge positive, et des ions hydroxyde (OH), de charge négative, dans la solution. On mesure le pH d’une substance sur une échelle de 0 à 14.

Les substances se rapprochant de 0 sur l’échelle de mesure du pH sont dites acides. La concentration d’ions H+ dissous y est très élevée et celle d’ions OH– dissous y est très faible. Les substances se rapprochant de 14 sur l’échelle de mesure du pH sont dites basiques ou alcalines. La concentration d’ions H+ dissous y est très faible et celle d’ions OH– dissous y est très élevée.

Une substance dont le pH est de 7 est considérée comme neutre. La solution n’est ni acide ni basique. 

Chaque niveau sur l’échelle de mesure du pH est dix fois plus élevé que le précédent. Par exemple, une substance d’un pH égal à 5 est dix fois plus acide qu’une substance dont le pH est de 6! Ce type d’échelle est appelé une échelle logarithmique.

Les précipitations acides : qu’est-ce que c’est?

L’eau pure est considérée comme une substance neutre. Son pH est de 7. Lorsqu’elle est propre, c’est-à-dire non polluée, l’eau de pluie est légèrement acide avec un pH de 5,6. Les pluies acides désignent toute forme de précipitations dont le pH est inférieur à 5,6. Généralement, le pH des pluies acides se situe entre 2 et 4,5.

As-tu déjà arrosé tes frites de vinaigre (une solution aqueuse d’acide acétique)? Si oui, tu as alors consommé un acide (le vinaigre) dont le pH varie entre 2 et 2,5. Les frites arrosées de vinaigre sont vraiment bonnes. Donc, si les pluies acides et le vinaigre ont le même pH faible, alors les pluies acides ne peuvent pas être très nocives, n’est-ce pas? Faux! Les pluies acides perturbent la croissance des arbres, tuent les poissons et les plantes aquatiques et endommagent les bâtiments.

Échelle de mesure du pH avec des exemples
Échelle de mesure du pH avec des exemples (Parlons sciences reprenant une image de blueringmedia via iStockphoto).

Pourquoi les précipitations acides existent-elles?

Beaucoup d’activités humaines reposent sur la combustion de combustibles fossiles. Par exemple, les usines fonctionnant au charbon brûlent des combustibles fossiles, tout comme les moteurs à essence des automobiles. Pourquoi ces combustibles posent-ils problème? Parce que la combustion de combustibles fossiles émet de nombreux gaz. Deux de ces gaz sont le dioxyde de soufre (SO2) et les oxydes d’azote (NOx). Des sources naturelles de ces gaz existent aussi, par exemple les volcans.

Quand ces gaz se combinent avec l’eau et l’oxygène dans l’atmosphère, ils produisent des acides sulfuriques, nitriques et nitreux.

Réaction chimique du dioxyde de soufre avec l’eau et l’oxygène pour former de l’acide sulfurique
Réaction chimique du dioxyde de soufre avec l’eau et l’oxygène pour former de l’acide sulfurique (©2020 Parlons sciences).

 

Réaction chimique du monoxyde d’azote avec l’eau et l’oxygène pour former de l’acide nitrique et de l’acide nitreux
Réaction chimique du monoxyde d’azote avec l’eau et l’oxygène pour former de l’acide nitrique et de l’acide nitreux (©2020 Parlons sciences).

Cela peut avoir deux résultats. Ces acides peuvent être évacués de l’atmosphère par dépôt humide. Cela signifie qu’ils retombent avec les précipitations, par exemple dans la pluie ou dans la neige. Leur évacuation de l’atmosphère peut aussi se faire par dépôt sec. Cela signifie qu’ils retombent sous forme de gaz ou de poussière.

Les pluies acides peuvent causer bien des dégâts. Elles peuvent abîmer complètement la peinture d’une automobile. Elles peuvent aussi endommager la pierre et le métal de monuments célèbres.

Comment les pluies acides endommagent-elles les statues et les monuments?

Les statues et les monuments sont souvent faits de substances qui subissent de la corrosion – c’est-à-dire qu’elles se décomposent – lorsqu’elles sont exposées aux pluies acides. Voici quelques exemples de ces substances :

  • Le calcaire
  • Le grès
  • Le marbre
  • Le granit

Lorsque le dioxyde de soufre dans l’air se mélange avec de l’eau, il forme de l’acide sulfurique (H2SO3). Quand la pluie tombe sur une statue de calcaire (CaCO3), il se produit une réaction de neutralisation entre l’acide sulfurique et le carbonate de calcium. Cette réaction forme du sulfate de calcium (CaSO4). Ce composé est soluble dans l’eau, de sorte que la statue finit par s’effriter.

Réaction chimique du carbonate de calcium avec l’acide sulfurique pour former du sulfate de calcium, de l’eau et du dioxyde de carbone
Réaction chimique du carbonate de calcium avec l’acide sulfurique pour former du sulfate de calcium, de l’eau et du dioxyde de carbone (©2019 Parlons sciences).
Dommages acides
Gargouille de calcaire (à gauche) et roche calcaire naturelle (à droite) endommagées par l’acide des précipitations (Nino Barbieri [CC BY-SA 3.0] sur Wikimedia Commons et Bernard Spragg de Christchurch, Nouvelle-Zélande [CC0] sur Wikimedia Commons).

Le savais-tu? 

Les pays doivent travailler ensemble pour lutter contre la pollution atmosphérique. C’est particulièrement important lorsqu’il s’agit de pays voisins! Par exemple, le Canada et les États-Unis ont signé l’Accord sur la qualité de l’air en 1991.

Dossier Les pluies acides (2019) par Irène Maupin (2 min 42 sec).

Les scientifiques se sont attaqués au problème des pluies acides. Mais pour y mettre fin, les gens doivent réduire leur dépendance aux combustibles fossiles. Les scientifiques de l’Université de l’Illinois ont recueilli des données de 1984 à 2009. Ils ont découvert que les changements dans les politiques environnementales contribuent à réduire les pluies acides.

Une autre étude suggère que les pluies acides peuvent effectivement inhiber la production de méthane par les bactéries des milieux humides. Le méthane est un autre gaz à effet de serre nuisible. Si un gaz à effet de serre empêche la production d’un autre gaz du même type, ils se neutralisent l’un l’autre. Ce n’est pas l’idéal, mais cela démontre que les pluies acides ne sont pas entièrement mauvaises.

Amorces de discussion

Faire des liens

  • As-tu remarqué des changements susceptibles d’avoir été causés par les pluies acides dans ton environnement immédiat? Explique ta réponse.
  • Qu’est-ce que toi et ta famille pourriez faire pour réduire les pluies acides? Explique ta réponse.
Faire des liens

  • As-tu remarqué des changements susceptibles d’avoir été causés par les pluies acides dans ton environnement immédiat? Explique ta réponse.
  • Qu’est-ce que toi et ta famille pourriez faire pour réduire les pluies acides? Explique ta réponse.
Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement
  • Le gouvernement devrait-il instaurer une taxe environnementale sur l’essence afin de constituer un fonds pour faire face à des problèmes comme les pluies acides? Pourquoi?
  • Qui devrait jouer le plus grand rôle dans la réduction des polluants qui causent les pluies acides? Le gouvernement? Les constructeurs automobiles? Les citoyens? Explique ta réponse.
  • En raison des courants atmosphériques, les pluies acides produites dans un pays peuvent tomber sur un pays voisin. Qui devrait être financièrement responsable des dommages causés? Explique ta réponse.
Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement
  • Le gouvernement devrait-il instaurer une taxe environnementale sur l’essence afin de constituer un fonds pour faire face à des problèmes comme les pluies acides? Pourquoi?
  • Qui devrait jouer le plus grand rôle dans la réduction des polluants qui causent les pluies acides? Le gouvernement? Les constructeurs automobiles? Les citoyens? Explique ta réponse.
  • En raison des courants atmosphériques, les pluies acides produites dans un pays peuvent tomber sur un pays voisin. Qui devrait être financièrement responsable des dommages causés? Explique ta réponse.
Explorer les concepts
  • Pourquoi le terme « précipitations acides » est-il plus approprié que « pluies acides »? Explique ta réponse.
  • Décris la façon dont les précipitations acides se forment dans l’atmosphère.
  • Décris les processus chimiques qui endommagent les statues de calcaire et de marbre en les corrodant.
  • Les émissions des véhicules à essence sont une des sources principales des pluies acides. Fais une recherche sur les combustibles de substitution qu’on pourrait utiliser pour alimenter les véhicules.
  • Fais une recherche sur les effets des pluies acides sur la vie aquatique, sur les écosystèmes terrestres et sur la santé humaine.
  • Équilibre l’équation chimique suivante : CaCO3 + H2SO4 --> CaSO4 + H2O + CO2.
Explorer les concepts
  • Pourquoi le terme « précipitations acides » est-il plus approprié que « pluies acides »? Explique ta réponse.
  • Décris la façon dont les précipitations acides se forment dans l’atmosphère.
  • Décris les processus chimiques qui endommagent les statues de calcaire et de marbre en les corrodant.
  • Les émissions des véhicules à essence sont une des sources principales des pluies acides. Fais une recherche sur les combustibles de substitution qu’on pourrait utiliser pour alimenter les véhicules.
  • Fais une recherche sur les effets des pluies acides sur la vie aquatique, sur les écosystèmes terrestres et sur la santé humaine.
  • Équilibre l’équation chimique suivante : CaCO3 + H2SO4 --> CaSO4 + H2O + CO2.
Nature de la science et de la technologie

  • Explique comment l’étude des pluies acides illustre le fonctionnement de la science sur la base d’hypothèses. En d’autres termes, la science est sujette à des changements à la lumière des nouvelles preuves et des nouveaux modes de pensée.
  • La science se fonde sur des preuves empiriques : les données qualitatives et les données quantitatives. Quelles preuves empiriques pouvons-nous recueillir pour démontrer les effets des pluies acides? Explique ta réponse.
  • En science, les découvertes soulèvent souvent de nouvelles interrogations qui mènent à d’autres investigations. Grâce aux connaissances que tu as acquises dans cet article au sujet des pluies acides, propose deux questions sur lesquelles les scientifiques pourraient se pencher au sujet des changements climatiques. 
  • En quoi notre compréhension de la chimie des acides peut-elle influer sur notre compréhension de questions comme les pluies acides? Explique ta réponse.
Nature de la science et de la technologie

  • Explique comment l’étude des pluies acides illustre le fonctionnement de la science sur la base d’hypothèses. En d’autres termes, la science est sujette à des changements à la lumière des nouvelles preuves et des nouveaux modes de pensée.
  • La science se fonde sur des preuves empiriques : les données qualitatives et les données quantitatives. Quelles preuves empiriques pouvons-nous recueillir pour démontrer les effets des pluies acides? Explique ta réponse.
  • En science, les découvertes soulèvent souvent de nouvelles interrogations qui mènent à d’autres investigations. Grâce aux connaissances que tu as acquises dans cet article au sujet des pluies acides, propose deux questions sur lesquelles les scientifiques pourraient se pencher au sujet des changements climatiques. 
  • En quoi notre compréhension de la chimie des acides peut-elle influer sur notre compréhension de questions comme les pluies acides? Explique ta réponse.
Littératie médiatique
  • As-tu entendu parler des pluies acides dans les médias dernièrement? Pourquoi en est-il ainsi?
  • Comment pourrait-on utiliser les médias sociaux pour faire pression sur l’industrie et sur le gouvernement afin de réduire la quantité de combustibles fossiles brûlés? Explique ta réponse.

Littératie médiatique
  • As-tu entendu parler des pluies acides dans les médias dernièrement? Pourquoi en est-il ainsi?
  • Comment pourrait-on utiliser les médias sociaux pour faire pression sur l’industrie et sur le gouvernement afin de réduire la quantité de combustibles fossiles brûlés? Explique ta réponse.

Suggestions pour l'enseignement
  • Cet article peut être utilisé pour soutenir l’enseignement et l’apprentissage dans les domaines Chimie, Science environnementale, Sciences de la terre, Météorologie, Pollution et Changements climatiques liés aux précipitations acides, au cycle de l’azote, aux précipitations et aux acides et bases. Les concepts présentés incluent les pluies acides, les précipitations, le pH, les ions hydrogène (H+), les ions hydroxyde (OH–), acide, basique, alcalin, neutre, le vinaigre, les combustibles fossiles, le dioxyde de soufre, les oxydes d’azote, le dépôt humide, le dépôt sec, la corrosion, la neutralisation, soluble. 
  • Avant la lecture de l’article, les enseignants peuvent demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage « Aperçu du vocabulaire » pour se familiariser avec la terminologie clé. Les fiches reproductibles prêtes à utiliser Aperçu du vocabulaire peuvent être téléchargées dans les formats [Google doc] et [.pdf]. 
  • Après la lecture de l’article, les enseignants peuvent demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage « Tournoi à la ronde des idées maîtresses » pour négocier une entente sur les idées clés présentées dans l’article. Les fiches reproductibles prêtes à utiliser Tournoi à la ronde des idées maîtresses peuvent être téléchargées dans les formats [Google doc] et [.pdf].
Suggestions pour l'enseignement
  • Cet article peut être utilisé pour soutenir l’enseignement et l’apprentissage dans les domaines Chimie, Science environnementale, Sciences de la terre, Météorologie, Pollution et Changements climatiques liés aux précipitations acides, au cycle de l’azote, aux précipitations et aux acides et bases. Les concepts présentés incluent les pluies acides, les précipitations, le pH, les ions hydrogène (H+), les ions hydroxyde (OH–), acide, basique, alcalin, neutre, le vinaigre, les combustibles fossiles, le dioxyde de soufre, les oxydes d’azote, le dépôt humide, le dépôt sec, la corrosion, la neutralisation, soluble. 
  • Avant la lecture de l’article, les enseignants peuvent demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage « Aperçu du vocabulaire » pour se familiariser avec la terminologie clé. Les fiches reproductibles prêtes à utiliser Aperçu du vocabulaire peuvent être téléchargées dans les formats [Google doc] et [.pdf]. 
  • Après la lecture de l’article, les enseignants peuvent demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage « Tournoi à la ronde des idées maîtresses » pour négocier une entente sur les idées clés présentées dans l’article. Les fiches reproductibles prêtes à utiliser Tournoi à la ronde des idées maîtresses peuvent être téléchargées dans les formats [Google doc] et [.pdf].

En savoir plus

Pluies acides (2015) L’ Encyclopédie canadienne -- Une ressource exhaustive sur ce que sont les pluies acides, sur leurs effets ainsi que sur les moyens d’y remédier mis en œuvre au Canada.

Références

LibreTexts. (2019, avril 27). Acid rain.

Ophardt, C. E. (2003). pH scale. Elmhurst College.

Ophardt, C. E. (2003). Acid rain effects on buildings. Elmhurst College.

United States Environmental Protection Agency. (n.d.). What causes acid rain?

United States Environmental Protection Agency. (2019, avril 18). What is acid rain?