Sommaire 


 

Phénomènes mis en jeu et extension géographique

La pollution acide est liée aux émissions de SO2, NOx mais aussi celles de NH3 des activités humaines qui retombent en partie à proximité des sources mais aussi à des centaines, voire des milliers de kilomètres (la durée de vie du SO2 dans l'atmosphère est de l'ordre de 2 à 5 jours) de leurs sources émettrices. L'eutrophisation est principalement liée aux dépôts d'azote provenant des émissions de NOx et de NH3.

Ces polluants se transforment et retombent sous forme de retombées sèches ou humides. SO2 et NOx se transforment respectivement en sulfates et en nitrates ainsi qu'en acide sulfurique et en acide nitrique selon les conditions.

Le NH3, émis principalement par les activités agricoles, contribue également à l'acidification des milieux. Le potentiel d'acidification de NH3 est équivalent à celui des NOx.

Les retombées d'azote issues des émissions de NOx et NH3 conduisent à enrichir les milieux et à en modifier les équilibres chimiques.

L'acidification de l'atmosphère est connue depuis très longtemps dans les zones urbaines et/ou industrielles sous le nom bien connu de "smog acide" (ou smog londonien). Ce type de smog tend à disparaître depuis quelques dizaines d'années de l'atmosphère des grandes zones urbaines européennes (mais il caractérise encore l'atmosphère de beaucoup de zones urbaines de pays en voie de développement).

Les phénomènes de pollution acide à grande échelle ont été mis en évidence par l'acidification des eaux des lacs scandinaves et canadiens dans les années 70. Le pH des eaux est devenu acide, entraînant des modifications importantes de la faune piscicole. Certaines pluies ont un pH compris entre 3 et 4 alors que l'acidité naturelle de l'eau de pluie est de 5,6.

La figure suivante illustre les phénomènes de transport des polluants.

Figure 1 : Schéma simplifié du transport des polluants et de leurs transformations [source CITEPA]

IV.1.3 Acidification Figure1

Les réactions chimiques mises en jeu peuvent se résumer ainsi :

Réactions en phase gazeuse :

2 SO2 + O2 → 2 SO3
SO3 + H2O  H2SO4
SO2 + OH + M  HOSO2 + M
HOSO2 + O2  SO3 + HO2

2 NO + O2  2 NO2
2 NO2 + H2O  HNO3 + HONO
NO2 + OH + M  HONO2 + M
NO2 + O3  O2 + NO3
NO2 + NO3  N2O5
N2O5 + H2O  2 HNO3

Réactions en phase aqueuse après dissolution des polluants :

SO2 (g) + H2O → H2SO3 (liq)
H2SO3 (liq) + H2O2 (liq)  H2SO4 (liq) + H2O
H2SO3 (liq) + O3 (liq)  H2SO4 (liq) + O2
2 H2SO3 (liq) + O2 (liq)  2 H2SO4 (liq)

Pour les oxydes d'azote, les processus en phase aqueuse semblent moins importants.

Ces polluants sont transportés à grande distance, comme en témoignent les figures suivantes. La France impacte les pays voisins sur un domaine plus ou moins étendu mais elle est impactée aussi par les pays voisins.

La figure 2 présente l'impact de la France sur les dépôts de soufre dans les pays voisins (Zone EMEP) [EMEP 2012a]. En 2010, la France exporte 60% de ses émissions hors de ses frontières.

La figure 3 présente l'origine des dépôts de soufre en France. La figure du haut à gauche, présente les dépôts de soufre en France. Le graphique en haut à droite présente l'origine des dépôts de soufre en France. La figure du bas à gauche présente les dépôts de soufre d'origine transfrontière. La figure en bas à droite présente la fraction de dépôts transfrontières dans les dépôts totaux. La France est très impactée par les dépôts venant d'émissions extérieures à son territoire. Ainsi 70 % des dépôts ont une origine extérieure à la France.

Figure 2 : Impact de la France sur les dépôts de soufre dans les pays voisins (Zone EMEP) et zones dans lesquelles le soufre venant de la France se dépose (MED : ATL : NOS : DE ; IT et Others) [EMEP 2012a] 

 IV.1.3 Acidification Figure2

Figure 3 : origine des dépôts de soufre en France en 2010 [EMEP 2012a]

IV.1.3 Acidification Figure3

La figure 4 suivante présente l'impact de la France sur les dépôts d'azote oxydé dans les pays voisins (Zone EMEP) [EMEP 2012a]. En 2010, la France exporte 77% de ses émissions d'azote oxydé hors de ses frontières. 

Figure 4 : impact de la France sur les dépôts d'azote oxydé dans les pays voisins (Zone EMEP) et zones dans lesquelles l'azote oxydé venant de la France se dépose (MED : ATL : NOS : DE ; IT et Others) [EMEP 2012a]

IV.1.3 Acidification Figure4

La figure 5 présente l'origine des dépôts d'azote oxydé en France. La figure du haut à gauche présente les dépôts d'azote en France. Le graphique en haut à droite présente l'origine des dépôts d'azote en France. La figure du bas à gauche présente les dépôts d'azote d'origine transfrontière. La figure en bas à droite présente la fraction de dépôts transfrontières dans les dépôts totaux. Comme pour le soufre, les apports extérieurs sont très élevés et représentent 68 % des dépôts.

Figure 5 : Origine des dépôts d'azote oxydé en France en 2010 [EMEP 2012a]

IV.1.3 Acidification Figure5

La figure 6 suivante présente l'impact de la France sur les dépôts d'azote réduit dans les pays voisins (Zone EMEP) [EMEP 2012]. En 2010, la France exporte 47% de ses émissions d'azote réduit hors de ses frontières soit beaucoup moins que l'azote oxydé (77%).

Figure 6 : Impact de la France sur les dépôts d'azote réduit dans les pays voisins (Zone EMEP) et zones dans lesquelles l'azote réduit venant de la France se dépose (MED : ATL : NOS : DE ; IT et Others) [EMEP 2012a]

IV.1.3 Acidification Figure6

La figure 7 suivante présente l'origine des dépôts d'azote réduit en France. La figure du haut à gauche présente les dépôts d'azote réduit en France. Le graphique en haut à droite présente l'origine des dépôts d'azote réduit en France. La figure du bas à gauche présente les dépôts d'azote réduit d'origine transfrontière. La figure en bas à droite présente la fraction de dépôts transfrontières dans les dépôts totaux. Les apports extérieurs sont peu élevés et ne représentent que 23% des dépôts alors que l'on avait 68% pour l'azote oxydé.

Figure 7 : Origine des dépôts d'azote réduit en France en 2010 [EMEP 2012a]

IV.1.3 Acidification Figure7

Notions de charges critiques

Pour mesurer les impacts et la sensibilité des milieux, la notion de charges critiques a été définie.

Les charges critiques sont déterminées sur la base de critères géologiques, pédologiques, hydrologiques, écologiques. Pour ce qui concerne les dépôts acides, la charge critique est définie ainsi : « Dépôt de composés acidifiants le plus élevé qui ne puisse causer de dysfonctionnement chimique des sols susceptible d'entraîner des altérations à long terme sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes ».

Retombées acides

Les retombées acides ont les effets suivants :

  • Acidification des lacs : grâce à l'étude de certains fossiles (certains animaux aquatiques sont caractéristiques d'une plage de pH). Il a été établi que le pH des lacs est resté constant jusque vers 1950. Il s'est abaissé brusquement après. L'acidification de l'eau perturbe la faune piscicole et peut même la détruire complètement en cas de pH faible.
  • Dépérissement des forêts : le dépérissement des forêts atteint aussi bien les conifères que les arbres à feuilles caduques. Les nombreuses recherches réalisées sur le dépérissement des forêts ont montré qu'il y avait en fait synergie entre plusieurs phénomènes. Effets des sécheresses (ces effets sont renforcés par la présence de SO2 et de l'ozone) ; dépôts acides secs ou humides qui provoquent un lessivage des éléments nutritifs des sols ; action directe de SO2 ou NOx sur la physiologie des plantes.

La charge critique pour les dépôts acides est donc la valeur des retombées qu'il ne faut pas dépasser pour maintenir la capacité de neutralisation des sols, permettant le maintien des paramètres vitaux pour la faune ou la flore. Ces paramètres peuvent être le pH des sols, des eaux de surface, les teneurs en calcium et en aluminium en solution, la combinaison de ces paramètres...

Les effets des dépôts acides variant géographiquement en fonction de la sensibilité des écosystèmes, la charge critique est déterminée pour chaque milieu. Un vaste travail de cartographie est donc mené.

L'établissement du Protocole de réduction des émissions de SO2, NOx, NH3 (mais aussi COV) par la Commission Economique des Nations Unies pour l'Europe (CEE-NU) et la directive européenne 2001/81/CE sur les plafonds d'émissions sont basés sur ce concept de charges critiques. Les plafonds d'émissions mis en place sont déterminés pour chaque pays avec pour objectif de réduire les surfaces affectées par un dépassement des charges critiques.

Les réductions des émissions de SO2 très importantes réalisées en Europe mais aussi celles de NOx, ont permis de réduire les dépôts acidifiants partout en Europe. La figure 8 présente les progrès accomplis depuis 1990 en Europe. Les surfaces à risque sont passées de 35 % en 1990 à 9 % en 2010 [EMEP2012b].

Figure 8 : Evolution des dépôts en acidité de 1990 à 2010 (eq/hect.an) [EMEP2012b]

IV.1.3 Acidification Figure8

Ainsi en 2005, les charges critiques pour l'acidification sont dépassées sur une étendue forestière de 160 000 km2 représentant 12% de la superficie des forêts de l'Europe des 28. Des réductions sont attendues d'ici 10 ans suite à l'application des mesures de réduction mises en place qu'elles soient focalisées sur les sources d'émissions de SO2 et de NOx mais aussi les mesures permettant de respecter les engagements en matière de réduction des émissions de GES [COMM2013]. En 2025, la réglementation courante devrait permettre une réduction des surfaces menacées de 100 000 km2 soit 50 000 km2 (ou 4 %) restant au dessus des charges critiques.

La figure suivante présente le pourcentage de surfaces forestières en dépassement des charges critiques pour l'acidification en 2005 et en 2025 selon le scénario CLE (current legislation) [COMM2013].

Figure 9 : Pourcentage de surfaces forestières en dépassement des charges critiques pour l'acidification en 2005 et en 2025 selon le scénario CLE [COMM2013]

IV.1.3 Acidification Figure9

Retombées d'azote

Les dépôts d'azote dans un écosystème en modifient progressivement la composition floristique et diminuent la biodiversité. Les espèces nitrophiles par exemple se développent aux dépens des espèces qui préfèrent les sols moins riches. La biodiversité s'en trouve diminuée.

Les réductions des émissions de NOx et NH3 réalisées en Europe ont permis de réduire les dépôts de retombées azotées en Europe. La figure 10 présente les progrès accomplis depuis 1990 en Europe. Les surfaces à risque sont passées de 75% en 1990 à 62 % en 2010 [EMEP2012b].

Figure 10 : Evolution des dépôts en azote réduit de 1990 à 2010 (mgN/m2) [EMEP2012b]

IV.1.3 Acidification Figure10

Ainsi en 2005, les charges critiques pour l'eutrophisation sont dépassées sur une étendue de 1,1 millions de km2 représentant 66% de la superficie des écosystèmes des 28 Etats membres. Les mesures de réduction engagées par les pays devraient permettre de réduire les surfaces en excès d'azote de 0,9 millions de km2 [COMM2013].

La figure suivante présente le pourcentage de surfaces d'écosystèmes en dépassement des charges critiques pour l'eutrophisation en 2005 et en 2025 selon le scénario CLE (current legislation) [COMM2013].

Figure 11 : Pourcentage de surfaces d'écosystèmes en dépassement des charges critiques pour l'eutrophisation en 2005 et en 2025 selon le scénario CLE [COMM2013]

IV.1.3 Acidification Figure11

La biodiversité est affectée par les excès d'azote. Ainsi dans les zones protégées Natura 2000, la biodiversité est menacée dans 77% des surfaces Natura protégées (423 000 km2). La réduction des émissions de NOx devrait réduire cette surface à 62%. Ce sont toujours 343 000 km2 qui seront encore menacés [COMM2013].

Figure 12 : Pourcentage de surfaces Natura en dépassement des charges critiques pour l'eutrophisation en 2005 et en 2025 selon le scénario CLE [COMM2013]

IV.1.3 Acidification Figure12

Références

[EMEP 2012a] M. Gauss, ´A. Ny´ıri, B. M. Steensen and H. Klein - EMEP/MSC-W Norwegian Meteorological Institute
"Transboundary air pollution by main pollutants (S, N, O3) and PM in 2010 - France" July 2012

[EMEP 2012b] EMEP Status Report 2012; July 18, 2012 Transboundary - Acidification, Eutrophication and Ground Level Ozone in Europe in 2010 - ISSN 1504-6109 (print) - EMEP/MSC-W Norwegian Meteorological Institute - ISSN 1504-6192 (on-line)

[COMM2013] M POSH – RIVM cite dans l'étude d'impact du paquet Air Commission européenne, SWD(2013)531