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La diffusion d’aérosols stratosphériques aggraverait-elle les pluies acides ?
Les particules de sulfate qui pourraient être utilisées pour L’injection d’aérosols stratosphériques (SAI) augmenteraient les pluies acides. Avec pollution par sulfate due à la combustion des combustibles fossiles en déclin,, dans quelle mesure la SAI pourrait-elle ralentir les progrès dansi la réduction des pluies acides?
Principaux points à retenir:
- Les pluies acides se produisent lorsque certains polluants, tels que le dioxyde de soufre (SO2), réagissent dans l'atmosphère pour former des produits acides.
- Les pluies acides peuvent avoir des effets négatifs sur les écosystèmes en augmentant l'acidité des sols et des systèmes d'eau intérieurs ; elles sont particulièrement graves à proximité des régions industrielles où les réglementations en matière de pollution de l'air sont plus faibles.
- L'utilisation de sulfates dans les SAI pourrait ralentir les progrès en matière de réduction des pluies acides et modifier la répartition de ces dernières dans le monde.
Le déploiement de la SAI pour refroidir la planète impliquerait l’ajout de millions de tonnes de minuscules particules, appelées aérosols, dans la stratosphère. L’idée la plus étudiée consiste à libérer du SO2 dans la stratosphère, qui réagirait pour former de minuscules particules d’aérosol sulfatés.1 Cependant, les émissions2 du SO contribuent fortement à l’apparition de pluies acides.2
Quelle est l’importance de la menace que représentent les pluies acides, et les SAI à base de sulfates peuvent-elles avoir une incidence sur cette menace?
Impacts des pluies acides sur une forêt en Tchéquie (Photo : Lovecz).
Formation et impacts des pluies acides
Les pluies acides désignent toute forme de précipitation qui est plus acide3 plutôt que de l’eau de pluie non polluée. Cependant, l’eau de pluie non polluée est légèrement acide (pH autour de 5,6) car l’eau et le dioxyde de carbone présents dans l’atmosphère réagissent naturellement pour former de l’acide carbonique faible4
Lorsque l’eau, l’oxygène et d’autres produits chimiques réagissent avec certains polluants de l’atmosphère, principalement le SO2 et des oxydes d’azote, des pluies acides se forment. La principale source d’2 est la combustion de combustibles fossiles contenant des impuretés soufrées.
Les pluies acides nuisent aux écosystèmes de plusieurs manières. Elles peuvent modifier l’acidité des sols et des systèmes d’eau intérieure, les rendant ainsi impropres à certains organismes. Elles peuvent également dissoudreles nutriments présents dans les sols, affaiblir les arbres et autres plantes, et libérer de l’aluminium du sol, qui peut être transporté vers les lacs et les cours d’eau, nuisant ainsi aux plantes et aux animaux aquatiques.
Les pires impacts des pluies acides sont concentrés près des régions fortement industrialisées en raison de la combustion intense des combustibles fossiles, bien que les réglementations sur la pollution de l’air puissentaider a atténuercela. Bien que les pluies acides elles-mêmes soient pas particulièrement nocives pour les humains, toutefois le SO 2et d’autres polluants émis contribuent également à une mauvaise qualité de l’air
, posant de sérieux risques pour la santé humaine.
L’effort visant à éliminer les pluies acides
Au fur et à mesure que les conséquences de la pollution de l’air sur la santé et l’environnement se précisaient,5 les gouvernements ont commencé à promulguer des réglementations visant à limiter certains polluants, comme le loi sur la pollution atmosphérique (1990 Clean Air Act) aux États-Unis. En conséquence, les émissions de soufre (SO)2 et d’autres polluants ont considérablement diminué en Europe et en Amérique du Nord depuis les années 1970. Les efforts visant à réduire ces émissions en Asie commencent également à porter leurs fruits.
Ces efforts ont permis de réduire considérablement les pluies acides et d’autres progrès sont attendus à l’avenir. Les émissions de SO2 devraient diminuer de plus de 75 % au niveau mondial d’ici la fin du siècle par rapport à 2020, même en cas de scénario d’émissions élevées.2.
Les pluies acides diminuent dès lors que la pollution baisse
Les émissions d’oxydes d’azote et de dioxyde de soufre sont les principaux responsables des pluies acides. Les émissions de ces deux types ont atteint un sommet dans les années 1980 en Europe et en Amérique du Nord et ont également atteint un niveau record en Asie ces dernières années.
NITROGEN OXIDEs (NOx) emissions
125m tonnes
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Asia
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Europe
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NITROGEN OXIDEs (NOx) emissions
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Sulphur dioxide (SO2) emissions
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Sulphur dioxide (SO2) emissions
NITROGEN OXIDEs (NOx) emissions
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Pluies acides dues à la SAI
Le SAI permettrait de refroidir la planète grâce à l’ajout de particules d’aérosols dans la stratosphère, qui permettraient de réfléchir une petite partie de la lumière du soleil vers l’espace. Les études se concentrent plus souvent sur l’utilisation du souffre (SO)2, qqui a la particularité de se transformer en aérosols sulfatés.1
Les particules d’aérosol ont une durée de vie d’environ un à deux ans dans la stratosphère6 et devraient être libérées de façon continu pour maintenir l’ effet de refroidissement.Tout les produit diffusés dans le cadre du SAI finirait par retomber à la surface de la Terre.2
Selon une étude réalisée dans le cadre d’un scénario d’émissions modérées, les dépôts mondiaux de sulfates devraient diminuer d’environ 60 % d’ici à la fin du siècle.2 Si le SAI était utilisé pour maintenir le niveau des températures en 2020 dans le cadre de ce scénario, compensant ainsi un réchauffement de plus de 2°C, les dépôts de sulfates au niveau mondial ne diminueraient que d’environ 40 %.2
Bien que la quantité totale de pluies acides dans ce scénario SAI soit inférieure aux niveaux actuels, sa répartition serait différente. Les aérosols provenant de la technique SAI (Injection d’Aérosols Stratosphériques) finiraient par retomber dans les régions situées à des latitudes élevées (proches des pôles). Cela signifie que cette technique ne contribuerait presque pas aux pluies acides dans les zones tropicales et subtropicales.2
Si la technique SAI (Injection d’Aérosols Stratosphériques) était utilisée, la plupart des régions qui sont actuellement ou qui ont été historiquement touchées par les pluies acides en subiraient moins à l’avenir. Cependant, les pluies acides pourraient augmenter dans des zones qui en ont connu très peu jusqu’à présent, comme le nord-ouest du Pacifique et le sud du Groenland.2 Cependant, pour la plupart des écosystèmes, il est peu probable que ces augmentations soient suffisamment importantes pour causer des dommages.7
Bien que la majorité des recherches sur la technique SAI (Injection d’Aérosols Stratosphériques) se concentre sur les particules de sulfate, certains scientifiques ont suggéré d’utiliser d’autres particules, comme la calcite ou l’alumine, pour éviter certains effets secondaires tels que les pluies acides.8 Cependant, les effets de ces aérosols alternatifs dans la stratosphère sont beaucoup moins bien connus que ceux des sulfates.
Questions ouvertes
- Quelle serait l'importance des effets sur la biodiversité des pluies acides provoquées par les sulfates utilisés dans le cadre du SAI par rapport aux effets du changement climatique ?
- À quelle vitesse les pays réduiront-ils leurs émissions de polluants à l'origine des pluies acides, comme le SO2, à l'avenir ?
- Comment des aérosols alternatifs tels que la calcite ou l'alumine pourraient-ils modifier la chimie de la stratosphère ?
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Notes de fin d'ouvrage
- Smith W, Wagner G. (2018). Stratospheric aerosol injection tactics and costs in the first 15 years of deployment. Environmental Research Letters. 13(12):124001. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aae98d
- Visioni D, Slessarev E, Macmartin DG, et al. (2020). What goes up must come down: Impacts of deposition in a sulfate geoengineering scenario. Environmental Research Letters; 15. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab94eb
- L’acidité est mesurée sur une échelle de pH, qui est comprise entre 0 et 14. Un pH de 7 est neutre. Un pH supérieur à 7 est alcalin, tandis qu’un pH inférieur à 7 est acide. Étant donné que le pH s’exprime selon une échelle logarithmique, l’acide gastrique (pH d’environ 1) est 10 fois plus acide que le jus de citron (pH d’environ 2) et 10 000 fois plus acide que le café (pH d’environ 5).
- Acidification des océans est essentiellement due aux réactions entre le dioxyde de carbone atmosphérique et l’eau des océans. Les pluies acides ne contribuent que faiblement à l’acidification des océans.9
- Fowler D, Brimblecombe P, Burrows J, et al. (2020). A chronology of global air quality: The development of global air pollution. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences; 378. https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0314
- Crutzen PJ. (2006). Albedo enhancement by stratospheric sulfur injections: a contribution to resolve a policy dilemma? Climatic change. 77(3-4):211. https://doi.org/10.1007/s10584-006-9101-y
- Kravitz B, Robock A, Oman L, et al. (2009). Sulfuric acid deposition from stratospheric geoengineering with sulfate aerosols. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 114(D14). https://doi.org/10.1029/2009JD011918
- Keith DW, Weisenstein DK, Dykema JA, et al. (2016) Stratospheric solar geoengineering without ozone loss. Proceedings of the National academy of Sciences. 2016 Dec 27;113(52):14910-4. https://doi.org/10.1073/pnas.1615572113
- Doney SC, Mahowald N, Lima I, et al. (2007). Impact of anthropogenic atmospheric nitrogen and sulfur deposition on ocean acidification and the inorganic carbon system. Proceedings of the National Academy of Sciences. 104(37):14580-5. https://doi.org/10.1073/pnas.0702218104
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