Dans les années 1970 et 1980, les zones forestières d’Europe centrale, du sud de la Scandinavie et de l’est de l’Amérique du Nord ont montré des signes alarmants de dépérissement des forêts et de mortalité des arbres. Une enquête menée en 1993 dans 27 pays européens a révélé que la pollution atmosphérique avait endommagé ou tué 23 % des 100 000 arbres étudiés. Il est probable que le dépérissement soit le résultat de nombreux facteurs, notamment les dépôts acides (par exemple, l’acidification du sol et la perte du pouvoir tampon, la mobilisation d’aluminium toxique, les effets directs de l’acide sur le feuillage), l’exposition à l’ozone troposphérique, un éventuel excès de fertilisation dû aux dépôts de composés azotés (tels que les nitrates, l’ammonium et les composés d’ammoniac) et le stress général causé par une combinaison de ces facteurs. Une fois qu’un arbre est affaibli, il est plus susceptible de succomber à d’autres facteurs de stress environnementaux tels que la sécheresse, les infestations d’insectes et les infections par des agents pathogènes. On a souvent constaté que les zones de dépérissement forestier étaient associées à des régions à faible capacité tampon où se produisaient également des dommages aux écosystèmes aquatiques dus aux dépôts acides.
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Les dépôts acides ont été impliqués dans l’altération de la chimie des sols et le déclin de plusieurs espèces d’arbres par des moyens directs et indirects. Les sols mal tamponnés sont particulièrement sensibles à l’acidification car ils manquent de quantités significatives de cations basiques (ions chargés positivement), qui neutralisent l’acidité. Le calcium, le magnésium, le sodium et le potassium, qui sont les cations basiques qui représentent la majeure partie de la capacité de neutralisation de l’acide des sols, proviennent de l’altération des roches et des dépôts humides et secs. Certains de ces cations basiques (comme le calcium et le magnésium) sont également des nutriments secondaires nécessaires à la croissance des plantes. L’apport de ces cations basiques diminue à mesure qu’ils neutralisent les acides présents dans les dépôts humides et secs et sont lessivés des sols. Ainsi, un paysage autrefois riche en cations basiques peut devenir sensible à l’acide lorsque les processus de formation du sol sont lents et que les cations basiques ne sont pas remplacés par les processus d’altération ou de dépôt.
L’acidification du sol peut également se produire lorsque les dépôts d’ammoniac (NH3) et d’ammonium (NH4+) sont élevés. Les dépôts d’ammoniac et d’ammonium conduisent à la production de H+ (qui entraîne une acidification) lorsque ces produits chimiques sont convertis en nitrate (NO3-) par des bactéries dans un processus appelé nitrification :
NH3 + O2 → NO2- + 3H+ + 2e-
NO2- + H2O → NO3- + 2H+ + 2e-
Les sources de NH3 et de NH4+ sont en grande partie des activités agricoles, notamment la production de bétail (poulets, porcs et bovins). Environ 80 % des émissions de NH3 aux États-Unis et en Europe proviennent du secteur agricole. L’évaporation ou la volatilisation des déchets animaux libère du NH3 dans l’atmosphère. Ce processus entraîne souvent le dépôt d’ammoniac à proximité de la source d’émission. Cependant, le NH3 peut être converti en ammonium particulaire qui peut être transporté et déposé sous forme de dépôts humides et secs à des centaines de kilomètres de la source d’émission.
En plus de modifier négativement la chimie du sol, il a été démontré que les dépôts acides affectent directement certaines espèces d’arbres. Les épinettes rouges (Picea rubens) que l’on trouve à des altitudes plus élevées dans l’est des États-Unis sont endommagées par les acides qui lixivient le calcium des membranes cellulaires de leurs aiguilles, ce qui rend les aiguilles plus susceptibles d’être endommagées par le gel en hiver. Les dommages sont souvent plus importants dans les régions montagneuses, car ces régions reçoivent souvent plus de dépôts acides que les régions plus basses et l’environnement hivernal est plus extrême. Les régions montagneuses sont soumises à l’eau très acide des nuages et du brouillard ainsi qu’à d’autres stress environnementaux. En outre, l’épicéa rouge peut être endommagé par la concentration accrue d’aluminium toxique dans le sol. Ces processus peuvent réduire l’absorption des nutriments par les racines de l’arbre. Les populations d’érables à sucre (Acer saccharum) sont également en déclin dans le nord-est des États-Unis et dans certaines parties de l’est du Canada. Les concentrations élevées d’aluminium et les faibles concentrations de calcium dans le sol résultant des dépôts acides ont été impliquées dans ce déclin. Parmi les autres arbres de cette région qui sont affectés négativement par les dépôts acides, on trouve le tremble (Populus), le bouleau (Betula) et le frêne (Fraxinus).
Certains scientifiques affirment que les dépôts acides peuvent influencer la géologie de certaines régions. Une étude de 2018 examinant le glissement de terrain de Jiweishan en 2009 dans le sud-ouest de la Chine a proposé que les pluies acides aient pu affaiblir une couche de schiste qui séparait les couches rocheuses contenant un aquifère au-dessus des couches rocheuses contenant une mine en dessous, ce qui a provoqué le glissement d’une grande masse de roche du flanc de la montagne et la mort de 74 personnes.