Les pluies acides - L`Éducation au Développement Durable

Les pluies acides
Domaine du développement durable étudié : causes et conséquences des pluies acides
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Niveau : 2 professionnelle (fiche testée par des élèves de 2 MIP – métiers des industries de procédés)
Discipline : sciences physiques
Point d’ancrage dans le programme : chimie / acide, base, pH
Auteur : Sylvie SPECTE – PLP maths - sciences physiques, formatrice « Risques Majeurs et Environnement »,
formatrice « EEDD »
Objectifs liés au programme de chimie :
Classer en acide, basique ou neutre, une solution dont le pH est connu
Déterminer le pH de produits de la vie courante
Equilibrer des réactions chimiques
Réaliser des tests d’identification de quelques ions
Objectifs liés à l’éducation à l’environnement pour un développement durable :
Connaître l’origine de l’acidité des eaux de pluies
Découvrir les conséquences des pluies acides sur l’environnement
Prendre conscience des mesures qui peuvent contribuer à réduire l’acidité des pluies
Déroulement de la séance :
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Illustration du 1 paragraphe (origine de l’acidité de l’eau) par la projection d’un schéma
Travail individuel suivi d’une mise en commun des réponses
Réalisation d’expériences (mesure de pH, recherche de l’ion sulfate)
Projection de photos montrant les conséquences des pluies acides sur l’environnement (dommages aux
arbres et aux statues, effondrements de marnières, éboulements de falaises)
Matériel :
pH-mètre, solutions tampons
Béchers, rampe de 5 tubes à essais, pipette graduée 0 – 5 mL
Solution de BaCl2
Eaux : déminéralisée, robinet, pluie, Pierval, Vittel
Travail pluridisciplinaire :
VSP : gestion des ressources et qualité de vie
Prolongements possibles :
Recherche d’informations dans différents sites Internet:
http://crdp.ac-amiens.fr/enviro/ - rubrique « air » (site du pôle national de compétence en éducation à
l’environnement – CRDP d’Amiens)
De nombreux autres sites Internet, en particulier canadiens, traitent des pluies acides.
-
Utilisation du cédérom « les problématiques de l’énergie et de l’environnement » - ADEME et GEPS
physique chimie pour rechercher des informations scientifiques complémentaires
0
Les pluies acides
Des phénomènes naturels (éruptions volcaniques, feux de forêts …) et certaines activités humaines (transport,
industrie …) libèrent des substances chimiques sous forme de dépôts secs ou humides qui peuvent renforcer
l’acidité des pluies.
Cette pollution acide peut être transportée à plusieurs centaines de kilomètres de son lieu d’émission selon la
direction et la force des vents.
1.
L’origine de l’acidité de l’eau
Les eaux de surface, souterraines et atmosphériques peuvent présenter des pH variables en fonction des
substances rencontrées qu’elles ont dissoutes, en particulier le dioxyde de carbone, gaz très soluble.
+
Ce gaz produit en présence d’eau (H2O) des ions H selon la réaction chimique globale suivante :
-
CO2 + H2O
+
HCO3 + H .
Les produits de cette réaction modifient le pH des précipitations qui tourne autour de 5,6
Un pH de 5,6 est caractéristique des « précipitations normales ».
-
Placer cette valeur sur l’échelle de pH ci-dessous
pH=0
très acide
-
pH=7
neutre
milieu
acide
milieu
basique
pH=14
très basique
Parmi ces différentes propositions, entourer celle qui qualifie le pH des « précipitations normales »
neutre
-
très basique
-
très acide
- légèrement acide
-
légèrement basique
Les pluies peuvent être acidifiées par la dissolution de polluants acides.
Lorsque le pH est inférieur à 5, on estime que la pluie est « polluée »
Des pH de l’ordre de 4 sont fréquemment relevés – record absolu : un pH de 1,5 a été mesuré en 1979 aux
Etats Unis.
2.
Le pH de l’eau
Etude expérimentale
Etalonner le pH – mètre (voir mode opératoire) puis déterminer le pH des différentes eaux.
Eau
Eau
Déminéralisée
Eau du robinet Eau de pluie
Eau de source Eau minérale
Pierval
Vittel
pH mesuré
-
L’eau de pluie d’Elbeuf est-elle considérée comme « polluée par des acides » ?
1
3.
Les sources de composants chimiques acidifiants
Les différentes sources de pollutions tels que les gaz volcaniques, les incendies de forêt, certaines activités
industrielles, les transports, libèrent en quantité importante du dioxyde de soufre (SO2) et des oxydes d’azote
(NO et NO2) qui se transforment, respectivement en acide sulfurique (H2SO4) et en acide nitrique (HNO3).
Formation d’acide sulfurique
Equilibrer les équations des 2 réactions successives :
SO2 +
O2
SO3
SO3 +
H2O
H2SO4
Formation d’acide nitrique
Equilibrer les équations des 2 réactions successives :
NO +
NO2 +
4.
O2
NO2
H2O
HNO3 +
NO
2-
La recherche de l’ion sulfate SO4
Etude expérimentale
-
Verser 5 mL d’eau à analyser dans un tube à essais
Ajouter 3 mL de solution de chlorure de baryum BaCl2
Observer l’éventuelle formation d’un précipité (présence de l’ion sulfate) – Conserver le tube à essais
Comparer les eaux entre elles en indiquant la présence ( +++, ++ , + ) ou l’absence ( - ) de précipité
Eau
Eau
Déminéralisée
Eau du robinet Eau de pluie
Eau de source Eau minérale
Pierval
Vittel
Précipité
2Présence SO4
-
Peut-on dire que la présence importante d’ions sulfates dans certaines eaux provient de l’acide sulfurique ?
(Pour répondre, comparer le tableau ci-dessus avec le tableau des mesures de pH)
5.
Les conséquences des pluies acides sur l’environnement
Effet sur les végétaux : les arbres perdent leurs feuilles (les pluies acides contribuent au dépérissement des
forêts) ; les végétaux sont plus sensibles aux parasites.
Effet sur le sol et l’eau : les réactions chimiques des sols sont déséquilibrées, l’eau des rivières et des lacs est
acidifiée avec, comme conséquence, une diminution de la faune et de la flore.
Effet sur les matériaux : Les métaux et les pierres des bâtiments sont lentement attaqués ; le patrimoine
architectural (statues, édifices …) est détérioré. La craie du sol et des falaises est fragilisée, ce qui contribue
aux effondrements de marnières et aux éboulements de falaise.
6.
La diminution des pluies acides
-
Parmi les propositions suivantes, entourer en vert celles qui peuvent contribuer à diminuer l’acidité des
pluies, et entourer en rouge celles qui peuvent réduire les dégâts causés.
Utilisation de pot catalytique – Epandage de craie ou de chaux – Utilisation de fioul basse teneur en soufre
Utilisation des transports en commun –– Utilisation de sources d’énergie renouvelables – Gestion adaptée des forêts
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