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Lacs acides au Québec - 2004

Introduction
L'état de l'acidité des lacs du Québec
Les causes de la dégradation
Les conséquences de l'acidification des lacs
Les actions du milieu
Références bibliographiques
Équipe de réalisation


Les causes de la dégradation

Polluants responsables
Évolution de la qualité
Activités humaines
Transport atmosphérique
Influence des émissions
Processus en cause

Polluants responsables de l’acidité des précipitations et leur origine

Les oxydes de soufre et d’azote émis dans l’atmosphère sont les causes les plus importantes de l’acidité des précipitations. Ces polluants se combinent à l’humidité de l’air pour se transformer en acides sulfurique et nitrique, lesquels retombent ensuite au sol sous forme de pluies, neiges, dépôts secs et dépôts gazeux, et ce, après avoir parcouru des milliers de kilomètres. Certains phénomènes naturels contribuent également à la production de tels polluants. C’est le cas des volcans, des feux de forêts, de l’activité bactérienne dans les océans. Ces contributions naturelles sont toutefois moins importantes que celles d’origine humaine. Au Québec, plus de 75 % des oxydes de soufre ou d’azote proviennent des États-Unis ou de l’Ontario. Ces polluants ont été transportés sur de grande distance dans les masses d’air qui viennent du sud-ouest. Les mesures des sulfates (SO4) et des nitrates (NO3) sont utilisées comme indicateurs des apports en acides sulfurique (H2SO4) et nitrique (HNO3).

Évolution de la qualité récente des précipitations au Québec

Les premiers effets positifs des programmes de réduction d’émissions polluantes ont été constatés au début des années 1990 et n’ont pas cessé depuis. La qualité des précipitations s’est donc améliorée depuis la fin des années 1980 comme en témoignent les cartes illustrant les précipitations au Québec dans les années 1985-1988 (avant réduction) et 2001. Les isolignes de 10, 15 et 20 kg/ha/année de sulfates dans les dépôts acides montrent un net recul d’une période à l’autre. Alors que les dépôts humides de sulfates dépassaient fréquemment les 20 kg/ha/an un peu partout dans le sud-ouest québécois, ces dépôts avoisinent plutôt les 10 à 15 kg/ha/an maintenant. La plupart des zones ont bénéficié de baisses de l’ordre de 5 à 10 kg/ha/an depuis 1988. Les bénéfices escomptés pour 2010 (voir carte) sont encore plus grands.

Répartition des dépôts de sulfates sur le territoire

1985-1988
Cliquez pour agrandir - Répartition des dépôts de sulfates sur le territoire 1985-1988
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2001
Cliquez pour agrrandir - Répartition des dépôts de sulfates sur le territoire 2001
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Prévision 2010

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Activités humaines à l’origine des polluants acides

Les oxydes de soufre ont longtemps été la principale source d’acidité des lacs acides au Québec, et ce, dans une proportion deux fois plus grande que les oxydes d’azote. Les premiers sont principalement émis par des sources ponctuelles comme les centrales thermiques au charbon et les usines de métaux non ferreux alors que les deuxièmes sont issues des processus de combustion de carburants fossiles (transport et parc automobile). Les importantes baisses d’émissions d’oxydes de soufre observées depuis une quinzaine d’années font en sorte que les dépôts acides de sulfates sont maintenant presque équivalents à ceux des dépôts de nitrates.

Transport atmosphérique des polluants acides

Les principales sources d’oxydes de soufre proviennent de certains états américains du Midwest (Ohio, Pennsylvanie, Indiana et Kentucky), de l’Ontario et du Québec (Rouyn‑Noranda) où sont concentrées les centrales thermiques au charbon, diverses industries métallurgiques et autres usines de production primaire. Les émissions d’oxydes d’azote se concentrent quant à elles dans les grands centres urbains où la densité de véhicules est élevée et où le recours à l’utilisation de carburants fossiles est le plus marqué. Les oxydes de soufre sont transportés sur de plus grandes distances que les oxydes d’azote du fait qu’ils sont émis à partir de hautes cheminées destinées à diluer la pollution et à minimiser les retombées polluantes dans le voisinage immédiat. Les oxydes d’azote sont plutôt émis à ras de sol par les véhicules motorisés. Dans les deux cas, ces polluants sont pris en charge par le déplacement des masses d’air qui suivent une trajectoire générale vers le nord-est du continent. Pour le sud-est canadien, la saison a des répercussions sur l’intensité des apports de polluants d’origine transfrontalière. Pour le Québec et l’Ontario, la qualité de l’air est plus mauvaise en été à cause du déplacement généralisé des masses d’air vers le nord-est alors qu’en hiver, ce sont des masses d’air polaire plus propres qui affectent ces régions.

Vents dominants et sources d'émissions polluantes dans le nord-est de l'Amérique du Nord

Influence des émissions atmosphériques du Québec et de l’Ontario

Les sources d’émissions polluantes américaines contribuent en moyenne à 60 % des retombées acides au Québec. Cette contribution est maximale sur le sud et l’est du Québec où elle peut atteindre 80 % par endroit. L’Ontario contribue à environ 15 % des apports acides au Québec. Sa contribution est maximale à la frontière de l’Ontario et du Québec et diminue rapidement vers l’est. Le Québec est quand à lui responsable d’environ 25 % de ses retombées acides. Cette contribution est maximale sur la région de Rouyn-Noranda et les grands centres urbains et diminue graduellement vers le sud et le nord-est. C’est à la confluence des apports atmosphériques venant des États-Unis, de l’Ontario et du Québec que les dépôts acides demeurent les plus élevés, c’est-à-dire dans le sud-ouest québécois.

Processus en cause dans l’acidification des lacs

  • Capacité de neutralisation des sédiments et de la roche en place

La capacité d’une eau de maintenir un pH donné dépend grandement des substances carbonatées présentes dans le sol et dans les roches du bassin versant. L’alcalinité est une mesure de cette capacité de neutralisation. Plus l’alcalinité de l’eau est élevée, meilleure est la protection contre l’acidification. Le principe est comparable à celui d’une piscine dans laquelle on veut maintenir un pH donné. Si le pH est trop bas, il faut augmenter l’alcalinité. Dans un lac, c’est le bassin qui fournit ce matériel. Plus la roche et le sol sont riches en carbonates, plus élevées seront l’alcalinité et la capacité de neutralisation de l’acidité.

Les gens confondent souvent capacité de neutralisation et pouvoir tampon. Ce dernier concept est souvent utilisé à tort pour décrire la sensibilité d’un lac à l’acidification. La capacité tampon décrit plutôt le mécanisme qui limite les fluctuations de pH. Par exemple, un fort pouvoir tampon signifie qu’il faut beaucoup d’acidité pour abaisser le pH d’un lac non acide. Par contre, lorsque le pH est plus petit que 6, un faible ajout d’acidité suffit pour abaisser rapidement le pH du lac. Un lac dont le pH se situe entre 5 et 6 a un faible pouvoir tampon.

  • Influence de facteurs amplifiant l’effet de l’acidification des eaux
Outre la présence d’acides organiques et de sulfures métalliques qui peuvent rendre une eau acide, il existe certains facteurs qui peuvent aggraver l’acidification d’un lac. C’est le cas des feux de forêts et des coupes forestières qui peuvent entraîner une baisse passagère de pH dans les eaux de surface. La fonte des neiges est également reconnue comme une période critique où peut survenir un choc acide passager. La pression partielle du gaz carbonique dans l’eau influence aussi grandement le pH dans les lacs riches en matière organique. Une forte pression de CO2, en période de couvert de glace par exemple, peut abaisser le pH sans pour autant « acidifier » le lac à long terme. Cliquez pour agrandir - Lac en hiver

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  • Appauvrissement des sols en composés basiques

De récentes études effectuées par Environnement Canada ont montré que les sols se vident lentement de leurs cations basiques (calcium, magnésium et potassium). Ceci implique que les sols ne parviennent plus à produire ces cations assez rapidement pour compenser la perte causée par l’acidification. Ce déficit entraîne un appauvrissement des sols forestiers et une augmentation de la sensibilité des eaux de surface à l’acidification. On reconnaît déjà que la perte de cations, évaluée à 2,5 % par année dans le sud du Québec, réduit la productivité forestière. Cette situation pourrait aussi amoindrir les bénéfices attendus des réductions d’émissions d’oxydes d’azote et de soufre vu l’augmentation croissante de la sensibilité des milieux aquatiques et forestiers.

  • Rôle des composés azotés dans l’acidification – ses origines et ses effets

Bien que l’azote soit reconnu comme l’un des deux principaux polluants précurseurs de l’acidification, on a longtemps cru que les retombées de nitrates étaient bénéfiques pour la croissance des arbres de la forêt boréale et que ces apports acides étaient rapidement neutralisés par les sols forestiers. Cette hypothèse est maintenant remise en question. Les études récentes montrent qu’une partie des dépôts d’azote n’est pas « consommée » par les plantes et les micro‑organismes. Cet azote excédentaire s’accumulerait graduellement dans le sol jusqu’à un point de rupture (saturation en azote) au-delà duquel les sols largueraient le trop plein d’azote sous forme de nitrates acides qui viendraient alors accentuer l’acidification des eaux de surface. Le réchauffement climatique accélérerait grandement ce phénomène. Une hausse de température favorise l’activité microbienne et les processus de minéralisation de la matière organique dans les couches supérieures du sol. Ce phénomène contribue à accélérer la libération de l’azote accumulé au cours des décennies dans les sols forestiers.

Les charges critiques et l’acidification des lacs

Chaque lac ou chaque écosystème possède un point de rupture au-delà duquel survient une dégradation ou une perte d’équilibre. Tant que les dépôts acides demeurent en dessous de ce seuil, le lac est en mesure de maintenir un pH adéquat et de supporter un écosystème en santé. Les problèmes commencent lorsque les dépôts acides excèdent ce point de rupture. Le pH du lac va diminuer et causer une série de dommages directs et indirects aux organismes aquatiques dont certains peuvent être irréversibles. Cette charge critique varie d’un lac à l’autre et d’une forêt à l’autre.

Répartition des charges critiques acides dans le nord-est de l'Amérique du Nord

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Les conséquences de l’acidification des lacs

Effets sur le milieu biophysique
Effets sur la pêche sportive
Effets des principaux contaminants

Effets de l’acidification de l’eau sur le milieu biophysique

L’acidification des eaux de surface peut avoir des répercussions majeures sur les écosystèmes lacustres. La baisse de pH est l’un des principaux symptômes. Le pH des lacs acidifiés peut atteindre des valeurs aussi faibles que 4 à 4,5 unités. Il y a aussi les effets indirects comme la mise en solution de métaux traces comme l’aluminium, le cadmium, le mercure, le cuivre et de plusieurs autres substances métalliques. Ces produits sont souvent nocifs et mortels à faible dose pour les poissons et les autres organismes aquatiques. L’acidification entraîne un appauvrissement de l’écosystème en éliminant les espèces les plus intolérantes à l’acidité. Cette baisse de diversité biologique peut entraîner dans certains cas l’effondrement de la chaîne alimentaire. La baisse de pH favorise le remplacement des plantes aquatiques comme les macrophytes par des mousses aquatiques. Un des effets les plus remarquables de l’acidification est l’accroissement de la transparence de l’eau. Ce phénomène peut toutefois être suivi par l’apparition de proliférations d’algues gélatineuses très nauséabondes. En effet, la transparence de l’eau favorise une augmentation de la photosynthèse en raison d’une meilleure dispersion de la lumière dans l’eau.

Un lac qui s’acidifie : une suite ininterrompue d’évènements

Un lac assure généralement l’intégrité de son écosystème tant que le pH se maintient entre 6 et 8,5 unités. Lorsque le pH passe de 6 à 5,5, les organismes aquatiques les plus intolérants à l’acidité disparaissent du milieu. C’est le cas des « menés » ou cyprins, de certaines plantes aquatiques comme les macrophytes et de certains invertébrés comme les moules et les écrevisses. Lorsqu’un pH atteint 5,5, 25 % des espèces de poissons ont disparu. Entre 5,5 et 5 unités, les dommages biologiques s’accélèrent. Lorsque le pH atteint 5 unités, il ne reste plus que 25 % des espèces de poisson d’origine. Les plantes sont remplacées par des mousses et des sphaignes. Seules les espèces d’insectes les plus tolérantes résistent encore. Plusieurs espèces sportives comme le touladi et le doré jaune ont disparu. Même l’omble de fontaine ne réussit plus à se reproduire. Lorsque le pH descend sous la barre des 5 unités, seuls les plus gros individus peuvent survivre et éventuellement disparaissent au terme de leur cycle de vie. La restauration biologique doit donc survenir avant leur éradication complète.

Effet du pH sur la diversité des espèces animales et végétales au Québec

Effets de l’acidification de l’eau sur la pêche sportive

Le principal impact de l’acidification des lacs sur les activités de pêche se résume par une baisse du nombre de captures par unité d’effort. Plus le lac est acide et moins la récolte de poissons est grande au point que seuls quelques rares poissons, surtout les plus vieux et les plus gros, réussissent à survivre, les plus jeunes et les plus vulnérables ayant été éliminés. Le potentiel de pêche sera épuisé complètement lorsque ces gros individus auront disparu. Dans certains lacs acides, les poissons pourraient être plus chétifs en raison de la rareté de nourriture découlant de l’appauvrissement de la chaîne alimentaire. Les lacs acides vides de poissons forcent alors les pêcheurs à accroître la pression de pêche sur les lacs environnants moins acides et à procéder parfois à une surexploitation des ressources dans les lacs non affectés par l’acidification. L’acidité d’un lac ne rend pas le poisson impropre à la consommation chez l’homme, sauf si le taux de mercure dépasse les critères de qualité pour la consommation (voir Guide de consommation du poisson de pêche sportive en eau douce). L’acidification augmente plutôt la mortalité chez les jeunes poissons qui seront de moins en moins nombreux à atteindre le stade adulte.

Effets des principaux contaminants qui accompagnent l’acidification d’un plan d’eau

L’acidité comme telle est faiblement toxique pour les organismes aquatiques sauf qu’elle accélère la perte d’éléments nutritifs au niveau des branchies des poissons. Un bas pH est également très mauvais pour les organismes à carapace calcaire comme les moules d’eau douce et certains invertébrés. Un des rares bons côtés de l’acidification est la limitation de l’expansion de la moule zébrée qui supporte très mal les milieux acides. Les plus grands dommages causés aux organismes aquatiques sont surtout associés aux métaux en solution. L’aluminium est l’un des pires contaminants pour le poisson en raison des concentrations élevées rencontrées dans les lacs acides.   L’aluminium biologiquement assimilable dans les eaux de surface est l’un des principaux facteurs responsables de la mortalité chez les poissons. Par contre, dans les lacs aux eaux colorées, les acides humiques assurent une certaine protection en abaissant la toxicité de l’aluminium. Le cuivre est un autre métal extrêmement toxique pour le poisson. Une très faible concentration (20 mg/l) suffit pour décimer une population de poissons. Le mercure est un autre de ces métaux toxiques. Ce métal a peu d’effet sur le poisson, mais contamine le prédateur qui s’en nourrit. Le mercure se concentre donc dans les prédateurs, et ce, des mammifères jusqu’à l’homme.

 

Les pluies acides sont-elles dangereuses pour la santé humaine?

Les pluies acides ne sont pas dangereuses pour l’homme. Il est possible de se baigner dans un lac acide sans courir de risques. Les poissons pêchés dans de tels lacs sont également comestibles (lorsqu’on réussit à les pêcher, bien sûr!), sauf lorsque les teneurs en mercure sont trop élevées. Il n’est pas recommandé d’utiliser une eau acide comme eau d’alimentation en raison des métaux qu’elle pourrait contenir et du fait qu’une telle eau acide peut corroder les tuyauteries et dissoudre certains métaux indésirables comme le plomb. Quelques rares cas documentés en Scandinavie ont montré que l’usage d’eau acide chargée en métaux comme le cuivre pour l’alimentation en eau potable pouvait provoquer une coloration verdâtre de la chevelure chez les personnes blondes.

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Les actions du milieu

Programmes de contrôle
Initiatives gouvernementales
Gestes individuels

Programmes de contrôle des émissions de polluants acides

Les autorités internationales ont rapidement reconnu la nécessité de s’attaquer aux causes des précipitations acides plutôt que de traiter les symptômes par le chaulage. Ainsi, la communauté européenne, les États-Unis et le Canada ont mis en place des programmes de contrôle des émissions polluantes à partir du milieu des années 1980. Les provinces de l’Est du Canada ont ainsi réduit leurs émissions de SO2 de plus de 50 % par rapport à 1980 et même de près de 70 % dans le cas du Québec et de l’Ontario. Les États-Unis ont convenu de réduire leurs émissions polluantes de 40 % d’ici 2010 par rapport à la même période de référence. Les réductions d’émissions d’oxydes d’azote ont toutefois été beaucoup plus faibles en Amérique du Nord. De nouvelles mesures de réduction sont toutefois attendues au cours des prochaines années pour lutter contre l’acidité des précipitations, le smog et les particules fines responsables de maladies respiratoires.

Le Québec de son côté met en oeuvre les recommandations des conventions internationales et nationales sur la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance du CEE-ONU. Il respecte ses engagements pris dans le cadre de l’Entente Canada-États-Unis sur la qualité de l’air, la Stratégie pancanadienne sur les émissions acidifiantes et celle sur les standards pancanadiens. La province est aussi signataire des plans d’action sur les pluies acides de la Conférence des gouverneurs de la Nouvelle-Angleterre et des provinces de l’Est du Canada. En termes pratiques, la réduction des émissions de SO2 depuis 1980 a pu être réalisée par l’installation de systèmes d’épuration dans les usines polluantes, par le changement des installations en place par des technologies plus propres, par des programmes de conservation d’énergie et par l’installation de catalyseurs sur les véhicules automobiles. Les efforts futurs visant à poursuivre la réduction des polluants aéroportés passeront, à court terme, par la modernisation du Règlement sur la qualité de l’air (RQA), les programmes de sensibilisation pour diminuer le recours au chauffage au bois en hiver et l’élaboration d’une politique de l’air. À moyen terme, les actions devraient se traduire par des réductions d’émissions dans le secteur des transports, des infrastructures et de l’aménagement du territoire ainsi que par la renégociation de l’Entente sur la qualité de l’air avec les États-Unis afin d’y inclure une annexe sur les particules fines.

Initiatives gouvernementales pour lutter contre les précipitations acides

Outre les programmes de contrôle des émissions polluantes, le Québec et plusieurs de ses voisins sont très actifs sur les scènes politique et internationale pour obtenir des réductions additionnelles. On peut faire état des actions de la Conférence des gouverneurs de la Nouvelle‑Angleterre et des provinces de l’Est du Canada qui travaillent dans ce sens en légiférant sur leur territoire ou en servant de levier pour inciter les paliers fédéraux à faire de même. L’Accord Canada-États-Unis sur la qualité de l’air sert aussi à baliser les actions communes des deux pays en termes de contrôle de l’acidité des précipitations et de la qualité de l’air. Finalement, la Stratégie canadienne sur les substances acidifiantes vise à réduire les émissions d’oxydes de soufre de manière à ce que le Canada se conforme aux objectifs des protocoles internationaux de 1994 sur le soufre et de 1988 sur les oxydes d’azote.

Gestes individuels pour diminuer les précipitations acides

La population peut appuyer les efforts de réduction d’émission en faisant pression sur leurs gouvernements pour que ces derniers interviennent sur les sources d’émissions polluantes. Les citoyens peuvent également faire leur part en réduisant leur consommation de carburant fossile en utilisant davantage le transport en commun, le vélo ou en achetant des véhicules moins énergivores qui polluent moins. Les citoyens sont fortement encouragés à éviter l’utilisation de véhicules utilitaires sport (VUS) qui demeurent les champions de la consommation d’essence et des émissions d’oxydes d’azote et de gaz à effet de serre.

Références bibliographiques

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Équipe de réalisation

Direction du suivi de l'état de l'environnement, ministère de l'Environnement, édifice Marie-Guyart, 675, boulevard René-Lévesque Est, 7e étage, Québec (Québec), G1R 5V7.


Gouvernement du Québec
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