Soutenance mémoire
La pollution de l’air en milieu urbain
La pollution de notre environnement est de plus en plus mise en avant, aussi bien dans l’actualité qu’au sein de la communauté scientifique. Ce problème est surtout critique en milieu urbain : les villes se veulent de plus en plus denses et dynamiques, et cela ne va pas sans son lot de problèmes. En effet, elles s’exposent de ce fait à une pollution atmosphérique de plus en plus présente. Notons en France le cas de Marseille, où il a été révélé par l’institut de veille sanitaire (Invs) en 2011 un taux de particules en suspension dans l’air de 18,5µg/m3 , contre une recommandation de l’organisation mondiale de la santé (OMS) de 10µg/m3 . Le Centre Interprofessionnel Technique d’Etude de la Pollution Atmosphérique (CITEPA) recense plusieurs types de polluants : les particules en suspension (appelées TSP, et divisés en 3 catégories selon leur taille : PM10, PM2.5 et PM1.0), SO2, NOx, NH3, CO2, CH4, N2O, les composés organiques volatiles (COV), CO2, CH4, N2O, ainsi que les métaux lourds (arsenic, chrome, mercure,…) et les produits organiques persistants (trichloréthylène, hydrocarbures aromatiques polycycliques,…) (CITEPA, Emissions dans l’air, 2011). Ces polluants sont issus de plusieurs sources : les transports en premier lieu (Mayer, 1999), puis la climatisation des bâtiments et le secteur industriel. Notre société tend à adopter un mode de vie de plus en plus urbain, comme le montre l’évolution des populations : plus de 60% de la population mondiale devrait être urbaine d’ici 2030 (Nations-Unies, Urban and Rural Areas 1996, 1997). Cette pollution atmosphérique croissante influe directement et de manière négative sur notre santé (Mayer, 1999). Il en découle des déficiences respiratoires, de l’asthme, ainsi que des maladies cardio-vasculaires (Pope, 1995), mais aussi des irritations graves des surfaces membraneuses : œil, nez, gorge, poumons (Heimann, 1963).
Les espaces verts
Malgré un mode de vie dans un environnement réalisé très majoritairement par la main de l’Homme, celui-ci a besoin de retrouver un espace naturel près de chez lui, afin d’assouvir certains besoins de récréation. Le Centre de Documentation de l’Urbanisme définit le concept d’espaces verts comme englobant les parcs et jardins, les espaces boisés ou cultivés, publics ou privés des zones urbaines et périurbaines. Ceux-ci bénéficient de nombreuses mesures de protection, tant au niveau du schéma directeur, que du Règlement national d’urbanisme ou du Plan d’occupation des sols (protection des espaces boisés, établissement de zones non constructibles, obligation de créer des espaces verts lors de la construction d’immeubles d’habitation…) (CDU). D’après une étude menée au sein de l’équipe IPAPE du le laboratoire CITERES (Cités Territoires Environnement et Sociétés) qui a analysé l’espace vert comme un écosystème anthropisé, il faut considérer les espaces verts comme des espaces non bâtis, végétalisés ou plantés, gérés par le service des espaces verts d’une commune et ouverts au public (Mehdi, 2010). C’est après la Révolution Industrielle qu’apparurent les premiers parcs urbains. Il nous faut définir ce qu’est un parc urbain : « C’est un espace vert public, clos ou non, allant de 5 à 3.000 hectares, aménagé à des fins récréatives, composé de pelouses d’agrément, d’arbres d’ornement et de massifs floraux, généralement doté d’un plan d’eau, et dont l’emprise est souvent mitoyenne d’une propriété privée ou attenante à une propriété publique).» (Boutefeu, 2005). Cependant, cette caractéristique qui veut que ces parcs soient accolés à une propriété s’est largement estompée au cours du temps. Même si les espaces verts en villes peuvent encore être perçus comme des éléments de décor par les urbanistes et les architectes (Lunginbühl, 2001), de nombreuses études menées ont montré que ces espaces urbains répondaient aux besoins initiaux des citadins, en offrant par exemple des aménités et des équipements sportifs.
Les services écosystémiques
L’Homme utilise et a toujours utilisé des ressources naturelles. Il se sert dans son environnement, qui lui apporte de la nourriture, de l’eau potable, et les moyens de se construire un espace propice à son développement. De par son fonctionnement naturel, l’environnement produit des prestations bénéfiques pour la société humaine. Ce sont les services écosystémiques. « Cette notion est apparue à la fin des années 1970, par Westman (1977) puis Ehrlich et Mooney (1983). Cette idée qui n’était à la base qu’une simple métaphore destinée à frapper l’opinion publique, a donné lieu à la naissance d’un concept. » (Barnaud, 2011). Ces auteurs souhaitaient attirer l’attention du public sur la dégradation des écosystèmes, due aux activités humaines. Malgré les études de plus en plus nombreuses (Groot, 2002), cette notion de service écosystémique, également appelé « service écologique » ou « service environnemental », est encore en proie à de nombreuses incertitudes, qui donnent lieu à des débats et des controverses sur sa définition, son origine, sa valeur, ses relations ou bien encore sa gestion. La définition la plus largement répandue est celle-ci : « benefits supplied to human societies by natural ecosystems » (Daily, 1997). « Bénéfices fournis aux sociétés humaines par les écosystèmes naturels ». C’est la définition que nous utiliserons au cours de cette étude. Le Millenium Ecosystem Assessment (MEA) classe ces services en quatre grands types (Raudsepp-Hearne, 2010):
Services d’approvisionnement : produits agricoles, eau potable, bois, …
Services de régulation : climat, inondations, purifications de l’eau et de l’air, …
Services culturels : aménités, aspects religieux, récréatifs,…
Services de soutien (servant de base aux trois premiers services) : cycle du carbone, formation des sols,…
Avec les considérations actuelles sur l’environnement et sa dégradation, les services écosystémiques reviennent au goût du jour, comme dans les années 1970 avec Westman et Mooney. En veillant à ne pas altérer les supports de ces services, ils pourraient augmenter notre bien-être. Ce bien-être est défini de deux façons selon le dictionnaire Larousse : « État agréable résultant de la satisfaction des besoins du corps et du calme de l’esprit » et « Aisance matérielle qui permet une existence agréable ». Ces définitions sont quelque peu complémentaires, et peuvent se résumer à : un état où les besoins matériels sont pourvus, permettant une existence agréable. Afin de pouvoir contribuer à la réalisation de ces services écologiques, il faut premièrement comprendre leur mécanisme. Malgré les incertitudes sur ces services environnementaux, nous pouvons retirer le point suivant : l’augmentation de la biodiversité d’un site permet d’accroître la stabilité de l’écosystème, et la quantité de services écologiques qui en découlent en est plus grande (Luck, 2009). Les dernières études ne mènent cependant pas à un modèle unique qui permet de quantifier les services rendus, ni une prévision valable de l’évolution de ces services (Munns, 2009). Ces incertitudes et ces méconnaissances des services écosystémiques conduisent jusqu’à un paradoxe environnemental. Ces derniers rendent services aux Hommes, améliorants leur bien-être : ressources, santé, sécurité,… Or il a été montré que ces services diminuaient, mais notre bien-être continuait à prospérer.
Une solution originale pour dépolluer l’air
La communauté scientifique s’est intéressée aux propriétés des végétaux, et a étudié les mécanismes d’épuration de l’air. En effet, les plantes peuvent absorber, assimiler et stocker certains composés volatiles polluants. Des études menées sur la qualité de purification de l’air intérieur ont déjà été menées. En effet, nous passons 90 à 95% de notre temps dans l’enceinte de bâtiments, qui pour dans 30% des cas présentent une atmosphère néfaste pour notre santé (Wargocki, 2011), faisant souffrir des millions de personnes de cette mauvaise qualité atmosphérique (Fisk, 1997). Ces études ont montré par exemple l’action du métabolisme végétal dans la réduction de la concentration en COV d’un milieu, par oxydation photo-catalytique (Mo, 2009). L’utilisation de plantes pour la purification des espaces intérieurs est désormais promue par des associations, qui soutiennent la recherche dans ce domaine et sensibilisent le public (Plant’airpur, 2012). Leur utilisation est désormais démocratisée, et le monde horticole vante les mérites de ce genre de plantes. Un système mécanique a même vu le jour afin d’augmenter le rendement de purification de ce genre de plantes (Geoffroy, 2010). Ce système reste néanmoins très marginal et peu utilisé au sein des foyers, le modèle présenté ci-après étant le seul sur le marché. Si la purification de l’air intérieur est popularisée et se développe peu à peu, ce n’est pas encore le cas pour les atmosphères extérieures. Les chercheurs continuent d’étudier ce phénomène d’épuration végétale à l’extérieur, et notamment en milieu urbain. Il a par exemple été démontré que les arbres en villes jouaient un rôle dans l’élimination de l’ozone, des particules fines, des dioxydes d’azote et de souffre, ainsi que du monoxyde de carbone (Nowak, 2006). Au contraire de la purification intérieure, celle de l’air extérieur est beaucoup moins développée. Il en veut pour preuve la rareté des politiques publiques utilisant les végétaux dans leurs actions de dépollution d’atmosphère urbaine. Les seuls documents relatant de plantes dépolluantes traitent des toitures et des murs végétalisés, et d’une incitation financière (subventions et réduction d’impôt) auprès des particuliers afin de développer ces deux pratiques (Cabinet Ernst & Young, 2009).
Performance des espèces pour l’épuration
Nous avons vu que les espèces de conifères ont une plus grande propension à capter la pollution que celles à feuilles caduques, mais que malgré cela ces dernières possèdent des feuilles plus efficaces dans la purification. Il en a été déduit qu’une composition spécifique comportant ces deux types de plantes avait un meilleur taux de purification (Bolund, 1999). Cette étude est néanmoins contredite par deux études suédoises antérieures menées par J. Tolly (1988) et T. Bramryd (1993): elles estiment la capacité de filtration d’1 hectare de forêt composée de ces différentes espèces à 15 tonnes de particules par an, alors qu’un hectare d’une forêt composée uniquement d’épicéas (Picea abies) pourrait capter deux à trois fois plus de particules. D’après un travail mené sur la forêt urbaine de Toronto, Canada (Millward, 2011), comprenant 309 arbres jugés matures, une sélection a été faite des 10 meilleures espèces, en fonction de leur qualité à stocker le dioxyde de carbone, et à épurer l’air en ozone, dioxyde d’azote, particules fines en suspension et dioxyde de soufre. Les chiffres obtenus sont très liés à l’environnement de ce parc, à son climat, la disposition des arbres entre eux. Ces différents facteurs non explicités au sein de la publication représentent une source de variation assez grande et ces chiffres ne peuvent donc pas être étendue à d’autres cas, cela représenterait une source d’erreur trop importante. Nous pouvons néanmoins nous apercevoir que dans cette sélection, 90% des espèces sont des arbres à feuilles caduques. Des résultats précédemment exposés nous indiquaient pourtant que les conifères, possédant une plus grande surface foliaire et gardant leur feuillage tout au long de l’année, possédaient une plus grande capacité de filtrage de l’air. Il n’y qu’un seul conifère présent dans cette liste, et ce n’est pas l’espèce la mieux représentée ni même la plus efficace. Preuve de la variabilité entre les espèces, nous observons un taux d’assimilation du NO2 pouvant être multiplié par 657 entre les extrémités d’une série de 217 espèces (Morikawa, 1998). Lorsque nous parlons d’assimilation, il faut comprendre la captation de ce polluant, et la transformation de cet élément en un produit qui n’est plus polluant. Il ressort de cette étude sur l’élimination du dioxyde d’azote quelques critères de sélection, qui sont les suivants :
Les espèces ligneuses sont plus efficaces que les espèces herbacées. Il faut tout de même mettre en relief dans ces dernières la famille des Compositae (ou Asteraceae) ainsi que celles des Gramineae (ou Poaceae) qui sont assez efficaces et bien plus petites que les espèces ligneuses (Morikawa, 1998). En effet, les espèces ligneuses sont pour la grande majorité plus grande que les espèces herbacées. Après avoir comparé la composition de la lignine (20% du bois, les autres 80% sont des composés cellulosiques) à celle de la cellulose (100% des tissus des espèces herbacées), il n’y a pas de différence significative : tout au plus 10% de carbone en plus dans les molécules de lignine (Hazard, 2006).
Les espèces d’angiospermes sont considérés comme plus efficaces que les espèces de gymnospermes. Là encore, il est démontré la supériorité des plantes qui sont principalement à feuilles caduques face à des espèces qui ont pour beaucoup des aiguilles et les gardent toute l’année (Morikawa, 1998). Parmi 110 espèces herbacées et 107 ligneuses, une sélection de 5 espèces à été faite, basée sur leur capacité d’épuration de l’air:
Magnolia de Kobé : Magnolia kobus (Esp. ligneuse)
Gommier blanc : Eucalyptus viminalis (Esp. ligneuse)
Peuplier noir : Populus nigra (Esp. ligneuse)
Tabac : Nicotiana tabacum (Esp. herbacée)
Bourrache : Borago officinalis (Esp. herbacée)
Une étude complémentaire a été réalisée seulement sur des espèces ligneuses ajoutant le critère de résistance au NO2 à celui de l’assimilation (Takahashi, Differential assimilation of nitrogen dioxide by 70 taxa of roadside trees at an urban pollution level, 2005). Une sélection de 4 espèces d’angiospermes à feuilles caduques en résulte :
o Acacia : Robinia pseudo-acacia
o Sophora du Japon : Styphnolobium japonicum
o Peuplier noir : Populus nigra
o Cerisier d’Ōshima : Prunus speciosa
Nous remarquons en comparant à la liste précédente que seul le Populus nigra est encore présent parmi les 3 espèces ligneuses sélectionnées.
|
Table des matières
Introduction
I. Mise en contexte
A. Une pollution atmosphérique grandissante
B. Une solution originale pour dépolluer l’air
C. Un nouveau support urbain pour la purification de l’air
D. Questionnement
II. Méthode de travail
A. Analyse bibliographique
B. Critères de sélection des polluants
C. Critères de sélection des articles
D. Détermination de la grille de lecture
III. Résultats
A. A l’échelle de la plante
1. Absorption des polluants par la plante
2. Effet du port végétal
3. Effet des conditions environnantes
B. A l’échelle de l’espace végétalisé
1. Aménagement des espaces végétalisés
2. Performance des espèces pour l’épuration
C. A l’échelle urbaine
IV. Discussion
Conclusion
Bibliographie
Télécharger le rapport complet
