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Biodiversité et pollution : Les lichens et la qualité de l’air
FORFOR 2011
Anne Bauwens et Sandrine Kivits
Table des Matières
1. Mise en situation 2. Introduction: Introduction: Les polluants et leurs
sources 3. Evolution de la qualité de l’air 4. Les bio-indicateurs 5. Exemple: Les Lichens et la qualité de
l’air
Les polluants et leur sourcesPolluants Sources principales
Dioxyde de soufre SO2
Combustion d'énergies fossiles (charbon, fioul, pétrole...) Industries : métallurgie, raffineries – 63% en Wallonie Centrales thermiques 17% en Wallonie Chauffage 15% en Wallonie
Particules en suspensiondont PM10 (µm) et PM2.5 (µm)
Combustion d'énergies fossiles Activités industrielles diverses : sidérurgie, métallurgie, incinération, cimenteries, carrières, hauts
fourneaux, verreries, céramique, chaux,… Trafic routier (usure, gaz d'échappement, frottements...) Agriculture (érosion sol => PM 2,5)
Oxydes d'azote NO et NO2
Combustion E fossiles Trafic routier 45 % en Wallonie Industries 37% en Wallonie : production engrais, ac. Nitrique, … Chauffage
Ammoniac NH3 Agriculture
Monoxyde de carbone CO
Combustion carbonée incomplète Trafic Industries : sidérurgie (acier) + incinération Chauffage mal réglé
Dioxyde de Carbone CO2
Combustion Chauffage Trafic Centrales thermiques Tertiaire = fournir des services (marchands ou non)
Composés Organiques Volatils COV (hydrocarbures, exemple : CH4, butane éthanol, …)
Industries (raffinerie, chimie : imprimerie, solvants - peintures, cosmétiques, produits entretien ...) Trafic Agriculture (érosion sol) Nature (biomasse)
Benzène C6H6
Industries (activités liées à la chimie, à la raffinerie, ...) Trafic Fumée de tabac
Les polluants et leur sources
Métaux Lourds :Plomb Pb, Arsenic As, Nickel Ni, Cadmium Cd
Associés aux particules fines en suspension, ils sont analysés sur la fraction PM10. De manière générale : Combustion énergies fossiles + Métallurgie + Incinérateurs + RésidentielPb : Trafic aérien, papier/carton Zn : Acier, papier cartonAs : Industrie chimique, cigarette, fonderies métaux & minerais, pesticides, herbicides, verreries, …Ni : raffinage, chimie, agro-alim, matériaux construction Cd : cigarette, fonderies, peintures, matériaux construction
Hydrocarbures Industries en particulier de la chimie et du pétrole (raffineries)Trafic Chauffage
Ozone O3 Photochimie entre COV et NOx : Azote + 02 + rayonnement solaire + polluant primaire = 03
Sonore
Trafic aérien et aéroportsUsines, chantiersTransportsManifestations, événements publics, voisinageTéléphone mobile, baladeur numérique, musique électronique
Electromagnétique
Lignes à haute et moyenne tension Câbles à haute, moyenne et basse tension enterrés proches des habitationsCabines de transformationStation d’antennes relais de GSMWI-FI, GSM, téléphone mobile, appareils électroménagers
Les polluants et leur sources
En résumé, les sources de pollution proviennent essentiellement :
- Des combustions (trafic routier, aérien, chauffage, industries, …)
- De l’agriculture intensive (pesticides, insecticides, herbicides, engrais, …)
Facteurs influençant la qualité de l’air Conditions météorologiques (vent, pluie,
ensoleillement…) Nos modes de production et de
consommation : chauffage, transports, industries…
Processus naturels (érosion, éruptions, émissions par la végétation…)
Variations saisonnières et journalières
Table des Matières
1. Mise en situation 2. Introduction : Les polluants et leurs
sources 3. Evolution de la qualité de l’air3. Evolution de la qualité de l’air 4. Les bio-indicateurs 5. Exemple: Les Lichens et la qualité de
l’air
Evolution de la qualité de l’air
L’air ambiant est de plus en
plus contrôlé - 180 points
de mesure en Wallonie
Diminution générale des
rejets de polluants
en Région wallonne
Evolution de la qualité de l’air 2 bêtes noires : ozone et particules
Adresses utiles :
Pour la Wallonie:http://fluidmach.fpms.ac.be/WebAirQuality3/Accueil.aspx
http://etat.environnement.wallonie.be/
Cellule interrégionale de l’Environnementhttp://www.irceline.be/~celinair/french/homefr_java.html
Table des Matières
1. Mise en situation 2. Introduction : Les polluants et leurs
sources 3. Evolution de la qualité de l’air 4. Les bio-indicateurs4. Les bio-indicateurs 5. Exemple: Les Lichens et la qualité de
l’air
Les bio-indicateurs
Le passage des polluants dans la biomasseLes polluants existant dans un milieu vont contaminer les êtres vivants. Si le polluant est stable, la chaîne alimentaire sera contaminée. Exemple Rennes - Tchernobyl.
Bioaccumulation = phénomène par lequel une substance, présente dans un biotope, s’accumule en surface et/ou pénètre dans un organisme même si elle n’a aucun rôle métabolique, voire si elle est toxique à ce dernier. (Ramade 1993)
Chez les plantes = absorption par les stomates + assimilation par les racinesChez les animaux = inhalation (respiration) + absorption par la peau + ingestion
Les bio-indicateurs
Définition :D’après le Larousse:
Espèce vivante qui, par sa présence ou son absence, son abondance ou sa rareté, permet d'apprécier le degré de pollution de l'eau ou de l'air.
Bio-indicateur = relais faisant référence à des effets observables au niveau de l’individu se traduisant par des altérations morphologiques, tissulaires ou physiologiques (croissance et reproduction). Observable à l’œil
Les bio-indicateurs
Définition (suite)
Lichen = Bio-indicateur + Bio-accumulateur
Définition CNRS:
Organisme (ou partie d'un organisme ou communauté d'organismes) qui renseigne sur l'état et le fonctionnement d'un écosystème
Les bio-indicateurs
Avantages 1. Les organismes vivants sont de précieux révélateurs des
perturbations de l'environnement car ils intègrent l'ensemble des stress environnementaux (pollution chimique, état physique du biotope, variations climatiques, modifications biologiques...) et renseignent ainsi sur l'état global d’un écosystème/environnement.
2. Les mesures physico-chimiques: prennent en compte les polluants que l’on choisit de mesurer et ne peuvent rendre compte du devenir et de la toxicité des polluants dans les systèmes biologiques.
3. Méthodes simples, faciles et pas chères = ++ pour pays en voie de développement
Les bio-indicateurs: Avantages et limites Avantages:4. Les micropolluants (composés qui expriment une nocivité
élevée à de très faibles concentrations) ne sont pas analysables directement. Bio-accumulateurs oui.
5. Suivi pollution dans l’espace et dans le temps: modification de la pollution atmosphérique en fonction des activités humaines (cf. Evolution qualité air) => nature, dispersion, concentrations, interactions, identification…
6. Détection de nouveaux polluants non pris en compte par les capteurs mis en place
Les bio-indicateurs
Les Limites1. Il existe tellement de paramètres biologiques =>
comment savoir si les modifications sont d’origine anthropique ou d’origine « naturelle »? Ou autre?
2. « Demandeurs » veulent des réponses précises3. Maîtriser la biologie et l’écologie des êtres vivants
choisis4. Présence des bio-indicateurs dans le milieu étudié5. Temps de réponse et seuil parfois élevés6. Certains pics de pollution auront un impact plus
important que de faibles niveaux de pollution
Table des Matières
1. Mise en situation 2. Introduction : Les polluants et leurs
sources 3. Evolution de la qualité de l’air 4. Les bio-indicateurs 5. Exemple: Les Lichens et la qualité de Exemple: Les Lichens et la qualité de
l’airl’air
Qu’est-ce qu’un lichen?
•Une algue
= SYMBIOSE
LichenIl y a échange:
Champignon protection + eau, sels minéraux et antibiotiques
Algue sucres obtenus par la photosynthèse,
CO2 + H2O sucres + O2
+•Un champignon et...ou une cyanobactérie
Les lichens bio-indicateurs, pourquoi eux?
Végétaux LichensFeuilles recouvertes d’une cuticule protectrice et imperméable
Pas de cuticule, contact direct avec l’atmosphère
Pas d’activité l’hiver Actif toute l’année
Stomates Absence de système de régulation
Reproduction par graines protégées d’une enveloppe
Reproduction par des structures aériennes en contact direct avec les polluants de l’air
Croissance rapide Croissance lente
Nutrition par les feuilles et les racines (sol)
Nutrition uniquement dans l’air
Les lichens et la pollution atmosphérique Impact pollution sur lichens:Ratio surface/volume très élevé => absorption élevée des
polluants gazeux et/ou dissous dans l’eau de pluie.
De nombreuses espèces disparaissent lorsque la qualité de l’air se dégrade
L’étude des associations permet d’étudier la progression ou la régression de la qualité de l’air
L’écologie des lichens
Caractéristiques des lichens:
Pouvoir LITHOGENE = permet de s’installer en pionnier sur des substrats difficiles
RESISTANCE aux températures extrêmes
REVIVISCENCE = capacité de vivre à l’état sec
vie au ralenti
L’écologie des lichens
Chaque espèce a besoin pour survivre de conditions écologiques très strictes!
luminosité nature du substrat (roche, arbre, arbres morts, ...) pH substrat (acide, neutre, basique) présence de certaines substances: azote (rochers
fréquentés par les oiseaux), fer ou autres métaux, etc. etc.Et....
L’écologie des lichens
la qualité de l’air !
Ils sont partout! Dans les déserts froids et
chauds A la limite des neiges
éternelles dans les montagnes Sur les côtes (sel) Dans les bois Dans votre jardin: sur les
arbres, les murs, les vieilles tôles, des vieux pneus, ...
L’écologie des lichens
La morphologie des lichens
Le Thalle = le corps du lichen
Les principaux types de thalles:
1. Thalle crustacé
La morphologie des lichens
3. Thalle fruticuleux2. Thalle foliacé
La morphologie des lichens Les organes:
Les apothécies Les rhizines, les cils
Les soralies et les isidies
Physcia
La morphologie des lichens
Le matériel
Carte I.G.N (1/25 000) Livret de détermination des arbres et des
lichens loupes Grille de relevé Fiches terrain Fascicule enseignants
Protocole expérimental
1. Choix de 2-3 stations: il faut 6 arbres de même espèce et de diamètre > à 20 cm
2. Dénombrement et/ou identification des lichens sur chacun de ces 6 arbres
3. Compléter les fiches terrain
4. Évaluer la qualité de l’air
Protocole expérimental
Disposition de la grille de relevés:
Station 1 : Arbre 2 : Chêne pédonculé
espèces identifiées ou non carré 1 carré 2 carré 3 carré 4 carré 5 carré 6 carré 7 carré 8 carré 9 carré 10 fréquence
Physcia = 5
Xanthoria parietina
= 3
Parmelia sulcata = 0
Evernia prunasti = 0
Espèce A = 2
………………..
Les Fiches Terrain
Cadre 2 Cadre 3
Station n° … Localisation: Ville/village/Lieu dit/etc. : Nom et numéro de la carte : Longitude : Latitude :
Espèces de lichens Arbre 1: ............................
Arbre 2: ............................
Arbre 3: ............................
Arbre 4: ............................
Arbre 5: ............................
Arbre 6: ............................
Fréquence moyenne
Espèce :…………………………….
Espèce : ………… …………………...
Espèce : ………… …………………..
Espèce : ………… …………………..
Espèce : ………… …………………..
Espèce : ………… …………………..
Espèce : ………… …………………..
Espèce : ………… …………………..
I ndice local de la qualité de l'air (somme des f réquences)
Cadre 1
Echelle des indices de pollution :
Conclusion:
Le temps
Choix de la station:
fait par l’enseignant
fait par les élèves
Sur le terrain (avec la classe):
vérification des critères de choix de la station
dénombrement et identification des lichens (fiche arbre)
(fiche station)
Environ 1h
et/ou