Masse des HAP dans la végétation

III.1. Masse des HAP dans les sites d’étude

Une comparaison entre la quantité des HAP piégés par la végétation et la quantité émise estimée dans l’atmosphère permet d’évaluer leur efficacité à piéger les HAP atmosphériques. En effet, ce calcul permet d’estimer la quantité des HAP atmosphériques interceptés par unité de surface de forêt.

Pour ce faire, la masse des trois HAP (PHE, FLA et BghiP) piégés par hectare de forêt (M3HAP)

(Figure III-13) est calculée pour chaque placette et pendant chaque période selon l’Équation III-2 :

Équation III-2 𝑴_{𝟑𝑯𝑨𝑷(𝒊𝒋)} = 𝑪_𝒊𝒋𝑩_𝒊𝒋

Où : M3HAP est la masse des trois HAP piégés (mg/ha).

C est la concentration des trois HAP dans les feuilles et les aiguilles (mg/g ps). B est la quantité de biomasse par surface de sol (g/ha) (Annexe A).

i est la placette. j est la période.

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Figure III-13 : Masse des HAP (PHE, FLA et BghiP) piégés par hectare de la placette pendant les cinq périodes

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III.2. Masse des HAP dans la forêt française

Simonich et Hites (1994) ont estimé que 1,7.10³ t/an des HAP émis dans l’atmosphère a été

capté par la forêt du nord-est des États-Unis. Cependant, en échantillonnant plus largement et en séparant les zones urbaines des zones semi-urbaines et des zones rurales, cette valeur a été corrigée (Wagrowski et Hites, 1996) et a été diminuée à 75 t/an pour les forêts des zones rurales. Il est donc impératif de délimiter la surface forestière en zone urbaine, rurale et de fond. La forêt française couvrait 16,5 millions d’hectares, soit 30% du territoire, en 2012 (Rapport IGN, 2012). Un cinquième de cette surface (3,3 millions d’hectares) est sous influence urbaine c’est-à-dire, située dans une unité ou une commune urbaine de plus de 50 000 habitants ou bien à moins de 10,5 km (zone d’extension) de cette unité urbaine. Pour Paris, la zone d’extension s’étend jusqu’à 50 km du fait de sa densité de population élevée (IFN, 2006). Pour pouvoir calculer la masse des HAP dans la forêt française, trois hypothèses doivent être émises :

- La concentration des HAP dans l’air des sites d’étude est représentative de celle des

sites de fond français.

- La surface forestière qui n’est pas sous influence urbaine réagit comme un site de fond.

- Les feuilles et les aiguilles du reste des peuplements forestiers qui ne sont pas

soumises à l’influence urbaine captent des HAP en quantité égale à ceux de cette étude. La quantité des HAP piégés par la végétation arborée de la forêt française qui n’est pas soumise à l’influence urbaine (Figure III-14) est donc estimée avec l’Équation III-3 :

Équation III-3 𝑸̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ =_{𝟑𝑯𝑨𝑷(𝒋)} ^𝟏

𝑻 × 𝑴̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ × 𝑺𝑭_{𝟑𝑯𝑨𝑷(𝒋) 𝒋}

Où : 𝑸^{̅̅̅̅̅̅̅̅}_{𝟑𝑯𝑨𝑷} est la quantité moyenne des HAP piégés par la forêt (t/an).

T est la durée de vie de la feuille ou de l’aiguille. Les concentrations des HAP ont été déterminées dans des feuilles et des aiguilles de six mois, T vaut 0,5 an.

𝑀_{3𝐻𝐴𝑃}

̅̅̅̅̅̅̅̅ _{est la masse moyenne des HAP (mg/ha) calculée sur l’ensemble des placettes}

hors valeurs liées à des évènements locaux et ponctuels.

La surface forestière SF de toute la forêt française qui n’est pas soumise à l’influence urbaine était de 12,6 millions d’hectares en 2012. Pour les périodes précédentes, un taux de boisement (augmentation de la surface forestière) de 0,6% par an (Rapport IGN, 2012) est considéré.

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Figure III-14 : Quantité estimée des HAP (PHE, FLA et BghiP) piégés par la forêt française qui n’est pas soumise à l’influence urbaine

La masse des HAP piégés par la végétation des forêts françaises qui n’est pas soumise à l’influence urbaine varie entre 3,2 ± 1,3 (t/an) en 1993 et 1,3 ± 0,9 (t/ha) en 2011.

Pour étudier l’efficacité du piégeage des HAP atmosphériques par la végétation, un rapport E sera calculé en comparant la quantité du FLA piégé par la forêt, qui n’est pas soumise à l’influence urbaine, à la quantité du FLA émis en France, estimée par CITEPA, selon l’Équation III-4 :

Équation III-4 E% = ^{𝑸𝑭𝑳𝑨 𝒑𝒊é𝒈é}

𝑸_{𝑭𝑳𝑨 é𝒎𝒊𝒔} × 𝟏𝟎𝟎

La valeur qui en résulte et les données des profils des HAP dans la végétation seront utilisées pour déterminer la quantité des quatorze HAP analysés piégés par la végétation par rapport à celle émise dans l’atmosphère.

Deux rapports seront calculés pour le FLA : Emin et Emax correspondant, respectivement, au

rapport entre la quantité minimale et la quantité maximale du FLA piégé par la végétation par rapport à celle émise estimée en France. Les données de la période 2009/2011 seront utilisées. CITEPA a estimé que 42 ± 2 tonnes de FLA ont été émises en France pendant la période 2009/2011. La quantité minimale et la quantité maximale du FLA piégé par la végétation de la forêt française, qui n’est pas soumise à l’influence urbaine pendant la même période sont, respectivement, de 0,13 tonne et de 0,33 tonne. La forêt française, qui n’est pas soumise à l’influence urbaine, a pu donc piéger entre 0,31% et 0,78% de FLA.

Pendant la même période, la concentration du FLA contribuait, en moyenne, jusqu’à 15 ± 4% de la somme des concentrations des quatorze HAP analysés. La forêt française, qui n’est pas soumise à l’influence urbaine, semble donc piéger entre 2,1 ± 0,08% et 5,2 ± 0,21% de la quantité des quatorze HAP émis dans l’atmosphère.

88 Il est difficile de comparer les résultats entre études parce que l’efficacité du piégeage des HAP atmosphériques par la végétation dépend de la concentration des HAP dans l’atmosphère et dans la végétation (donc de la distance de la végétation aux sources des HAP) et de la surface forestière.

Cependant, l’intervalle calculé dans cette étude (2,1 ± 0,08% ̶ 5,2 ± 0,21%) appartient à l’intervalle des rapports calculés par d’autres auteurs (Tian et al., 2008; Wagrowski et Hites, 1996) dans les sites forestiers de leur région (Tableau III-4).

Pays Forêt ^Nombre

de HAP ^{SF (ha)} QHAPpiégés (t/an) ^{E% Référence} États-Unis ^Feuillus Résineux ¹⁷ 22.10⁶ 120.10⁶ 52 ± 27 23 ± 13 1,3 ± 0,7 0,6 ± 0,3 Wagrowski et Hites (1996) Total 2 ± 1 Chine Feuillus Résineux Mixtes 15 5737.10² 745.10³ 1631.10² 0,3 ± 0,2 1,4 ± 0,8 3,7 ± 0,9 0,9 ± 0,6 4,0 ± 2,2 0,6 ± 0,2 Tian et al. (2008) Total 5,5 ± 3

Tableau III-4 : Quantité des HAP piégés par la végétation arborée de différentes études

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