À l‘issue de la revue de littérature, contextualisant la caractérisation des émissions acidifiantes, il a été possible d’identifier les manques en ACVI quant à:
1) l’évaluation des impacts potentiels régionalisés des émissoins de substances acidifiantes dans le contexte géographique approprié à l’échelle mondiale.
2) l’évaluation du facteur de devenir atmosphérique qui n’inclue pas la déposition transcontinentale.
3) l’évaluation de la sensibilité des milieux terrestres – le prérequis en ACVI d’avoir un lien cohérent entre l’évaluation de type problème et de type dommage : la charge critique ou l’utilisation de modèles géochimiques afin de calculer un indicateur chimique du sol. 4) l’évaluation des impacts potentiels des substances acidifiantes sur les milieux aquatiques :
le manque de modélisation du devenir atmosphérique, de la sensibilité des milieux récepteurs ainsi que de l’effet.
5) l’évaluation de FCs basés sur la perte de biodiversité : le manque de fonctions d’effet couvrant de nombreux écosystèmes à travers le monde.
6) l’évaluation de l’incertitude et de la variabilité spatiale des FCs.
Tout d’abord, ce chapitre présente l’hypothèse de recherche sur laquelle repose cette thèse ainsi que les objectifs à atteindre. Les étapes méthodologiques suivies afin de confirmer ou infirmer l‘hypothèse de recherche sont également explicitées. Finalement, une introduction aux manuscrits soumis et publiés est présentée.
2.1 Hypothèse de recherche et objectifs
2.1.1 Question et hypothèse de recherche
La question de recherche de ce projet est : Un modèle de caractérisation, basé sur le devenir
atmosphérique, la sensibilité/le devenir des milieux récepteurs et l’effet tels que modélisés par des modèles environnementaux sophistiqués, est-il en mesure de générer des FCs régionalisés de types problème et dommage pour l’acidification terrestre et aquatique et de différentier davantage les impacts potentiels d’une émission de substances acidifiantes à l’échelle mondiale?
Cette question sous-entend qu’il faudra trouver réponse à l’hypothèse de recherche sur laquelle tout repose : il est possible de différentier les impacts potentiels de l’acidification terrestre et
aquatique suite à l’émission de substances acidifiantes à l’échelle mondiale basée sur une modélisation combinant le devenir atmosphérique, la sensibilité des sols ou le devenir des milieux récepteurs et l’effet.
Il est admis qu’il y a différentiation lorsque les FCs de deux endroits d’émissions sont significativement différents. Il est généralement admis qu’une différence significative est mesurée en ordre de grandeur.
2.1.2 Objectifs
Les objectifs principaux de ce projet sont:
1. Créer un modèle de caractérisation régionalisé pour l’acidification terrestre et aquatique sur la base de modèles sophistiqués de devenir atmosphérique, de la sensibilité/devenir des milieux récepteurs et d’effet à une échelle mondiale.
2. Générer des facteurs de devenir atmosphérique permettant de considérer la déposition transcontinentale.
3. Générer des facteurs de sensibilité terrestre compatibles avec une phase subséquente vers un indicateur de la perte de biodiversité.
4. Développer un modèle permettant d’évaluer le devenir des milieux récepteurs pour l’acidification aquatique pouvant être combiné aux courbes dose-réponses, illustrant la perte de biodiversité, existantes.
5. Générer des FCs régionalisés, de type dommage, à l’échelle globale pour l’acidification terrestre et aquatique.
6. Évaluer l’incertitude et la variation spatiale reliées aux FCs développés afin de définir et générer des FCs, de type problème, à l’échelle globale, et supporter l’interprétation lors d’étude ACV.
Le tout s’inscrit dans les efforts de la création d’une nouvelle méthode d’évaluation des impacts régionaux à l’échelle mondiale en ACVI : IMPACT World +.
2.2 Méthodologie générale
Afin d’atteindre les objectifs, il est proposé de :
i. Créer un cadre méthodologique spécifiant les indicateurs nécessaires à l’évaluation globale de l’acidification terrestre et aquatique en tenant compte de la chaîne cause-effet dans son intégralité. (Chapitre 3)
ii. Générer des facteurs de devenir atmosphérique régionaux à l’échelle mondiale. (Chapitre 4)
iii. Générer des facteurs de sensibilité des écosystèmes régionalisés à l’échelle mondiale pour l’acidification terrestre. (Chapitre 5)
iv. Calculer des facteurs d’effet régionalisés tenant compte de la perte de biodiversité des plantes vasculaires à l’échelle mondiale. (Chapitre 6)
v. Générer des FCs régionalisés de type dommage, à l’échelle mondiale, pour l’acidification terrestre et en évaluer la variabilité spatiale ainsi que l’incertitude. (Chapitre 6)
vi. Évaluer la variabilité spatiale et l’incertitude inhérente à chaque facteur sous-jacent des FCs dommages de l’acidification terrestre afin de définir et générer des FCs régionalisés de type problème, à l’échelle mondiale. (Chapitre 6)
vii. Générer des facteurs de devenir des milieux récepteurs régionalisés à l’échelle mondiale pour l’acidification aquatique. (Chapitre 7)
viii. Calculer des facteurs d’effet tenant compte de la perte de biodiversité aquatique à l’échelle mondiale. (Chapitre 7)
ix. Générer des FCs régionalisés de type dommage, à l’échelle mondiale, pour l’acidification aquatique et en évaluer la variabilité spatiale ainsi que l’incertitude. (Chapitre 7)
x. Évaluer la variabilité spatiale et l’incertitude inhérente à chaque facteur sous-jacent des FCs dommages de l’acidification aquatique afin de définir et générer des FCs régionalisés de type problème, à l’échelle mondiale. (Chapitre 7)
xi. Évaluer l’apport et/ou les limites des nouveaux FCs pour les catégories d’impacts acidification terrestre et aquatique à l’aide d’une étude de cas ACV. (Chapitre 8)
2.3 Présentation des manuscrits
Le premier manuscrit (Chapitre 4) présente une approche permettant de calculer des facteurs de devenir atmosphérique à l’échelle mondiale à une résolution spatiale de 2ox2.5o pour l’émission de substances acidifiantes. Cette résolution est suffisamment élevée afin de différencier une émission en des lieux différents (incluant les régions à l’intérieur d’un pays) à travers le monde. Ce manuscrit visait également à montrer l’importance, dans certaines situations, de la déposition transcontinentale; un aspect ignoré jusqu’à présent en ACVI. Ce manuscrit intitulé « Spatially-
differentiated atmospheric source-receptor relationships for nitrogen oxides, sulfur oxides and ammonia emissions at the global scale for life cycle impact assessment » a été publié dans la revue « Atmospheric Environment ».
Le second manuscrit (Chapitre 5) présente les résultats de la modélisation de la sensibilité des sols à l’aide du modèle en régime permanent PROFILE. Ce manuscrit présente également les résultats de la création d’une base de données des paramètres physico-chimiques des sols permettant de calculer divers indicateurs chimiques de la qualité du sol à l’aide de PROFILE. Au total, quatre indicateurs de la sensibilité ont été évalués : le ratio entre la concentration des cations de base et la concentration d’aluminium (BC/Al), le ratio entre la concentration d’aluminium et de la concentration de calcium (Al/Ca), la concentration d’ions H+ (via le pH) et la concentration des ions aluminiums (Al). L’incertitude du facteur de sensibilité due à la variation spatiale des données d’entrées du modèle a également été évaluée. Ce manuscrit intitulé « Life cycle impact assessment of terrestrial acidification : modeling spatially explicit soil
senstivity at the global scale» a été publié dans la revue «Environmental Science & Technology». Finalement, le quatrième manuscrit (Chapitre 7) présente la combinaison de lmodélisation du devenir atmosphérique, du devenir des milieux récepteurs et de l’effet en un FC régionalisé à l’échelle mondiale pour l’acidification aquatique,. Le manuscrit présente également un modèle permettant d’estimer le pH des lacs. Il montre également l’influence du facteur de devenir atmosphérique, du facteur de devenir des milieux récepteurs et du facteur d’effet sur la variabilité spatiale ainsi que sur l’incertitude globale des FCs permettant la recommandation de FCs problèmes. Ce manuscrit est intitulé « Uncertainty and spatial variability in characterization
factors for aquatic acidification at the global scale» et a été soumis à la revue «International