Spécificité de la recherche en zone rurale

La recherche en zone rurale apporte son lot d’avantages et d’inconvénients par rapport au milieu urbain. En milieu rural, il semble assez aisé (en tout cas plus facile qu’en milieu urbain) de connaître les différentes sources anthropiques locales de pollution. Par contre, la nature est elle-même émettrice d’un certain nombre de substances. Si les processus en cause sont connus, les estimations sont encore grossières. Le CITEPA fournit des évaluations (voir Tableau 13, p. 107) même s’il est précisé que ces émissions sont difficilement quantifiables. Pour certains polluants, les calculs sont qualifiés d’ « assez rustiques », les incertitudes sont importantes [CITEPA, 2000, p. 23]. Le paragraphe qui suit donne toutefois quelques indications sur l’émission de substances par voie « naturelle ». Notons tout de même que la distinction entre émissions anthropiques et émissions « naturelles » pose quelques problèmes. Il est vrai que la limite entre le naturel et l’humain est loin d’être nette dans nos pays habités et exploités depuis des millénaires : l’emprunte de l’action humaine se retrouve quasiment partout, même dans le milieu montagnard (pâturage, exploitation des forêts…). Et, si pour les volcans, les hydrates de gaz, les termites, etc. on peut à peu près affirmer que les rejets dans l'atmosphère sont sans relation avec la main de l'homme, cela est beaucoup plus discutable en ce qui concerne les forêts, les animaux, l'utilisation des sols (canaux, lacs, fossés, marais, etc.). De plus, ces émetteurs se caractérisent par le fait que l'homme peut difficilement prétendre agir pour les modifier significativement dans des délais de temps comme ceux généralement considérés en matière de planification (quelques dizaines d'années). Ainsi, les modes d’exploitation et de gestion passée, même si elles ne sont plus visibles ont parfois une influence beaucoup plus longue.

1 . 4 . 1 L e s é m i s s i o n s « n a t u r e l l e s » o u b i o g é n i q u e s

Sans rechercher l’exhaustivité, on peut citer les principales sources de composés polluants issus de processus naturels : du CO est issu de la combustion de la biomasse, de l'oxydation du méthane et des hydrocarbures émis par la végétation et les océans, et par l'activité biologique de la végétation terrestre et aquatique [CSHPF, 1996, p. 8]. Normalement, il est présent à l'état de traces dans l'atmosphère [SCHÜTZ, 1995, p. 78]. Les plantes et les volcans rejettent du CO2 [MOUVIER, 1994, p. 10]. Les volcans sont également émetteurs de SO2 et de particules (susceptibles, lors d’éruption importante, de modifier le climat en abaissant la température notamment), mais en France métropolitaine, ces derniers sont inactifs.

D’autres phénomènes naturels sont producteurs de particules : l’érosion éolienne [SANEF- ARGOPOL, 1995, p. 24] et les feux de forêts [DEGOBERT, 1992, p. 45]. Derrière le terme d’érosion éolienne se cachent des phénomènes de redistribution tel que le dépôt, en Europe, de poussières sahariennes. Le terme de pollution n’est pas forcement adapté dans ce cas là. En effet, les poussières sahariennes, riches en éléments nutritifs (calcium, magnésium, phosphore) apporte à une large façade méditerranéenne une protection contre l’acidification, tout comme certaines influences océaniques [DAMBRINEet al., 2001, web]. Les COV sont largement présents à l'état naturel. De très nombreux COV sont émis par les végétaux ; ils sont regroupés en plusieurs familles : isoprène, pinène (responsable de l’odeur des forêts de pins), monoterpènes essentiellement [CITEPA, 1989, p. 2] ; les émissions sont essentiellement fonction du type de végétaux, de l'intensité lumineuse et de la température ambiante [CITEPA, 1989, p. 5]. La proportion de COV d'origine naturelle varie donc selon les pays : « En Finlande très boisée, les COV d'origine naturelle interviennent pour 71 % et le trafic pour 11 % ; ces chiffres sont au contraire respectivement de 5 % et de 42 % aux Pays-Bas » [DEGOBERT, 1992, p. 29].

Les océans émettent du sulfure de diméthyle (DMS) [CSHPF, 1996, p. 8] et les algues, à la surface des océans, émettent du sulfure d'hydrogène (H2S) [ASPA, 2002, web].

Les zones humides telles que les marais, les tourbières ou les lacs peu profonds produisent du méthane (CH4) ; il est également émis par la rumination du bétail ou des autres ruminants et les déjections.

Des NOx sont issus des combustions (incendies) et de la décomposition partielle des nitrates [MOUVIER, 1994, p. 12-13]. La littérature indique que la foudre produit de grandes quantités de NOx en oxydant l'azote atmosphérique. Enfin, du NO et d’autres substances azotées (N2O) sont émises par l'activité bactérienne des sols [DEGOBERT, 1992, p. 23].

Emission de NO (et autres NOy) par le sol. – Les sols agissent à la fois comme source et

puits vis-à-vis des NOx [CONRAD, 1990 in MEIXNER, 1994, p. 327] : les bactéries dénitrifiantes89 _{du sol émettent dans l’atmosphère des composés azotés (les autres}

processus sont mineurs). En dehors de l’émission de N2, l’essentiel des émissions par le sol se font sous forme de NO et de N2O. Le taux d’émission du NO par le sol sont régulés par trois variables du sol : la température du sol, la quantité d’azote contenue dans le sol et le taux de diffusion des gaz, lié en partie au taux d’humidité [FOWLER et al., 1998, p. 13]. Le taux d’émission du NO par le sol semble régulé par trois variables principales du sol : la température du sol, la quantité de N du sol et le taux de diffusion des gaz [FOWLER et al., 1998, p. 13].

La température du sol influence fortement l’oxydation micro-biologique du NH4+ [JOHANSSON et GRANAT, 1984 ; SKIBA et al., 1992, in FOWLER et al., 1998, p. 13] ; cependant, la relation positive qui lie température du sol90 _{et émission de NO n’offre pas un}

lien direct avec les flux émis. Dans les sols très secs ou très humides, par exemple, l’influence de la température peut être fortement diminuée [LUDWIG, 1994 in FOWLER et al., 1998, p. 13 ; MEIXNER, 1994, p. 328]. En effet, la quantité d’eau dans le sol influe sur le taux de diffusion des gaz. Selon DAVIDSON [1993 in MEIXNER, 1994, p. 330] la quantité d’eau dans le sol est un des éléments les plus importants (bien que moins bien défini) contrôlant les émissions de NO du sol. Dans les sols très humides, le taux de diffusion des gaz limite les pertes vers l’atmosphère ; l’augmentation de la réduction de NO en N2 devient la principale source d’évacuation pour NO [FOWLER et al., 1998, p. 14]. D’autres facteurs influencent la production de NO : la couverture végétale diminue les émissions de NO et NO2 par rapport aux sols à nu [JOHANSSON et GRANAT, 1984 ; SLEMR et SEILER, 1984 ; WILLIAMS et al., LUDWIG, 1994 in MEIXNER, 1994, p. 331]. Les feux (écobuage) entraînent une augmentation des émissions.

Le Tableau 13 reprend la part de la contribution aux émissions totales des sources d’origine naturelle et agricole.

89

Une présentation du cycle de l’azote est proposée au § 1.1 Le cycle de l’azote, p. 318. 90

Le sol émet plus de NO lors des chaleurs estivales ; ce dernier contribue alors à l’augmentation des concentrations

d’O3. Ce phénomène semble d’ailleurs plus lourd de conséquence que la contribution aux émissions globales (moins de 1%

selon [EMEP/CORINAIR, 2001]). SIMPSON [in FOWLER et al., 1998, p. 12] a montré que le NO du sol à travers l’Europe

contribuait de façon significative aux concentrations d’O3 de la couche limite durant les épisodes de pollution photo-

oxydante car les émissions apparaissent dans les régions à faible niveau de NOx où l’ozone est plus sensible à la

disponibilité en NOx et les flux les plus importants ont lieu lors des mois les plus chauds, justement quand les processus

S O2 N Ox N H3 C O V N M C O C O2 C H4 N2 O H A P

AUTRES SOURCES ET PUITS(EMISSIONS« NATURELLES ») – SNAP11

% par rapport aux émissions totales 0,03 0,3 0,04 16 1,6 –

18 7,3 9,5 0,08

REPARTITION DE CETTE CONTRIBUTION ENTRE LES DIFFERENTES SOURCES«NATURELLES» (EN%)

Forêts naturelles de feuillus : : : 3,5 : : 1,4 2 :

Forêts naturelles de conifères : : : 0,7 : : 0,8 1 :

Feux de forêt 100 30 100 0,9 30 : 1,3 0,2 100

Prairies naturelles et autres

végétations : : : 4 : : 4 27 : Zones humides : : : : : : 29 0,3 : Eaux : : : : : : 12 2 : Animaux : : : : : : : : : Volcans : : : : : : : : : Hydrates de gaz : : : : : : : : : Foudre : 15 : : : : : : :

Forêts de feuillus exploitées : : : 75 : : 30 43 :

Forêts de conifères exploitées : : : 16 : : 17 25 :

Variation du stock de bois : : : : : –₈₃ : : :

Conversion / Forêts et prairies : 55 : : 70 13 5 0,3 :

Jachères : : : : : : : : :

Emissions de CO2 des sols : : : : : 4 : : :

Autres : : : : : : : : :

AGRICULTURE ET SYLVICULTURE– SNAP10

% par rapport aux émissions totales : : 94 0,9 : : 58 63 :

REPARTITION DE CETTE CONTRIBUTION ENTRE LES DIFFERENTES SOURCES AGRICOLES ET SYLVICOLES(EN%)

Cultures avec engrais : : 18 100 : : 2 94 :

Cultures sans engrais : : : : : : 0,05 0,5 :

Ecobuage : : : : : : : : :

Fermentation entérique : : : : : : 87 : :

Composés organiques issus des

déjections animales : : 82 : : : 11 : :

Utilisation de pesticides et de

calcaires : : : : : : : : :

Composés azotés issus des déjections

animales : : : : : : : 6 :

Tableau 13 : Inventaire des émissions dans l’air d’origine « naturelle » et agricole en France – 1998 – Série CORALIE– Format UNECE [CITEPA, 1999, p. 104-139]

L’évocation des émissions « naturelles » montre que tous les terrains d’étude génèrent leurs propres difficultés méthodologiques… Sur ce point, le manque de données opérationnelles et les difficultés matérielles font que ces aspects ont été négligés lors des campagnes de mesure.