Table des matières
Bibliographie
SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE
La pollution atmosphérique est un phénomène lié au développement de l'urbanisation et à une occupation du territoire par les activités humaines de plus en plus denses. Les scientifiques s'intéressent de plus en plus à l'impact de la pollution atmosphérique sur les écosystèmes dès les années 80. Mis à part tous les problèmes de santé pour les populations humaines,(1) ce phénomène affecte de façon très sensible la biologie végétale en perturbant le processus de la photosynthèse, l'absorption des éléments nutritifs, la croissance des végétaux. influence de la pollution atmosphérique sur les écosystèmes agriculture et pollution (2)
Dans le cadre de l'ARE, nous avons choisi de soumettre un stress polluant constitué de microparticules (encens) à des plants de radis.
Les microparticules correspondent à un mélange complexe de substances organiques et minérales en suspension dans l'air. Elles sont constituées le plus souvent de métaux lourds, de sels chimiques (nitrates, sulfates, carbonates, chlorures), de composés carbonés organiques, et de carbone issus de combustion incomplète. Les microparticules proviennent directement de l’atmosphère par des activités humaines comme le trafic routier et la transformation d’énergie et également des phénomènes naturels. La concentration en particules fines dans l’air dépend de la vitesse du vent et de la température. Elles sont particulièrement présentes en cas de grand froid et d’absence de vent, qui les empêchent de se disperser.
Pollution Atmosphérique, Biodiversité et Ecosystèmes
influence polluants sur la végétation
D'après l'Agence de l'environnement (Ademe), la combustion d’encens représente une source significative de polluants dans les environnements intérieurs et diffuserait davantage de microparticules.
Brûler de l’encens produit des concentrations élevées en benzène, toluène, éthylbenzène, styrène, formaldéhyde, acétaldéhyde et acroléine, ainsi que des hydrocarbures alipathiques polycycliques (HAP) et des microparticules. Sans oublier le monoxyde de carbone, l'oxyde d'azote ou le dioxyde de souffre qui se dégagent pendant la combustion du bâtonnet.
Par ailleurs, l’utilisation d’allumettes pour enflammer les désodorisants combustibles qui représente une source supplémentaire de microparticules au tout début de la combustion; le recours au briquet permet de limiter ces émissions particulaires.
travaux expérimentaux déjà réalisés
La diffusion de microparticules est un phénomène de transport de microparticules sans mouvement macroscopique. Ce type de transport se produit dans un système hors d’équilibre, des régions riches en microparticules vers les régions pauvres en microparticules. En effet, la diffusion tend à rendre homogène les concentrations des particules. Les processus de diffusion sont plus rapides quand la température est plus élevée.
Le radis (Raphanus sativus, de la famille des brassicacées) est une plante annuelle. Il pousse jusqu'à environ 30cm, ce qui peut être bénéfique pour observer son aspect globale. Grâce à sa partie souterraine (son bulbe), nous pourrons voir l'influence de la pollution atmosphérique sous la terre. Le semis de radis est l’un des plus faciles à réaliser. Ils existent plusieurs types de radis. Les radis flamboyants (“radis de tous les mois”) sont demi-longs et se récoltent cinq ou sept semaines après le semis. Une fois semé, on peut considérer que seul un arrosage régulier est nécessaire. Enfin, si l'on parvient à mettre en évidence des caractéristiques intéressantes contre la pollution, cette plante pourrait être une bonne solution pour assainir ville. Étant également consommable, il pourrait également devenir une source de revenus en plus d'être un dépolluant (si c'est le cas).
Le stress polluant (microparticules) influe sur la croissance, le rendement (aussi bien sur la taille des feuille que sur celle du bulbe et des racines), la couleur et la surface des feuilles. Les conséquences de ce stress sont visibles :
- Sur les forêts de conifères : ralentissement de la croissance, jaunissement des cimes, dépérissement,
- Sur les eaux : dans certains lacs de Scandinavie et du Canada, toute vie a disparu : poissons, algues, microorganismes aquatiques,
- Sur les sols : l’acidité appauvrit les sols en calcium et en magnésium, éléments nécessaires à la croissance des végétaux,
- Sur les métaux et la pierre des bâtiments : l’acidité ronge,
- Sur l’homme : irritation des bronches
Les différents types de pollution
Chaque espèce réagit de manière différente face à la pollution. “Certains réagissent à un polluant en particulier, d’autres reflètent la qualité globale de l’air. Certains effets sont visibles à l’œil nu, d’autres sont observables au microscope ou après différentes analyses en laboratoire.” Par exemple:
- Le lichen (algue microscopique + champignon) disparaît face à la pollution atmosphérique car il absorbe le polluant de le même manière qu'il absorbe ce dont il a besoin pour vivre et se développer.
- “Le pétunia est considéré comme un bio-indicateur des hydrocarbures”. En effet, face à ce polluant, on assiste à l'apparition de tâches brunes sur les feuille des plants de pétunia, ainsi qu'une diminution du nombre de feuilles, une tige beaucoup plus petite comparé a la plante non polluée.
⇒ Notre travail est donc de déterminer la réaction de nos plants de radis lorsque ceux-ci poussent dans un environnement très pollué.
A la découverte de l'effet de la pollution de l'air sur les végétaux
Différents exemples de végétaux résistants ou sensibles à la pollution, capacité de dépollution
La capture des polluants microparticules par les radis a lieu soit au niveau foliaire, soit au niveau racinaire.
D'après notre documentation, les microparticules se déposent sur les feuilles de la plante qui empêchent les échanges entre la plante et son milieu extérieur. En effet, la capture par les feuilles des polluants présents dans l'air se fait par les stomates (orifices des feuilles facilitant l'entrée des microparticules).
Influence des polluants particulaires sur la photosynthèse
Effets des polluants atmosphériques sur les plantes
Nous souhaitons le mettre en évidence en observant les feuilles soumises à la pollution et en les comparant avec les feuilles des plantes témoins (surface, couleur des feuilles). Nous allons ainsi utiliser un capteur de O2 pour pouvoir observer les échanges gazeux de la plante. La capture se fait également dans le sol par les racines, lesquelles absorbent les polluants dissous. Si la pollution agit sur la taille, nous devrions observer une différence entre la taille du radis témoin et celle du radis pollué.
De plus, il devrait y avoir une nette différence entre les surfaces foliaires des plants témoins et pollués. Nous pourrons comparer ces surfaces grâce à un logiciel (type Mesurim, qui calcule la surface foliaire grâce à une photo avec une échelle). Si les polluants agissent sur la croissance, les pousses de radis soumis à la pollution auront moins de feuilles, mais surtout, leurs feuilles seront beaucoup plus petites.
influence polluants sur la végétation
Pour faire des mesures sur nos plantes, nous avons à notre disposition des instruments de mesures: les capteurs. Ceux-ci constituent une interface qui permettra à notre plante d'être “intelligente” puisqu'elle nous enverra des informations. Dans le cadre de l'ARE, nous devons construire nous mêmes les capteurs environnementaux (humidité, luminosité, CO2, O2). Ainsi, nous avons programmé ces capteurs grâce à Arduino et faire en sorte qu'ils affichent en continue leurs mesures. Il nous faudra donc stocker ces mesures pour pouvoir les analyser. Le dispositif que nous allons créer est relativement simple. Le capteur est connecté à l'Arduino grâce à un Shield et nous programmerons l'Arduino UNO pour recevoir les données des différents capteurs. Une fois les données reçues, elles seront affichées sur un écran LCD pour nous permettre de suivre les conditions expérimentales en direct mais aussi enregistrées dans une carte mémoire (micro SD) pour que nous puissions analyser plus précisément les variations du milieu de culture.
Voici des capteurs environnementaux qui permettront de faire des mesures:
- Capteur Température/Humidité :
La qualité de l'air dépend des particules et substances polluantes dans l'air, mais elle dépend également des conditions métérologiques, et notamment la température. En effet, la température agit sur la chimie des particules polluantes. La diminution de la température peut provoquer la formation d'une couche d'inversion qui peut dégrader la qualité de l'air.
Capteur Grove de température et d'humidité
- Capteur de O2 :
Le capteur d'Oxygène Grove est un capteur qui mesure la teneur en dioxygène de l'air.
- Capteur de microparticules :
Un capteur de microparticules permet de détecter les micro-poussières susceptibles d'avoir des effets néfastes sur la santé. Ce composant est constitué d'un laser émettant un rayon à travers d'une cuve contenant un échantillon d'air. En rencontrant une particule, le laser sera plus ou moins diffracté (angle et d'intensité différentes). C'est en captant ces rayons dérivés avec une photodiode qu'il sera possible de détecter la quantité de microparticules.
Les plantes: une fausse bonne solution pour limiter la pollution de l'air intérieur ?
Differential effects microparticles in agronomic and physiological parameters of oregano
CONCLUSION
Grâce à ses informations nous pouvons deviner la plupart des conséquences de la pollution sur nos radis :
- Une diminution du rendement - Une diminution de la surface foliaire (A vérifier grâce à un logiciel pouvant déterminer la surface foliaire type Mesurim ) - Des tâches partielles sur les feuilles : Suite à la poussière posée sur les feuilles empêchant les échanges de cette dernière. - Une tige avec une taille inférieur à la normale - Un bulbe plus petit
En résumé, un défaut de croissance global.