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RÉSUMÉ
La surveillance de la qualité de l'air, comme celle de l'eau, est généralement assurée par des réseaux de capteurs physico-chimiques donnant des valeurs numériques. Mais ces mesures directes ont des limites liées entre autres au fait qu'il n'est pas possible d'associer facilement ces valeurs à des effets toxiques ou à des nuisances spécifiques qui se manifesteraient sur des êtres vivants. Une alternative consiste alors à avoir recours à des méthodes basées directement sur l'observation et l'étude des réactions d'organismes vivants exposés aux épisodes de pollution.
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Jean-Pierre GARREC : Laboratoire Pollution atmosphérique INRA – Centre de recherche de Nancy
INTRODUCTION
La surveillance de la qualité de l'air, comme celle de l'eau, est généralement assurée par des réseaux de capteurs physico-chimiques donnant des valeurs numériques. Mais ces mesures directes d'éléments inorganiques comme organiques se heurtent rapidement :
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à la faible représentativité de l'échantillon ;
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à des difficultés analytiques en raison de la présence fréquente de faibles teneurs ;
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aux coûts et à la maintenance des appareils de mesure physico-chimiques, comme aux coûts unitaires des analyses, parfois élevés ;
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au fait qu'il n'est pas possible d'associer facilement ces valeurs à des effets toxiques ou à des nuisances spécifiques qui se manifesteraient sur des êtres vivants.
Une alternative consiste alors à avoir recours à des techniques intégratives de mesure capables d'apprécier la contamination du milieu, c'est-à-dire à des méthodes basées directement sur l'observation et l'étude des réactions d'organismes vivants exposés aux épisodes de pollution.
On parle dans ce cas de méthodes de bioindication ou, plus précisément, de biosurveillance. La biosurveillance est définie d'une façon générale comme étant : « l'utilisation des réponses à tous les niveaux d'organisation biologique (moléculaire, biochimique, cellulaire, physiologique, tissulaire, morphologique, écologique) d'un organisme ou d'un ensemble d'organismes pour prévoir et/ou révéler une altération de l'environnement et pour en suivre l'évolution ».
Il est vite apparu que l'utilisation d'organismes vivants en biosurveillance de l'air comme de l'eau offrait de nombreux avantages, comme ceux :
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de bioconcentrer fortement les contaminants inorganiques comme organiques et de fournir une information intégrée dans le temps (détection des polluants très peu concentrés ou fugaces) ;
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de prendre en compte la situation réelle de la pollution atmosphérique ou aquatique, c'est-à-dire d'accumuler sans distinction l'ensemble des polluants présents ;
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de donner des informations sur la contamination reçue par les organismes vivants dans des conditions naturelles (biodisponibilité des polluants, risques sanitaires potentiels, contamination des chaînes alimentaires) ;
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de détecter des pollutions nouvelles ou accidentelles non prises en compte par les systèmes de contrôle classiques ;
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d'avoir, en tant que matériel biologique, un fort impact psychologique pour sensibiliser les populations aux problèmes de la qualité de l'air ou de l'eau.
Si l'on ajoute l'approche simple et rapide de ces méthodes originales, celles-ci, en fournissant des informations supplémentaires sur les risques biologiques, apparaissent maintenant comme des méthodes complémentaires et incontournables des méthodes physico-chimiques de surveillance de l'air comme de l'eau.
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Utilisation originale pour la sensibilisation du public
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5. Situation actuelle de la biosurveillance
Il est intéressant de constater que, en Europe, en dehors d'accidents ou de zones polluées particulières, les niveaux de pollution des milieux aériens comme aquatiques sont maintenant relativement faibles. Il en résulte que l'utilisation des végétaux bioindicateurs devient de plus en plus problématique. En effet, dans le cas de faibles pollutions, on constate que les perturbations physiologiques induites par les polluants (en particulier au niveau du stress oxydatif) sont du même ordre de grandeur que celles induites par l'environnement (alternance jour-nuit, par exemple) ou par la variabilité génétique.
Cependant, dans les milieux aériens, il existe encore en Europe des niveaux de quelques polluants suffisamment élevées pour être étudiés au moyen de végétaux bioindicateurs. Ces polluants particuliers sont essentiellement l'ozone O3 , les oxydes d'azote NOx et l'anhydride sulfureux SO2 ; ils proviennent majoritairement des transports pour O3 et NOx et de la pétrochimie pour SO2 .
Au niveau des végétaux bioaccumulateurs, un problème identique se pose pour l'analyse d'éléments minéraux issus de l'accumulation de polluants peu concentrés. En effet l'accumulation de ces éléments dans les végétaux est du même ordre de grandeur que les fluctuations naturelles des mêmes éléments liés au métabolisme. Dans ce cas, une première solution consiste à utiliser, de préférence, des lichens et des mousses en tant qu'organismes bioaccumulateurs. En effet, dans ces organismes sans racines et faiblement liés à leurs substrats, les teneurs en éléments minéraux sont généralement basses et les faibles accumulations de polluants sont alors facilement détectables. Une deuxième solution consiste à n'analyser, lorsque cela est possible, que les polluants présents dans les dépôts foliaires, cela permettant alors de s'affranchir des fluctuations liées au métabolisme.
Tout cela entraîne qu'actuellement, face à cette situation de faibles niveaux de pollution, les végétaux bioaccumulateurs sont de plus en plus utilisés, que ce soit dans les milieux aériens comme dans les milieux aqueux. Cette utilisation préférentielle est également facilitée par le fait que les techniques d'analyses physico-chimiques dans les matrices biologiques sont de plus en plus performantes.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GARREC (J.P.), C. VAN HALUWYN (C.) - Biosurveillance végétale de la qualité de l'air. Concepts, méthodes et applications. - Éditions Tec et Doc Lavoisier, Paris, 118 p (2002).
-
(2) - LAGADIC (L.), CAQUET (Th.), AMIARD (J.C.), RAMADE (F.) - Les biomarqueurs en écotoxicologie. - Collection d'Écologie, éditions Masson, Paris, 432 p (1997).
-
(3) - LAGADIC (L.), CAQUET (Th.), AMIARD (J.C.), RAMADE (F.) - Utilisation de biomarqueurs pour la surveillance de la qualité de l'environnement. - Éditions Tec & Doc Lavoisier, Paris, 316 p (1998).
-
(4) - YUNUS (M.), IQBAL (M.) - Plant response to air pollution. - John Wiley and Sons, Chichester, 545 p (1996).
-
(5) - DE TEMMERMAN (L.), BELL (J.N.B.), GARREC (J.P.), KLUMPP (A.), KRAUSE (G.H.M.), TONNEIJCK (A.E.G.) - Biomonitoring of air pollutants with plants – Considerations for the future. - Dans : “Urban air pollution, bioindication and environmental awareness”. Éds. A. Klumpp, W. Ansel, G. Klumpp, Cuvillier Verlag, Göttingen, p. 337-373 (2004).
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ANNEXES
1 Réglementation – Normalisation
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En milieu aérien
Le tableau 1 présente les principales directives de biosurveillance rectifiées depuis plusieurs années, en particulier par la VDI (Allemagne)
En France, partant du constat que rien d'équivalent n'existait, et sous l'impulsion de chercheurs spécialisés dans ce domaine, un groupe de rédaction des normes françaises (AFNOR) sur le thème de la biosurveillance de la qualité de l'air a été constitué en 2005. L'effort de ce groupe porte actuellement sur l'élaboration pour 2008 (?) des quatre normes de biosurveillance végétale du milieu aérien suivantes :
NF X 43-900 relative à la biosurveillance de l'ozone troposphérique au moyen des tabacs (variétés Bel W3 et Bel B).
NF X 43-901 relative à la biosurveillance des métaux lourds au moyen du ray-grass.
NF X 43-902 relative à la biosurveillance de la qualité de l'air par les bryophytes.
NF X 43-903 relatif à la biosurveillance de la qualité de l'air par les lichens épiphytiques – détermination d'un indice biologique de lichens épiphytiques.
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