L'institut
L'Institut écocitoyen est une association dont les missions principales sont l'acquisition de connaissances scientifiques autour des questions sanitaires et environnementales, la transmission de ces savoirs et l’organisation d’actions de surveillance et de protection de l’environnement. Pour la première fois, citoyens, élus, industriels et scientifiques collaborent à un projet commun à l'échelle d'un territoire.
DENDROCHIMIE - Histoire contemporaine de l’environnement chimique du Golfe de Fos par une approche dendrochimique
Les arbres sont des témoins privilégiés de l'histoire environnementale d'un milieu. La croissance du tronc entraîne la formation d'un réseau concentrique de cernes distinctes, qui marquent nettement la saisonnalité et la croissance annuelle d’un arbre. Une datation est possible par simple inventaire des cernes. Les cernes correspondent aux tissus conducteurs (xylème et phloème) permettant la répartition des nutriments dans l'arbre. Ces tissus conducteurs séquestrent des éléments chimiques accumulés via la voie foliaire et racinaire. L'étude dendrochimique consiste tout d’abord à réaliser un carottage dans les troncs des arbres âgés. L'analyse de ces carottes permet de dater et d'identifier les anomalies de composition chimique. Cette étude a donc évalué, d'une part, l'exposition aux retombées atmosphériques de la commune de Fos-sur-Mer au cours du temps et, d'autre part, renseigné sur l'efficience des investissements destinés à réduire les émissions industrielles, urbaines et routières.
Points Clés
- - La dendrochimie permet d'étudier les variations spatiales et temporelles des polluants métalliques atmosphériques.
- - L'IECP a ainsi pu observer les teneurs en polluants métalliques dans des arbres âgés de 70 ans.
- - L'exposition à de nombreux polluants métalliques (aluminium, arsenic, cadmium, cobalt, cuivre, molybdène, zinc) à proximité de la zone industrielle a clairement été démontrée.
Protocole
L'étude s'est concentrée sur le Golfe de Fos avec la sélection de 3 parcelles :
- Parcelle 1 : située sur la commune de Fos-sur-Mer en zone urbanisée.
- Parcelle 2 : située dans la ZIP de Fos.
- Parcelle 3 : parcelle témoin éloignée à plus de 20 km de la ZIP de Fos, située sur la commune de Grans.
- Voir la carte des parcelles d'études
Les arbres échantillonnés sont des Pins d'Alep (Pinus halepensis) et des peupliers noirs (Populus nigra) âgés de près de 50 ans. Au sein de chaque parcelle, 12 arbres ont été échantillonnés, à raison d'une carotte par arbre, à l'aide d'une tarière Pressler de diamètre 10 mm. Des carottes de phytoscreening de 5 mm de diamètre sur les cernes les plus externes ont été faites pour chaque arbre. Un historique de chaque placette a également été réalisé. En parallèle, 5 échantillons de sols par arbre ont été prélevés pour déterminer la contamination du sol.
Des analyses ICP-MS ont été mises en œuvre sur les carottes de phytoscreening minéralisées à l’acide (HNO3 et H2O2) pour déterminer les gammes de concentrations pour les 22 éléments suivants : magnésium (Mg), aluminium (Al), phosphore (P), soufre (S), potassium (K), calcium (Ca), titane (Ti), vanadium (V), chrome (Cr), manganèse (Mn), fer (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), cuivre (Cu), zinc (Zn), arsenic (As), molybdène (Mo), cadmium (Cd), mercure (Hg), plomb (Pb), antimoine (Sb), silice (Si).
Les mêmes éléments ont été analysés sur les carottes de 10 mm, d’une part par ICP-MS après minéralisation à l’acide (HNO3 et H2O2, analyse destructive) et d’autre part par fluorescence à rayons X sur les carottes entières (analyse non destructive et plus rapide). Les analyses ont été réalisées par le Laboratoire CEREGE d'Aix-Marseille Université.
Collaborations avec le Labo Chrono environnement
Etude portée par l'Institut Ecocitoyen en collaboration avec une équipe de recherche de l’Université de Franche-Comté, référente dans ce domaine.
Focus technique
La dendrochimie est l’étude des composants chimiques présents dans les cernes des arbres. Le cerne est un tissu annuel séquestrant les composés auxquels l’arbre a été exposé au cours de l’année. La présence de ces composants et leurs concentrations dans les cernes reflètent les expositions racinaires et foliaires de l’arbre, et donc d’éventuelle contamination de l’air ou du sol au cour du temps pour ces composés. Elle s’applique notamment aux polluants métalliques et métalloïdes non biodégradables.
L’IECP utilise cette technique pour évaluer les variations temporelles de l’exposition atmosphérique du territoire, les données recueillies compléteront la biosurveillance par les lichens menée à l’Institut qui permet une étude des variations spatiales des contaminations atmosphériques à un instant donné.
Résultats
Au fil du temps
Les teneurs en métaux et métalloïdes dans les cernes des arbres mettent en évidence les variations historiques de la pollution de l'air. L'évolution de la concentration mesurée dans les cernes montre l'industrialisation croissante du Golfe de Fos et l’évolution des procédés industriels.
L'exposition est principalement marquée par le zinc, le cadmium et le mercure (notamment raffineries de pétrole, industrie chimique) entre 1975 et 1990 et par l’aluminium, l’arsenic, le chrome, le nickel, le vanadium et le fer (également aux activités sidérurgiques et métallurgiques) après les années 2000. Ainsi, l'évolution des activités et des procédés industriels au fil du temps ont été mis en évidence avec une réduction de la concentration des métaux les plus toxiques cadmium, plomb, mercure) au niveau atmosphérique.
Les zones riveraines de la ZIP de Fos sont donc impactées par les émissions industrielles et routières, notamment pour l’arsenic, le cadmium, le cobalt, le cuivre, le molybdène, le zinc et l’aluminium.
Le peuplier est un modèle plus pertinent que le pin pour les études dendrochimiques.
Publications
- 2019 : Evaluation of historical atmospheric pollution in an industrial area by dendrochemical approaches