Plan­tes et arbres aus­si influen­cent le cli­mat : ils émet­tent en gran­de quan­ti­té des gaz par­ti­cu­liers, les com­po­sés orga­ni­ques vola­tils.

Avez-vous déjà sen­ti cet­te odeur carac­té­ris­ti­que dans une forêt de pins, ou enco­re cel­le du thym dans le jar­din ? Ces par­fums pro­vien­nent des gaz qu’arbres et plan­tes rejet­tent dans l’air par leurs feuilles : les com­po­sés orga­ni­ques vola­tils (COV). Une abon­dan­te famil­le de molé­cu­les consti­tuées de car­bo­ne, d’oxygène et d’hydrogène pour l’essentiel, dont cer­tai­nes ont des pro­prié­tés odo­ran­tes. Ce cock­tail gazeux n’est pas négli­gea­ble : à l’échelle de la pla­nè­te, les plan­tes pro­dui­sent 90 % des COV pré­sents dans l’atmosphère, le res­te pro­ve­nant prin­ci­pa­le­ment des acti­vi­tés humai­nes.
Or les COV tien­nent une pla­ce par­ti­cu­liè­re dans le méca­nis­me du cli­mat. Ils agis­sent sur deux leviers cru­ciaux : les gaz à effet de ser­re et les aéro­sols. Ces der­niers, en fonc­tion de leur ori­gi­ne, contri­buent au réchauf­fe­ment ou, au contrai­re, au refroi­dis­se­ment des mas­ses d’air. Leur pré­sen­ce favo­ri­se aus­si la for­ma­tion des nua­ges.

Réac­tions en cas­ca­de
Quel rôle jouent alors les COV ? « Ils réagis­sent rapi­de­ment, en quel­ques minu­tes à quel­ques heu­res, avec les molé­cu­les oxy­dan­tes pré­sen­tes dans l’atmosphère (com­me OH le jour, l’ozone O3, et NO3 la nuit). Les réac­tions en cas­ca­de abou­tis­sent à la for­ma­tion d’eau et de dioxy­de de car­bo­ne, gaz à effet de ser­re bien connu », détaille Marion Bloc­quet, en cours de thè­se. Mais les molé­cu­les oxy­dan­tes réagis­sent aus­si avec les gaz à effet de ser­re, com­me le métha­ne, ce qui régu­le leur concen­tra­tion dans l’atmosphère. « À l’origine, on pen­sait que les COV d’origine végé­ta­le (dits bio­gé­ni­ques) dimi­nuaient le niveau des oxy­dants dans l’atmosphère en réagis­sant avec eux, et que, par consé­quent, les gaz à effet de ser­re dis­pa­rais­saient plus dif­fi­ci­le­ment. C’est plus com­plexe », com­plè­te le chi­mis­te Sébas­tien Dusan­ter.
Par réac­tion avec les oxy­dants, les COV for­ment aus­si de nou­vel­les molé­cu­les qui gagnent des ato­mes d’oxygène. Elles devien­nent moins vola­ti­les, au point de pas­ser de l’état gazeux à celui de par­ti­cu­les soli­des ou liqui­des, les fameux aéro­sols.

Pré­di­re la com­po­si­tion de l’air
Pour com­pren­dre la chi­mie des COV bio­gé­ni­ques et la décri­re, les cher­cheurs mènent des expé­rien­ces en labo­ra­toi­re. Les résul­tats sont ensui­te confron­tés avec les mesu­res en condi­tions réel­les. « Les aller-retours entre le labo et le ter­rain per­met­tent d’améliorer les modè­les atmo­sphé­ri­ques. Notre but est de pou­voir pré­di­re l’évolution de la com­po­si­tion chi­mi­que de l’air sous l’effet du chan­ge­ment cli­ma­ti­que », pré­ci­se Sébas­tien. Avec deux phé­no­mè­nes à pren­dre en comp­te. D’abord, plus la tem­pé­ra­tu­re aug­men­te, plus les végé­taux pro­dui­sent de COV. Ensui­te, le chan­ge­ment cli­ma­ti­que va rema­nier la répar­ti­tion géo­gra­phi­que des arbres et des plan­tes. Et com­me les espè­ces végé­ta­les ne pro­dui­sent pas tou­tes les mêmes COV, les rejets de COV bio­gé­ni­ques vont eux aus­si évo­luer. Et modi­fie­ront, à leur tour, le cli­mat.

 

© LISA/CNRS/UPEC/UPD, photo : J.-F. Doussin Du labo­ra­toi­re… À l’intérieur d’une cham­bre de simu­la­tion atmo­sphé­ri­que (ici la cham­bre CESAM), les cher­cheurs pla­cent le COV bio­gé­ni­que à étu­dier en pré­sen­ce d’oxydants. Ils obser­vent les réac­tions chi­mi­ques afin de les décri­re dans les modè­les infor­ma­ti­ques.
© francois.dulac@cea.fr
…aux rele­vés sur le ter­rain. Les mesu­res en condi­tions réel­les per­met­tent de véri­fier que les modè­les uti­li­sés pour com­pren­dre et pré­di­re l’évolution de l’atmosphère sont jus­tes. Ici, on relè­ve les rejets d’isoprène, COV émis par le chê­ne blanc, dans le cadre du pro­jet CANOPEE (pro­gram­me MISTRALS/ hAr­MEx), à l’observatoire de Haute-Provence.

 

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Les COV émis par les acti­vi­tés humai­nes, et leur impact

 

Marion Blocquet
Marion Bloc­quet
“Après son bac S au lycée des Flan­dres (Haze­brou­ck), Marion a sui­vi des étu­des de chi­mie à l’université de Lil­le. Lors d’un sta­ge en Irlan­de, elle décou­vre la recher­che fon­da­men­ta­le et déci­de de s’y consa­crer. La thè­se qu’elle pré­pa­re au sein du labo de physico-chimie des pro­ces­sus de com­bus­tion et de l’atmosphère (PC2A, CNRS/université de Lil­le) por­te sur les méca­nis­mes d’oxydation.”
Sébastien Dusanter
Sébas­tien Dusan­ter
“Le jeu­ne Picard aimait démon­ter les jouets qu’il rece­vait à Noël. Pour sa thè­se en 2002, il construi­sit deux appa­reils, le pre­mier pour mesu­rer la concen­tra­tion de com­po­sés orga­ni­ques vola­tils dans l’atmosphère, le deuxiè­me pour étu­dier des réac­tions chi­mi­ques. Depuis 2011, Sébas­tien est enseignant-chercheur au dépar­te­ment scien­ces de l’atmosphère et génie de l’environnement à Mines Douai, où il conçoit de nou­veaux appa­reils de mesu­re.”
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