Émissions de composés organiques volatils biogéniques par les écosystèmesgérés - Nouvelles références sur grandes cultures et forêts françaises et effets des pratiques agricoles

Rapport Expertises ADEMEVolatile organic compounds (VOCs) are essential compounds for atmospheric chemistry that contributeto the production of pollutants that are harmful to human health and the environment: ozone (O3) andsecondary organic aerosols (SOA). The fluxes of most VOCs, 90 % of which are biogenic (BVOCs), arenot fully quantified. Managed ecosystems, which represent about 50 % of the land area in Europe, arethe largest potential VOC source. Today, it is estimated that forests account for 55 % of the total,agricultural cover 27 %, and grasslands, wetlands and shrubs for 18 % (Karl, 2009). Furthermore, theseestimates do not adequately take into account the effects of agricultural practices due to a lack of reliabledata, especially regarding manure spreading, decomposition of litter and crop residues, pesticideapplication.In this project COV3ER, we have acquired new VOC fluxes references by a direct method on maize,wheat and rapeseed and on holm oak forest. Within this project we developed a direct method formeasuring VOC fluxes by Eddy Covariance (EC) and validated the ambient measurement of VOC bydirectly measuring the reactivity of these VOCs with the OH radical.Ecosystem-scale measurements have confirmed that BVOC emissions from crops are lower than inforests and that they are dominated by methanol, which accounted for between 55 % and 85 % of theBVOC fluxes in these Dimethyl sulphide (DMS) fluxes were also measured flows at the ecosystem level.OH reactivity measurements generally showed lower reactivity than in ecosystems with high terpenoidesemissions, although the measured OH reactivity showed peaks of up to 80 s-1. However, a comparisonof the calculated reactivity with the measured reactivity shows that about 50 % of the reactivity is notexplained by known compounds. This project also highlighted that there are different chemotypes of oak.We indeed observed a "myrcene" type, an « --pinene – sabinene » type, and a « limonene – ocimene »type.Finally, measurements of VOC emissions from organic waste products and litter have highlighted a largenumber of emitted compounds, including more reactive terpenoid compounds present in urban waste butnot in slurry.This project COV3ER provides new results and databases especially for rapeseed, for whichBVOC emissions had not previously been reported.Les composés organiques volatils (COV) constituent un élément essentiel de la chimie de l’atmosphèrequi participe à la production de polluants dangereux pour la santé humaine et l’environnement tels quel’ozone (O3) et les aérosols organiques secondaires (SOA). Les flux de la plupart des COV, dont 90 %sont d’origine biologique (COVB), ne sont pas quantifiés de façon exhaustive. Les écosystèmes gérés,qui représentent environ 50 % des surfaces terrestres en Europe, constituent le potentiel le plus importantd’émissions de COVB. On estime aujourd’hui à 55 % la part des forêts, 27 % celle des couverts agricoles,et 18 % les prairies, zones humides et arbustes (Karl, 2009). Ces estimations ne tiennent pas compte defaçon satisfaisante des effets des pratiques agricoles par manque de données fiables concernant lesépandages de lisiers, la décomposition des litières et les résidus de cultures ou encore l’application depesticides.De nouvelles références de flux des COVB ont été acquises pour le maïs, le blé et le colza et sur forêtde chêne vert. Le projet COV3ER a permis de mettre au point une méthode directe de mesure des fluxde COVB par « Eddy Covariance (EC) » et de valider la mesure ambiante de COVB par une mesuredirecte de la réactivité de ces COVB avec le radical OH.Ces mesures ont confirmé à l’échelle de l’écosystème que les émissions de COVB des couverts agricolessont plus faibles par comparaison aux émissions de COVB en forêt et qu’elles sont dominées par leméthanol qui représente entre 55 % et 85 % des flux agricoles de COVB. À noter que des flux de sulfurede diméthyle (DMS) à l’échelle de l’écosystème ont également été mesurés pour les cultures étudiéesmaïs, blé et colza. Les mesures de réactivité OH sur ces types de cultures montrent dans l’ensemble uneréactivité plus faible comparé aux mesures OH réalisées dans des écosystèmes fortement émetteurs demonoterpènes (par le chêne vert « Quercus ilex ») ou d’isoprène (par du buis en sous-bois) tel qu’observéen milieu forestier de chêne vert à Puéchabon. La réactivité OH mesurée présente tout de même despics allant jusqu’à 80 s-1. Néanmoins, la comparaison des réactivités calculées avec celles mesuréesmontre que 50 % environ de la réactivité n’est pas expliqué par les composés connus. Par ailleurs, leprojet COV3ER a mis en évidence des chémotypes différents pour le chêne vert avec des profilsd’émissions observés de type « myrcène », de type « -b-pinène-sabinène » et de type « limonène –ocimène ».Enfin, d’après des résultats obtenus au laboratoire, une grande diversité de composés organiques volatils(COVB) sont émis par les lisiers (produits résiduaires organiques PRO et litières), tandis que les déchetsverts urbains émettent surtout des composés terpénoides plus réactifs.Ces travaux de recherche sont novateurs pour certains couverts comme le colza dont les émissions deCOVB n’avaient pas été mesurées jusqu’alors