Emissions de Composés Organiques Volatils au sein des
formations végétales méditerranéennes et relation avec
les potentialités d’inflammation
NIV
E
D E
EN
C
UMR 6116
Ministère de l’agriculturede l’alimentation
de la pêcheet des affaires ruralesDERF
Convention 61 45 80 03 / 02Durée 3 ans2003 - 2005
RAPPORT D’AVANCEMENT DES TRAVAUX. Juin 2005
Mesures réalisées
COVB des végétaux en serre
COVB des végétaux in situ
COVB dans l’atmosphère in
situ
1
2. 3.
4.
Chambre en téflon enfermant une branche
Tube pour piéger les COVB
MILIEU OUVERT MILIEU FERME
Facteurs potentiellement modifiant les COVB
COVB émis
1. Nature du sol
CalcaireSiliceux
In situ 2. Compétition
Intraspécifique Interspécifique
4. Stress hydrique3. Structure du milieu
Structure du milieu
COVB dans l’atmosphère
Milieu ouvert Milieu fermé
En serre In situ
En serre
En serre
In situ
Influence du sol : C. albidus, in situ
Cistus albidus intersol
0
2
4
6
Monoterpènes Sesquiterpènes Total
µgC
OV
.g-1M
S.h
-1
Monoterpènes de C. albidus plus importantes sur silice
Ceci se reproduit seulement sur les sols siliceux les plus pauvres, comme les sols déjà incendiés.
Cependant
Calcaire (3 sols) Silice (3 sols) 4 individus/espèce
Rosmarinus officinalis intersol
0
2
4
6
Monoterpènes Sesquiterpènes Total
µg
CO
V.h
-1.g
-1M
SLes émissions de R. officinalis sont supérieures sur sol calcaire.
Résultat peut-être influencé par
Compétition intraspécifique plus importante sur calcaire, car espèce calcicole.
EN CONCLUSION :
Seulement dans les sols siliceux les plus pauvres, Cistus albidus présente les émissions en monoterpènes les plus élevées
R. officinalis émet davantage dans tous les sols calcaires
Influence du sol : C. albidus
CEPENDANT :
Pas de résultats significatifs en serre pour aucune des deux espèces
En serre pour C. albidus : un seul composé (α-cadinène) supérieur sur silice
PEUT-ETRE
Influence de l’âge (individus de 3 ans)
En serre : sol siliceux très pauvre en azote (0,86 g.kg-1), mais le sol calcaire aussi pauvre en azote (3, 2 g.kg-1), donc faible différence dans la production de COVB
R. officinalis atteint d’une maladie fongique ce qui a peut-être modifié les résultats
Influence du sol : P. halepensis et Q. coccifera
Pinus halepensis in situ
0
2
4
6
Monoterpènes Sesquiterpènes Total
µgC
OV
.g-1M
S.h
-1
Pas d’influence significative ni in situ, ni en serre.
Mais
α-pinène (=50% du total des émissions) est significativement plus important sur calcaire.
Quercus coccifera en serre
0
1
2
3
monoterpènes sesquiterpènes total
µg C
OV
g-1M
S.h
-1
Emissions de monoterpènes plus importantes sur silice
Peut-être car
Espèce très rarement présente sur silice : stress induit car elle a été plantée « artificiellement sur silice ».
Peu d’intérêt pour le GIS
Compétition intraspécifique (en pot)
Toutes les espèces et sur n’importe quel sol, émettent plus quand elles se trouvent en compétition intraspécifique
Pas de résultats pour R. officinalis (maladie fongique)
D’autres études du LBEM, IMEP (2000) sur C. albidus et in situ, corroborent ces résultats.
Pinus halepensis
0
3
6
9
12
Isol
é
Com
pétit
ion
Isol
é
Com
pétit
ion
Calcaire Silice
µgC
OV
B.g
-1M
S.h
-1
Cistus albidus
0
3
6
9
12
Isol
é
Com
pétit
ion
Isol
é
Com
pétit
ion
Calcaire Silice
µgC
OV
B.g
-1M
S.h
-1
Quercus coccifera
0
3
6
9
12
Isol
é
Com
pétit
ion
Isol
é
Com
pétit
ion
Calcaire Silice
µgC
OV
.g-1M
S.h
-1
De plus, C. albidus apparaît comme l’espèce la plus émettrice (printemps), mais il émet principalement des sesquiterpènes
Monoterpènes Sesquiterpènes
Stress hydrique (en pot)
Plot of Fitted Model
Pot hydr moy
Es
moy
19 22 25 28 31 340
0,5
1
1,5
2
2,5
3
ψ moyen (bar)
Es = 1/ (-3,54+132,74/ ψ)
r*** = 0,89
Es
(µg
CO
V.g
-1 M
S.h
-1)
Pinus halepensis
Plot of Fitted Model
Pot hydr
Es
0 10 20 30 40 50 600
2
4
6
8
10
Rosmarinus officinalis
Es (µ
g C
OV
.g-1 M
S.h
-1) Es = exp (0,17 + 0,03 ψ)
r= 0,77*
ψ moyen (bar)
Plot of Fitted Model
pOT HYDR
Es
kerm
22 27 32 37 42 47 520
1
2
3
4
5
Quercus coccifera
Es
(µ
g C
OV
.g-1
MS
.h-1
)
Es = -9,86 + 3,50 ln ψr= 0,87***
ψ moyen (bar)
Globalement, pour toutes les espèces, plus le stress hydrique est important, plus les émissions augmentent
Chez C. albidus et R. officinalis le stress hydrique est plus sévère que pour P. halepensis et Q. coccifera
Chez C. albidus et R. officinalis quand le stress hydrique est trop important, les émissions tendent à diminuer
Stress hydrique (jusqu’à 10 jours sans arroser)
Plot of Fitted Model
Pot moyen
Es
moy
enne
s
20 30 40 50 60 70 800
2
4
6
8
ψ moyen (bar)
Cistus albidusE
s (
µg C
OV
.g-1 M
S.h
-1)
Es = exp (-0,16 + 0,02 ψ)r*** = 0,85
Impact de la structure du milieu sur les émissions de COVB (In situ, été)
sesquiterpènes
Résultats significatifs
monoterpenes : 95 % du total des emissions.~ 20 monoterpenes~ 15 sesquiterpenes
α-pinene est le composé émit
le plus important
e.g. P. halepensis: 45 % fermé
65 % ouvert
monoterpènes et émissions totales
R. officinalis : Milieu Fermé
P. halepensis : Milieu Ouvert
0
4
8
12
16
20
24
28
ouvert fermé ouvert fermé ouvert fermé ouvert fermé
Cistus albidus Rosmarinusofficinalis
Pinus halepensis Quercus coccifera
µg C
OV
. h-1. g
-1M
S
SesquiterpenesMonoterpenes
45 % du total des émisions
Et forte occupation du sol
40 % du total des émisions
Mais, faible occupation du sol
Impact de la structure du milieu sur les terpènes de l’atmosphère (In situ, été)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Littière Plante 4 m audesssus
desplantes
7 m audessus
desplantes
Littière Plante 4 m audesssus
desplantes
7 m audessus
desplantes
atmosphere ouverte atmosphere fermé
µg C
OV
. l-1
Sesquiterpenes
Monoterpenes
En milieu fermé les concentrations d’ α-pinène à niveau de la litière sont significativement supérieures
Pas de gradient altitudinal significatif
α-pinene, qui represente le 50 % des COVB dans l’atmosphère a un gradient :
Cependant
Atmosphère milieu ouvert Atmosphère milieu fermé
CEPENDANT : concentrations peut-être trop faibles pour créer un risque réel d’incendie
0
0,1
0,2
0,3
0,4
Litter Plant 4 m aboveground
10 m aboveground
Milieu ouvertMilieu fermé
µg. l
-1
Impact de la structure du milieu sur d’autres COVB de l’atmosphère (In situ, été)
0
6
12
18
24
Litière Plante 4 metres audessus des
végétaux
7 metres audessus des
végétaux
µg
CO
V.
l-1
2 composés inattendus : hexane et bicyclohexane, très légers et inflammables (CEREN)
Ces deux composés présentent un gradient en hauteur sur les deux milieux
Concentrations entre 100 et 1000 fois supérieures en milieu fermé
Les mêmes composés et dans les mêmes proportions ont été trouvés dans les végétaux
De plus
MILIEU OUVERT
MILIEU FERME
0
1000
2000
3000
4000
Litière Plante 4 metres audessus des
végétaux
7 metres audessus des
végétaux
µg
CO
V.
l-1
!
Conclusions générales
C. albidus Sols siliceux les plus pauvres
R. officinalis Sols calcaires
P. halepensis
Plus de monoterpènes
Plus d’émissions totales
α-pinène = 50% des émissions totales
Sols calcaires
Q. coccifera Sols siliceuxPlus de monoterpènes
Conclusions générales
Milieu ouvert où Q. coccifera est l’espèce prédominante
Milieu fermé sur calcaire où R. officinalis est l’espèce prédominante
Deux milieux avec potentiellement un fort risque
d’inflammabilité
D’autant plus que
Dans un milieu fermé, la teneur en eau de cette espèce était la plus faible et l’intensité de combustion la plus forte lors des prélèvements. (Données CEREN)
En conditions de stress hydrique important, ce risque serait encore plus important sur les deux milieux, mais spécialement pour Q. coccifera car il présente de fortes émissions même dans des conditions de sécheresse extrême
1. Emission plus importantes en compétition intraspécifique
Conclusions générales
C’est pourquoi on a aussi pris en compte la compétition interspécifiqe (données non encore traitées)
2. La composition des émissions peut changer selon la saison
Le potentiel d’inflammation varie pour une même espèce selon la saison
Nous ne connaissons pas encore si les émissions seraient supérieures dans des peuplements monospécifiques ou hétérogènes
Cependant
C. albidus Q. coccifera
Eté
Printemps
Monoterpènes Monoterpènes
Monoterpènes ~ sesquiterpènes
(En serre)
Sesquiterpènes
Conclusions généralesTerpènes : pas de gradient en milieu fermé
Terpènes : pas de différence de concentration entre les deux milieux.
Possibles « Nappes » de COVB non terpéniques et très inflammables en milieu fermé, qui atteignent de très fortes concentrations (jusqu’à 4mg/l)
Cependant
1. Proviennent ces deux composés réellement des végétaux?
2. Si ce sont des composés d’origine anthropique, pourquoi sont-ils jusqu’à 1000 fois inférieurs en milieu ouvert?
3. Sont-ils le résultat de la décomposition dans l’atmosphère des émissions naturellement émises par les végétaux?
Répétition des mesures été 2005 :
mesures en continu, sur trois journées par milieu
Hexane et bicyclohexane : gradient en hauteur en milieu fermé ( litière)
Hexane et bicyclohexane : entre 100 et 1000 fois plus en milieu fermé
4. Les mesures n’ont été effectuées que pendant 1 heure et sur une seule journée sur chaque milieu en été (2004)
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