# Intérêt de la biosurveillance végétale de la pollution atmosphérique pour les pays en émergence. Exemple de l'Algérie

## Interest of vegetal biomonitoring for air quality in emerging countries: Algeria example

M'Hamed MAATOUG(1), Mohamed AIT HAMMOU*, Mohamed SARMOUM*

### Résumé

La surveillance classique de la pollution atmosphérique obéit à des contraintes spécifiques qui demandent le déploiement de techniques élaborées et coûteuses. Ces contraintes ont conduit l'Algérie à privilégier l'utilisation d'organismes vivants dans lesquels les contaminants surveillés sont dosés : la biosurveillance. Le présent article présente les intérêts économique, politique, pédagogique et scientifique de l'usage de la biosurveillance, en s'appuyant sur des applications concrètes telles que l'usage de la bioindication lichénique dans la surveillance de dépérissement des forêts, ou encore l'étude de la pollution atmosphérique par les métaux lourds en milieu urbain. Le développement des programmes de biosurveillance demeure nécessaire pour compléter les outils de veille sanitaire. Ces outils de biosurveillance sont, en effet, devenus indispensables pour orienter la politique publique en matière de gestion des risques sur l'environnement.

### Mots-clés

Algérie. Biosurveillance. Pollution atmosphérique. Ozone. Métaux lourds.

### Abstract

Conventional monitoring of air pollution is subject to specific constraints that require the deployment of sophisticated and expensive techniques. These constraints have led Algeria to promote the use of living organisms in which the contaminants monitored are determined: biomonitoring. This paper presents the economic, political, educational and scientific use of biomonitoring based on practical applications such as: the use of lichen bioindication in monitoring forest decline, or the study of air pollution by heavy metals in urban areas. The development of biomonitoring programs is still needed to complete public health monitoring tools. These tools are biomonitoring, in fact, become essential to guide public policy on risk management on the environment.

### Keywords

Algeria. Biomonitoring. Air pollution. Ozon. Heavy metals.

<footnote>* Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie – Université Ibn Khaldoun, Tiaret – Algérie.</footnote>

<footnote n="1">1. Professeur au département des Sciences de la Nature et de la Vie – maatoug_m@mail.univ-tiaret.dz</footnote>
État actuel de pollution atmosphérique
et de son impact en Algérie

Dans la plupart des villes algériennes, les princi-
pales sources de pollution atmosphérique sont direc-
tement liées à la densité du trafic automobile, en
croissance constante avec des véhicules utilisant le
plus souvent des carburants non conformes aux
règles édictées en matière de protection de l'environ-
nement. Cette pollution affecte la plupart des grandes
agglomérations (Alger, Oran, Constantine et Annaba).
Les principaux réseaux physico-chimiques de mesure
et de surveillance de la qualité de l'air sont installés à
Alger. Dans certaines villes, telles que Annaba,
Arzew, Ghazaouet, l'air est avant tout pollué par les
industries dont les équipements de traitement des
gaz et fumées chargées de particules sont souvent
inexistantes.

En Algérie, selon le ministère de l'Environnement (2010), le secteur des transports occupe le premier rang en termes d'émissions des polluants atmosphériques avec 51 %, suivi de l'industrie avec 47,25 %.

Les polluants libérés dans l'atmosphère ont des
effets particulièrement néfastes et ont été reconnus
comme étant à l'origine de maladies respiratoires
chroniques et quelquefois sévères apparaissant chez
les populations.

Les données démographiques et épidémiolo-
giques actuellement disponibles permettent d'évaluer
l'importance de la morbidité respiratoire et son évolu-
tion prévisible. Selon des projections sur la situation
épidémiologique en Algérie en 2010 (ministère de
l'Environnement), il est prévu que chaque année, 10
à 12 millions d'Algériens auront à consulter un médecin
pour des maladies respiratoires liées à, ou aggravées
par la pollution atmosphérique. Selon les prévisions
sur 2010, environ 300 000 algériens seront atteints de
pneumonie et 700 000 d'asthme. Pour la bronchite
chronique, 250 000 algériens souffriront de cette
maladie, alors que pour le cancer bronchique primitif,
ils seront de l'ordre de 3 600.

L'effet de la pollution de l'air sur la santé publique est de loin le plus important par rapport aux effets sur les autres milieux « biologiques » en termes de dépense dans notre pays, soit 0,94 % du PIB. Il est également prouvé que le taux de mortalité dû à la dégradation de l'air est de l'ordre de 0,93 %. Malgré l'existence d'un début de dispositif antipollution, les autorités mettent en garde contre l'intensification certaine du trafic routier, car l'inexistence d'une régle- mentation stricte pour le contrôle fait craindre des émissions de volumes croissants de rejets de polluants gazeux. Cela au moment où dans d'autres pays ces mêmes polluants connaissent une réduction certaine. En effet, le développement industriel a contribué largement à la dégradation de la qualité de l'air, notamment aux environs des grandes concentra- tions industrielles telles qu'Annaba, Alger, Tlemcen, Arzew et Skikda.

Les mesures effectuées au niveau de ces stations situées à Alger concernent les oxydes d'azote, les hydrocarbures totaux, le monoxyde de carbone, les poussières en suspension, ainsi que les paramètres météorologiques (direction et force du vent, tempéra- ture et humidité). Les autres villes algériennes sont complètement dépourvues de capteurs de pollution, aussi bien globale que spécifique. En plus de leur coût d'installation assez onéreux, ces capteurs assez sophistiqués nécessitent des relevés en continu très contraignants et une attention particulière, telle que des réglages précis et réguliers.

La surveillance classique de la pollution atmosphérique obéit à des contraintes spécifiques qui demandent le déploiement de techniques élaborées et coûteuses. Ces contraintes ont conduit l'Algérie à privilégier l'utilisation d'organismes vivants dans lesquels les contaminants surveillés sont dosés : la biosurveillance.

La biosurveillance est définie comme l'utilisation
des réponses à tous les niveaux d'organisation biolo-
gique (moléculaire, biochimique, cellulaire, physiolo-
gique, tissulaire, morphologique, écologique) d'un
organisme ou d'un ensemble d'organismes pour
prévoir et/ou révéler une altération de l'environne-
ment et pour suivre l'évolution de celle-ci [Garrec et
Van Haluwyn, 2002]. Depuis le début des années
1990, une trentaine de pays européens ont mis en
place un réseau de biosurveillance des retombées
atmosphériques à l'aide des végétaux : lichens,
mousses, etc.

Intérêt scientifique de la biosurveillance
en Algérie

De nombreux laboratoires, en Algérie, s'occupent
de la détermination des substances chimiques nocives
pour les végétaux dans l'air des villes et des
complexes industriels ; ainsi, plusieurs chercheurs
ont démontré que les plantes et les animaux
sensibles peuvent être de véritables bio-indicateurs
de pollution. En particulier, cette technique de
« biosurveillance » utilise des organismes qui ont la
capacité de stocker les polluants dans leurs tissus,
les « bio-accumulateurs », suite à des mécanismes
de fixation et de transfert. Cette méthode s'est
imposée comme un complément intéressant des
techniques traditionnelles de mesures de la qualité
de l'air. L'identification de la pollution au sein d'orga-
nismes vivants sensibles permet également de
détecter la dégradation de la qualité de l'air avant que
celle-ci n'affecte sévèrement le biotope ou l'homme.

À partir des nombreux travaux scientifiques réalisés par des chercheurs algériens, l'utilisation de la bio-indication s'avère très utile dans les agglomérations urbaines connues pour avoir une forte pollution liée au trafic routier. C'est le cas notamment de la ville d'Alger qui compte environ trois millions d'habitants et plus de 600 000 véhicules [ONS, 2005]. L'approche
appliquée a, en particulier, consisté à doser les élé-
ments polluants *in situ*, notamment les métaux lourds
(Pb, Zn, Cu, Cd, etc.) dans les thalles du lichen
*Xanthoria parietina* prélevés dans différents sites de
quelques agglomérations algériennes [Smadi, 1993 ;
Rahali, 2003 ; Maatoug, 2010].

Les mesures d'ozone effectuées en Algérie
donnent des valeurs voisines des limites supérieures
des normes internationales, et une tendance à la
hausse de sa concentration s'explique principalement
par la croissance du trafic routier qui est à l'origine
des émissions des gaz précurseurs de ce polluant.

Plusieurs recherches réalisées au moyen de végétaux (arbres, feuilles de tabac) ont montré qu'en Algérie l'ozone constitue et constituera à l'avenir un danger potentiel et grave qui affectera aussi bien l'homme que l'ensemble des écosystèmes terrestres. Bien qu'il n'existe pas, à l'heure actuelle, de structure nationale pour l'étude et l'évaluation des impacts de l'ozone, à partir des résultats de recherche réalisés à l'étranger, on peut dire que l'Algérie est particulièrement vulnérable à l'ozone troposphérique du fait qu'elle jouit, de par sa situation géographique, d'un rayonnement solaire intense, moteur de la production de ce polluant.

Intérêt politique

L'Algérie a connu un développement, aussi bien
sur le plan urbain qu'industriel. Ce dernier s'est réper-
cuté négativement sur la qualité de l'air. Cependant,
au cours de ces dernières années, la pollution
atmosphérique due aux foyers fixes de combustion a
notablement diminué grâce à des mesures réglemen-
taires, à la politique énergétique, à l'extension des
réseaux collectifs de chauffage urbain et au déploie-
ment industriel.

En 2010, l'Algérie a lancé un programme national de recherche PNR, *vía* le ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche scientifique (direction générale de la recherche scientifique et du développement technologique). Ce programme souhaite renforcer des recherches sur les questions de vulnérabilité des systèmes « biologiques » par une approche sociale et économique. L'objectif principal est la réduction du coût de revient des transferts de technologies de lutte contre les pollutions, ainsi que la prise en charge de la gestion des effets sur les populations et les écosystèmes. Tout ceci afin de développer une politique nationale de l'environnement au sein des entreprises, et de développer leurs capacités d'observation, de prévision et d'investigation scientifique.

Parmi les thématiques lancées, lors de ces PNR,
on peut noter : la biosurveillance des écosystèmes,
la prévention des risques et la détection des agents
polluants, la réduction des tensions sur les ressources
naturelles et la limitation des atteintes à l'environne-

ment. L'objectif principal est d'utiliser ces résultats comme un outil d'aide à la décision en matière de politique de santé humaine.

Intérêt économique

La quantification de la pollution atmosphérique en Algérie est difficile à établir en raison de la quasi-absence de résultats de mesures directes des concentrations de polluants. Selon le ministère de l'Environnement, le nombre d'unités industrielles taxées (taxe de pollution) est passé de 1 530 en 2005 à plus de 2 000 unités durant le premier semestre 2006. La plupart de ces industries ne sont pas dotées d'une technologie permettant le contrôle de la pollution, et celles qui disposent d'un système de contrôle des émissions dans l'air ou de traitement des eaux ne maîtrisent pas ce type d'installations. Les méfaits les plus importants sont la pollution de l'air par le dioxyde de soufre, les particules, les oxydes d'azote. De plus, l'industrie produit des déchets dangereux qui prolifèrent et sont souvent stockés dans des dépôts de fortune et dans un état déplorable. Ces déchets ont été évalués en 1994 à environ 185 000 tonnes/an, et la même étude évalue à 344 000 tonnes les déchets dangereux et toxiques stockés, dont 90 % dans les wilayas d'Annaba et de Tlemcen.

Les rejets énormes d'oxyde de carbone par un
parc automobile croissant et composé de véhicules
âgés (80 % ont plus de dix ans) sont hors des normes
acceptées à l'échelle internationale.

L'utilisation des organismes sensibles comme bio-
indicateurs de pollution permettra de vérifier l'effica-
cité des efforts antipollution entrepris au niveau de la
qualité des véhicules importés en Algérie, ainsi que
l'apport positif pour la qualité de l'air du GPL (Gaz de
Pétrole Liquéfié) par rapport aux autres combustibles.
De même, les résultats des méthodes de biosur-
veillance pourront fournir aux industriels concernés,
des informations pour équiper leurs usines avec des
technologies et des systèmes de récupération et de
purification des rejets gazeux.

Intérêt pédagogique

L'utilisation des méthodes biologiques pour
contrôler la qualité de l'air, de par son intérêt pédago-
gique évident (visualisation de la pollution à partir des
nécroses foliaires, par exemple) pourra permettre la
sensibilisation du public aux problèmes de pollution
atmosphérique, mais aussi facilitera la formation de
cadres (masters, magisters, doctorats) et de techni-
ciens spécialisés. Le renforcement de ces capacités
de formation passe par l'existence de supports
techniques indispensables : laboratoires, équipements,
matériels, outils d'analyse, modèles de simulation,
documentation et mise à jour de l'information, mais
aussi par l'existence de mécanismes de dialogue, de
concertation et de coordination au niveau national
comme international.

Exemples d'utilisation de la biosurveillance
pour étudier la pollution atmosphérique
par les métaux lourds en milieu urbain

La pollution d'origine routière dans les villes est
sans doute l'une des préoccupations majeures des
autorités, tant par ses répercussions sur la santé
humaine, que par les pertes économiques qu'elle
engendre (oxydation des peintures des bâtiments,
par exemple). La mise en place d'un réseau de
capteurs physico-chimiques pour la surveillance des
teneurs en polluants atmosphériques est nécessaire
pour orienter les décideurs quant à l'organisation du
trafic routier pour diminuer les effets néfastes de ces
polluants.

Cependant, la mise en place de ce réseau
demande des moyens lourds (appareillages de détec-
tion, personnels qualifiés) et nécessite un suivi
permanent. Or ce dispositif n'est actuellement fonc-
tionnel que dans certaines villes d'Algérie (particuliè-
rement Alger). La biosurveillance paraît alors comme
une méthode alternative aux méthodes physico-
chimiques. Elle est à la fois rapide et peu coûteuse,
ce qui facilite la multiplication des points de sur-
veillance. Elle permet aussi de définir la nature et la
répartition spatio-temporelle des polluants présents
dans l'air et le sol ainsi que leur danger pour les êtres
vivants.

L'utilisation des lichens, par exemple, constitue un
outil simple, rapide et économique, comparativement
aux méthodes physico-chimiques classiques nécessi-
tant des manipulations de matériels onéreux. Elle
permet une « surveillance environnementale » à
proximité de sources fixes ponctuelles ou très éten-
dues (agglomérations), ainsi qu'une évaluation sur le
long terme des désordres écologiques causés par les
aérocontaminants sur la biodiversité et sur la densité
des « populations végétales ».

En Algérie, l'usage des lichens pour évaluer la
qualité de l'air demeure un domaine vierge, mis a part
les quelques études réalisées dans la région d'Alger
[Rahali, 2003], d'Annaba [Semadi, 1993] et de Tiaret
[Maatoug, 2007 et 2010]. Un suivi de ces études est
plus que nécessaire.

Dans les villes et au voisinage des grands axes de
circulation automobile, les feuilles des arbres sont de
véritables collecteurs de poussières et de métaux
lourds. Dans ce contexte, une quantification des
retombées métalliques en plomb, en zinc et en cuivre

d'origine routière a été réalisée dans la ville de
Tiaret*. L'utilisation des arbres pour estimer les retom-
bées métalliques d'origine routière en milieu urbain a
montré que les analyses des feuilles de platane et de
cyprès vert permettent d'avoir des informations sur
les émissions de trois métaux lourds (Pb, Zn, Cu) au
niveau de la ville de Tiaret [Maatoug, 2007].

Les résultats obtenus montrent aussi que les
feuilles de platane, qui sont lisses et larges, accumu-
lent plus fortement le zinc que le plomb. Compara-
tivement, les feuilles de cyprès accumulent plus le
plomb que le zinc. Par contre, le cuivre s'accumule
faiblement dans les échantillons foliaires des deux
essences.

Une autre étude, réalisée également par Maatoug
[2010], a concerné la cartographie de la pollution
atmosphérique par le plomb d'origine routière, ainsi
qu'une estimation des concentrations de ce polluant
dans la ville de Tiaret. Le plomb a été dosé sur
48 lichens de Xanthoria parietina, transplantés dans
différents sites localisés à proximité des axes routiers
dans et à l'extérieur de l'agglomération. Les valeurs
enregistrées pour le plomb dans les Xanthoria parie-
tina contaminés varient de 76,31 ± 19,02 ppm à
237,60 ± 7,02 ppm et dépassent les valeurs des
Xanthoria parietina témoins (28,35 ± 0,6 ppm).
L'ensemble des observations a permis de définir trois
classes de pollution et a fait l'objet d'une cartographie
des retombées plombiques d'origine routière. Au
niveau des classes 1 et 2 (fortes pollutions), nous
retrouvons les sites fermés localisés sur des terrains
avec des pentes relativement fortes et avec un trafic
routier très important (situation favorisant une forte
émission de gaz d'échappement par les véhicules).
C'est dans la classe 3 (faibles pollutions), et dans ses
sous-classes, qu'on trouve les sites les moins
pollués, mais toujours dépassant les valeurs des
témoins. Ces sites, à trafic routier faible, sont égale-
ment des sites assez ouverts favorisant la dispersion
de retombées atmosphériques. Cette carte permet
donc de répondre aux questions concernant le
problème de pollution atmosphérique dans cette ville :
sa localisation, ses niveaux, etc.

De son côté, Samadi [1993] a montré que le taux
moyen du plomb contenu dans les thalles de
Ramalina farinacea, transplantés et récoltés dans la
région d'Annaba à 5 m de la chaussée, est de l'ordre
de 60 ppm (µg/g) (transplantation pendant une durée
d'un mois). Il constate que Xanthoria pareitina accu-
mule beaucoup plus le plomb que Ramalina farina-
cea.

Ces résultats montrent ainsi la toxitolérance de
Xanthoria parietina pour le plomb, d'où l'intérêt d'utili-
sation de cette espèce dans le cas des transplanta-
tions lichéniques [Rahali, 2003].

<footnote>* La ville de Tiaret est située dans les hauts plateaux de l'Ouest algérien, à 300 km d'Alger et à une altitude de 1 000 m. Le climat est de type continental semi-aride. Sa population a été estimée à 167 000 habitants, avec un taux d'accroissement de 3,66 %, sur une période s'étalant de 1977 à 1998. La ville de Tiaret compte plus de 200 km de réseau routier urbain. Son parc automobile est constitué de 6 284 véhicules, tous types confondus, dont 11 % du parc des voitures sont neuves (Agence Nationale pour l'Aménagement de Territoires, ANAT, 2005).</footnote>
Application de la bio-indication lichénique
dans la surveillance de dépérissement
des forêts

Le dépérissement des forêts est un phénomène
complexe qui a commencé à prendre de l'ampleur
dans les années 70. Les hypothèses avancées ont
évoqué le rôle de la pollution atmosphérique dans
l'apparition de ce phénomène [Fuhrer, 1990]. L'effet
de la pollution atmosphérique est très tangible sur les
lichens corticoles en entraînant la disparition des
espèces sensibles ou une forte accumulation des pol-
luants chez les espèces toxitolérantes. En Algérie, ce
phénomène a touché le cèdre de l'Atlas depuis les
années 80 [Bentouati et Bariteau, 2006 ; Sarmoum,
2008]. Le rôle de la pollution atmosphérique dans le
déclenchement de ce fléau n'a pas été écarté. En
effet, le dosage de quelques éléments polluants
(SO₂, NO₃ et Pb) dans les thalles des lichens montre
des teneurs parfois très élevées et met en évidence
une pollution globale qui affecte les écosystèmes. Les
investigations futures doivent être portées sur l'étude
de la diversité lichénique en relation avec la distribu-
tion des éléments polluants dans les écosystèmes.

Perspectives

Les préoccupations liées à la santé et à l'environ-
nement vont croissantes dans un pays comme
l'Algérie. Le développement des programmes de bio-
surveillance demeure nécessaire pour compléter les
outils de veille sanitaire. Ces outils de biosurveillance
sont, en effet, devenus indispensables pour orienter
la politique publique en matière de gestion des
risques sur l'environnement. Or les études de bio-
surveillance sont encore trop ponctuelles et limitées
pour répondre à l'ensemble des besoins.

Les lichens et les arbres urbains peuvent consti-
tuer des réseaux de plantes bio-indicatrices de la

pollution atmosphérique, dont l'utilisation se révèle
être une méthode particulièrement simple, souple,
économique et performante pour établir dans
l'espace et dans le temps des cartographies de la
pollution. L'identification de la pollution au sein
d'organismes sensibles permet également de détecter
la dégradation de la qualité de l'air avant que celle-ci
n'affecte sévèrement le biotope ou l'homme.

Le développement industriel et socio-économique de l'Algérie n'a pas toujours tenu compte de son impact sur la qualité de l'environnement et sur la conservation des milieux et des ressources naturelles. Mais à partir des années 1990, cette lacune a été comblée par la définition et la mise en œuvre d'une politique de protection de l'environnement, et en particulier de lutte contre la pollution atmosphérique, visant notamment à :

* la création d'un réseau de biosurveillance de la qualité de l'air dans les villes,

* la création d'un réseau de recherche multidisciplinaire dans un contexte de développement durable,

* la détermination de l'impact de certains micro-polluants dont les concentrations dans l'atmosphère sont difficiles à quantifier directement,

* la sensibilisation du public à la pollution atmosphérique (à travers des cartes, de la publication d'indices de pollution, etc.),

* l'élaboration d'une stratégie de préservation vis-à-vis de la pollution atmosphérique dans les villes algériennes,

* l'échange d'expériences dans le domaine de la biosurveillance végétale de la pollution atmosphérique,

* l'élaboration d'un guide de sortie sur terrain au travers de mémoires de fin d'études et de la publication des résultats,

* la formation des chercheurs qualifiés (masters, magisters, doctorats).

Références

- Bentouati A., Bariteau M. Réflexion sur le dépérissement du cèdre de l'Atlas dans les Aurès (Algérie). *Forêt méditerranéenne*, Vol. XXVII, 2006 : 317-22.

- Ferretti M., Udisfi R., Barbolani E. 1993-mineral nutrients and trace metals in tree rings of Pinus sp. J. Anal. Chem. 347 : 467-70.

- Garrec J.-P., Van Haluwyn C. Biosurveillance végétale de la qualité de l'air. Concepts, méthodes et applications. Éditions Tec & Doc, Lavoisier, Paris 2002 : 118 p.

- Maatoug M., Medkour K., Ait Hammou M., Hellal B. Cartographie de la pollution atmosphérique par le plomb d'origine routière à l'aide de transplantation d'un lichen bio-accumulateur Xanthoria parietina dans la ville de Tiaret (Algérie). Pollution atmosphérique 2010 ; 205 : 93-101.

- Maatoug M. Détection de la pollution de l'air d'origine routière par certaines espèces végétales bio-accumulatrices de quelques métaux lourds (Pb, Zn, Cu). Pollution atmosphérique 2007 ; 196 : 385-94.
- Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement. Évaluation des besoins en matière de renforcement des capacités nécessaires à l'évaluation et la réduction des risques menaçant les éléments de la diversité biologique en Algérie. *Plan d'action et stratégie nationale sur la biodiversité. Projet ALG/97/G31. Rapport de synthèse*, TOME V, 2003 : 93 p.

- Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement. www.mate.gov.dz (consultation : 2010).

- Office National des Statistiques ONS (Algérie), 2005 : www.ons.dz (consultation : 2005).

- Rahali M. Étude de la pollution plombique dans la région d'Alger. Thèse de doctorat d'État. INA, Alger 2003 : 132 p.

- Sarmoum M. Impact du climat sur le dépérissement du cèdre de l'Atlas dans la cédrale de Theniet El Had. Approche dendroécologique. Mémoire de Magister, USTHB 2008 : 97 p.

- Semadi A. Deruelle S. Détection de la pollution plombique à l'aide de transplants lichéniques dans la région d'Annaba (Algérie). *Pollution atmosphérique* Octobre-Décembre 1993 : 86-101.

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