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représentative d'une récolte) par rapport à la récolte des vignes témoins, ils sont parvenus à la conclusion suivante : « On peut considérer que le pourcentage de perte exprimé en kilo-degré est égal à environ la moitié du pourcentage de surface foliaire détruite... En règle générale, ces bases peuvent être retenues pour toutes les atteintes sur le feuillage se produisant dans la période allant du début de la véraison à 15-20 jours avant complète maturation. Les accidents avant véraison, à moins de sinistre grave à la floraison, provoquent en général des pertes moitié moins graves. » Enfin, en ce qui
des pertes moitié moins graves. » Enfin, en ce qui concerne la vigne, nous n'avons trouvé aucune influence de la pollution atmosphérique par SO2 sur la nature du produit anticryptogame utilisé. Là encore, le bon état sanitaire de la culture conditionne absolument sa réponse aux accidents de pollution de l'air. Les prairies Les prairies constituent la culture qui est, de très loin, la plus gravement atteinte par le dioxyde de soufre atmosphérique. Le fait que tous les graminées et les légumineuses fourragères soient particulièrement sensibles à ce polluant, éclaire l'importance que prend cette culture dans l'estimation des dommages à l'agriculture.
que prend cette culture dans l'estimation des dommages à l'agriculture. Accident de pollution sur prairie artificielle Pour le spectateur du sinistre, les prairies blanchissent brutalement après le passage de la vague de pollution. Les limbes sont brûlés depuis l'extrémité jusqu'à un niveau variable selon l'intensité de la pollution. Pour l'agriculteur, la perte n'est pas la même selon le stade de végétation de l'herbe. En effet, un sinistre sur une graminée ou une légumineuse jeune n'affectera guère que les pointes, mais on constatera un effet de ralentissement de la pousse de l'herbe d'autant plus marqué que l'atteinte est plus précoce, donc
l'herbe d'autant plus marqué que l'atteinte est plus précoce, donc plus éloignée de la coupe. Ce retard de végétation, qui peut aller jusqu'à une quinzaine de jours, est souvent très grave selon qu'il se produit juste avant une période de sécheresse ou en début de saison avant la première coupe. Si l'herbe est pâturée, on constate des refus de la part des bêtes qui sont mises dans ces prairies avec en outre des diarrhées et selon certains, une perte importante de production de lait. Nous n'avons jamais pu évaluer correctement l'influence réelle de ces accidents de pollution sur le bétail.
l'influence réelle de ces accidents de pollution sur le bétail. En revanche, si l'herbe doit être fauchée, en dehors du retard de végétation pour une culture jeune, on ne constate pratiquement pas d'effet secondaire sur la valeur de la coupe consommée en foin. Si le sinistre survient au moment de la coupe normale, le fourrage récolté sera marqué, sa qualité ne sera peut-être pas ce qu'elle aurait dû être, mais le foin sera consommé par les bêtes à peu près de la même façon que s'il n'avait pas été pollué. En outre, ce sinistre n'aura pratiquement aucune influence sur les
En outre, ce sinistre n'aura pratiquement aucune influence sur les coupes futures. Consommé en vert, ce fourrage risque de produire les mêmes effets que l'herbe des pacages : refus, diarrhées, etc... Dans la région de Lacq notamment, le problème des prairies est très important. Aussi un essai fourrager de comportement d'un certain nombre de graminées et de légumineuses vis-à-vis du dioxyde de soufre a été réalisé pendant quatre années. Les conclusions font ressortir qu'une pollution accidentelle par SO2, même répétée un certain nombre de fois dans l'année, ne condamne pas systématiquement l'agriculture. Il existe toujours un certain nombre de plantes,
systématiquement l'agriculture. Il existe toujours un certain nombre de plantes, même parmi les plantes fourragères sensibles, dont la productivité reste intéressante dans les conditions de sol et de climat considérées, que l'agriculteur aura intérêt à continuer de cultiver malgré la pollution atmosphérique. Les céréales La culture des céréales peut, enfin, subir des accidents spectaculaires du fait de la présence du dioxyde de soufre dans l'air. Si tous les auteurs sont d'accord pour considérer qu'un sinistre survenant avant le tillage ou pendant la maturation des grains, est sans aucune répercussion sur la récolte, en revanche, on n'avait que peu de données
la récolte, en revanche, on n'avait que peu de données en ce qui concerne l'effet d'une pollution par SO2 pendant la période intermédiaire, de la montaison à la floraison. Aussi, avons-nous réalisé un essai de pollution artificielle sur une culture de blé située en zone non polluée, en reproduisant les atteintes foliaires avec l'intensité qu'elles présentent dans la réalité. Nous avons traité le blé à trois stades végétatifs différents (montaison, épiaison et floraison), avec trois taux de pollution croissants pour chaque stade, et enfin, un bloc a été traité successivement aux trois stades précités, ceci pour se placer dans les
aux trois stades précités, ceci pour se placer dans les conditions les plus défavorables. L'analyse statistique des résultats montre que : — aux stades montaison et épiaison, aucun effet significatif n'est ressenti à la récolte, ni sur le poids de 1 000 grains, ni sur le poids spécifique ; — au stade floraison, seule une pollution grave affecte le poids de 1 000 grains, le poids spécifique lui-même étant diminué d'une façon significative lors d'une très forte pollution ; — quant au cas bien improbable où la même parcelle de blé serait atteinte successivement aux trois stades étudiés, en présentant
blé serait atteinte successivement aux trois stades étudiés, en présentant chaque fois des nécroses d'intensité importante, son rendement en serait fortement affecté 30 à 40 % de grains en moins, et son poids spécifique serait diminué d'environ 15 à 20 %. Modes d'action du polluant Le soufre est indispensable aux plantes et se trouve dans de nombreux composés organiques biologiquement actifs. Le taux de soufre organique est sensiblement constant dans les feuilles des plantes selon Thomas et al. ; mais le taux de sulfate est, quant à lui, très variable sans qu'il puisse d'ailleurs modifier tellement la concentration en souvre
sans qu'il puisse d'ailleurs modifier tellement la concentration en souvre organique. Des expériences réalisées en 1944 par Thomas et al. ont montré une répartition finale identique dans la plante, que l'élément ait été absorbé par les racines sous forme de sulfates, ou bien par les feuilles à l'état de dioxyde de soufre. En ce qui concerne les modes d'action de SO2 diverses hypothèses ont été émises pour tenter d'expliquer le mécanisme de sa phytoxicité. Aucune n'est pleinement satisfaisante et n'a jamais pu être entièrement vérifiée. En revanche, il semble acquis que la phytotoxicité du dioxyde de soufre est principalement due
que la phytotoxicité du dioxyde de soufre est principalement due à ses propriétés oxydo-réductrices plutôt qu'à son acidité. Les connaissances acquises ces dernières années dans ce domaine d'étude peuvent se résumer ainsi : SO2 est absorbé par les feuilles végétales et il est en partie assimilé par elles. En effet, en pollution artificielle par SO2 les résultats montrent que cette absorption de polluant gazeux est sensiblement proportionnelle à la quantité de SO2 présente dans l'air. On constate également que cette absorption se traduit par une élévation momentanée de la teneur en soufre total des végétaux traités. On assiste ainsi à
en soufre total des végétaux traités. On assiste ainsi à la mise en évidence d'un phénomène de régulation de cette teneur en soufre total soit par élimination, soit par stockage du soufre absorbé dans les racines. Cette absorption est surtout importante à la lumière et très faible à l'obscurité, ce qui explique peut-être l'absence de phytotoxicité du polluant pendant la nuit. Il faut d'ailleurs rappeler à ce sujet l'hypothèse de Perez-Milan selon laquelle il existerait chez les plantes un équilibre sulfites-sulfates, cet équilibre se déplaçant vers la forme sulfites à la lumière et inversement à l'obscurité. Le soufre d'origine atmosphérique
la lumière et inversement à l'obscurité. Le soufre d'origine atmosphérique ainsi absorbé se retrouve dans tous les composés soufres de la plante (acides aminés, protéines et sulfates) aussi bien dans les feuilles que dans les tiges ou les racines. Ceci tend donc à prouver que selon les besoins de la plante polluée, le soufre absorbé sous forme de SO2 atmosphérique, se retrouve ou bien sous forme de réserve ou sous forme métabolisée. Ces résultats excluent donc l'hypothèse d'une phytotoxicité de SO2 à dose subnécrotique par action cumulative. D'autre part, nous avons découvert que les plantes, lorsqu'elles étaient soumises à une
avons découvert que les plantes, lorsqu'elles étaient soumises à une atmosphère contenant du dioxyde de soufre, l'absorbaient, en rejetaient une partie faible sous forme de SO2 (à la lumière ou à l'obscurité) mais surtout en réduisaient une partie également faible qu'elles réémettaient sous forme d'H2S (ceci à la lumière seulement). Cette émission de H2S, sans doute en rapport avec l'activité photosynthétique de la plante, ne se fait que par la face des feuilles contenant des stomates. Ceci ne signifie d'ailleurs pas que ce dégagement soit uniquement le fait de la fermeture ou de l'ouverture des stomates puisque les Solanées sont
fermeture ou de l'ouverture des stomates puisque les Solanées sont bien connues pour garder leurs stomates ouverts à l'obscurité où précisément ce dégagement n'a pas lieu. Rôle des stomates Les stomates, jouent de toutes façons, un rôle prépondérant dans l'absorption du SO2 atmosphérique. C'est vraisemblablement la voie de pénétration préférentielle dans les plantes : en effet, SO2 pénètre sans doute à l'intérieur de la feuille par la même voie que les composés gazeux nécessaires à la plante CO2, O2, H2O et les stomates représentent le principal moyen de communication pour les échanges gazeux. C'est donc à ce niveau qu'a lieu
les échanges gazeux. C'est donc à ce niveau qu'a lieu le premier contact entre la plante et le polluant. Nous avons observé les nécroses dues à SO2 et leur localisation; elles se situent généralement entre les nervures aux endroits qui correspondent à une abondance de stomates et par suite des échanges gazeux importants. Au cours de pollutions artificielles ou naturelles, on peut constater le rôle d'écran protecteur que jouent les feuilles entre elles. Les parties ombragées au cours de la pollution sont protégées et bien souvent, on remarque que la nécrose s'arrête à la limite de cette partie ombragée. Dans
nécrose s'arrête à la limite de cette partie ombragée. Dans de nombreux cas, les feuilles intermédiaires sont les plus sensibles à SO2 : or, on sait que les feuilles très jeunes et les feuilles âgées ont, à éclairement égal, des résistances stomatiques plus élevées que les feuilles adultes. D'autre part, en pollution artificielle comme en pollution naturelle à l'obscurité, l'absorption de SO2 est bien plus faible et la résistance plus grande des plantes est bien connue. Tous ces faits interviennent en faveur de l'hypothèse concernant un certain rôle de défense contre la pollution atmosphérique par SO2, joué par les stomates.
contre la pollution atmosphérique par SO2, joué par les stomates. Le mécanisme d'ouverture des stomates est un mécanisme physique dû à l'accroissement de la pression osmotique à l'intérieur des cellules stomatiques qui entraîne une augmentation de la turgescence et l'élargissement de l'ostiole. L'augmentation de la pression osmotique est la conséquence des réactions biochimiques pour lesquelles de nombreuses hypothèses ont été émises : aucune ne rend compte de façon satisfaisante de tous les faits observés. Il semble que plusieurs mécanismes entrent en jeu, influencés par des paramètres extérieurs et intérieurs. La lumière et la concentration en CO2 sont les principaux. La
lumière et la concentration en CO2 sont les principaux. La lumière peut intervenir en influençant la concentration en CO2 par le déclenchement de l'assimilation chlorophyllienne. L'expérience montre que les variations du pH dans les cellules stomatiques auraient une influence directe sur le degré d'ouverture des stomates : une diminution du pH entraînant une fermeture de l'ostiole. C'est le cas lorsque la concentration en CO2 dépasse un certain seuil dans l'atmosphère : au-delà de 300 ppm (v/v), les stomates réagissent par une fermeture (ce seuil dépend des espèces, voire des variétés). À l'inverse, une diminution de la concentration en CO2 entraîne
À l'inverse, une diminution de la concentration en CO2 entraîne une ouverture des stomates, et ceci même à l'obscurité. Il semble donc qu'au cours d'une pollution, par son caractère acide, le SO2 devrait diminuer le pH des cellules stomatiques et ainsi déclencher la fermeture des stomates. Les résultats des travaux effectués jusqu'à ce jour sont contradictoires. Le degré d'ouverture des stomates est exprimé par 7r qui caractérise la perméabilité globale de la feuille à l'hydrogène (P. Louguet). Nous avons appliqué différentes concentrations de SO2 et suivi les réactions de la plante par des mesures de diffusion de H2 à travers
plante par des mesures de diffusion de H2 à travers la feuille. Les figures 1, 2 et 3 représentent la fermeture des stomates lorsque l'atmosphère contient des concentrations décroissantes de SO2. La courbe en trait plein correspond à l'évolution de la feuille la veille de la pollution. La courbe en pointillé représente l'évolution de cette même feuille lorsqu'elle subit une pollution par SO2. Le début du traitement est indiqué par une flèche. Cette pollution est ensuite maintenue jusqu'à la fin de la journée. La figure 1 représente l'effet d'une atmosphère contenant 1 ppm de SO2 sur les stomates : il
contenant 1 ppm de SO2 sur les stomates : il s'agit d'une pollution souvent rencontrée dans le site de Lacq. En fin d'expérience, c'est-à-dire après 6 h d'exposition, la feuille traitée présente des nécroses aiguës généralisées. Pour la pollution avec 0,5 ppm (fig. 2) on observe le même fait mais les nécroses sont beaucoup plus faibles. La figure 3 représente une pollution avec 0,25 ppm de SO2. Il y a toujours un mouvement de fermeture mais beaucoup moins faible et cette fois, il n'apparaît pas de nécroses à la suite du traitement. La figure 4 montre la réouverture des stomates
du traitement. La figure 4 montre la réouverture des stomates après arrêt du traitement. Contrairement aux travaux de Mansfield et Majernik (sur Vicia Faba), nous avons toujours observé une fermeture des stomates. Si cette fermeture intervient dès le début de la pollution, elle est généralement lente. Sa vitesse est fonction de la teneur en SO2 de l'atmosphère et la fermeture n'est pas complète. Ainsi, pour une pollution de 1 ppm, il faut plus d'une heure pour obtenir un degré de fermeture important. Cette période est suffisante pour provoquer des nécroses. Dans le cas de pollution naturelle, cette période peut correspondre
Dans le cas de pollution naturelle, cette période peut correspondre au temps de la pollution, et les stomates seront efficacement fermés lorsque la vague de pollution sera passée. On sait que SO2 inhibe la photosynthèse et que les mouvements stomatiques sont intimement liés à la photosynthèse. On ne peut pas dire si la fermeture des stomates entraîne la réduction de la photosynthèse ou si l'inhibition de la photosynthèse a pour conséquence la fermeture des stomates. Nous nous sommes intéressés aux stomates parce qu'ils pourraient être un moyen de défense des végétaux contre les polluants. Turner, Rich Tomlison, dans une étude
végétaux contre les polluants. Turner, Rich Tomlison, dans une étude sur l'ozone, mettent en évidence une relation entre la résistance de cultivars d'une même espèce et le mécanisme stomatique. Les variétés résistantes à l'ozone ont une conductance stomatique faible. Ils soulignent la difficulté dans le choix entre des plantes à faible conductance stomatique, donc présentant une bonne résistance au polluant mais à faible rendement et des plantes ayant des rendements supérieurs mais sensibles à l'ozone. Il s'agit dans cette étude, d'ozone d'origine atmosphérique dont la présence est permanente dans la journée. Il n'en est pas de même pour SO2 :
journée. Il n'en est pas de même pour SO2 : là on observe une pollution accidentelle à des périodes bien déterminées et à des niveaux quelquefois élevés. Dans ce cas, il serait souhaitable d'obtenir des variétés à grande diffusion stomatique accompagnée d'un pouvoir de mobilité des stomates aussi grand que possible. Prenons l'exemple d'un sinistre dans la région de Lacq : les périodes de pollution pendant lesquelles on observe le maximum de dégâts se situent dans la matinée, en été, avec des conditions climatiques bien définies correspondant au maximum d'ouverture des stomates. À ce stade, on peut prévoir une réponse
des stomates. À ce stade, on peut prévoir une réponse en fonction de l'aptitude des stomates à se fermer. Étude de la fermeture des stomates sous l'action d'une atmosphère chargée en SO2, cette fermeture étant caractérisée par des mesures de diffusion d'hydrogène à travers la feuille. Les figures 1, 2 et 3 correspondent à des teneurs décroissantes de 1 à 0,25 ppm. La figure 4 montre la réouverture des stomates après l'arrêt d'un traitement par SO2 limité à 2 heures et demie. Sur chaque graphique le début du traitement est indiqué par une flèche. La courbe en trait plein correspond
indiqué par une flèche. La courbe en trait plein correspond à l'évolution de la feuille la veille de la pollution; la courbe en pointillé représente l'évolution de cette même feuille lorsqu'elle subit une pollution par SO2. Une plante qui aurait à cet instant la possibilité de fermer complètement ses stomates pendant la période de pollution n'aurait à assimiler que la partie de SO2 absorbée par la cuticule. La diminution de rendement due à cet abaissement de la photosynthèse apparente sera alors insignifiante puisqu'une fois la vague de SO2 passée, comme nous l'avons observé, les stomates s'ouvrent de nouveau. Dans le
nous l'avons observé, les stomates s'ouvrent de nouveau. Dans le cas de pollution de l'air permanente ou semi-permanente entraînant une fermeture partielle mais prolongée des stomates, existe-t-il un dépérissement mesurable des végétaux (ce qui correspondrait à l’ « invisible injury » des Anglo-Saxons) consécutif à un ralentissement de l’activité photosynthétique, et dans l'affirmative, ne pourrait-on pas rechercher des espèces végétales pour lesquelles le seuil de concentration de l’atmosphère en SO2 pour obtenir cette fermeture partielle des stomates serait plus élevé donc jamais atteint? Car, en réalité, cette fermeture des stomates se fait à partir d’un certain niveau de pollution par
se fait à partir d’un certain niveau de pollution par SO2 et il faudra donc définir un seuil pour chaque espèce végétale (voire pour chaque cultivar d’une même espèce) et le relier peut-être aux sensibilités relatives correspondantes. Conclusion Pour les végétaux, le dioxyde de soufre reste, en France du moins, le polluant de l'atmosphère le plus néfaste car le plus répandu. Beaucoup d’espèces y sont très sensibles et ce caractère ne facilite pas les recherches concernant le développement des espaces verts pour lutter contre la pollution atmosphérique. Si, en effet, les végétaux peuvent jouer un rôle pour améliorer la qualité
les végétaux peuvent jouer un rôle pour améliorer la qualité de l’environnement de l’homme, il ne faut pas exagérer leurs possibilités; les plantes absorbent une partie de la pollution de l'air, c’est certain, mais il ne faut pas trop espérer épurer l’atmosphère uniquement de cette façon-là. En revanche, les végétaux et les massifs boisés ont un rôle très important à jouer du point de vue physique sur la dispersion des polluants en modifiant la rugosité naturelle d’un site. C’est dans cette voie qu’il faudra surtout orienter les recherches et pour obtenir un résultat valable, il sera nécessaire, au préalable, de
obtenir un résultat valable, il sera nécessaire, au préalable, de trouver des végétaux résistants, donc de mieux connaître encore les modes d’action du polluant pour en déduire des critères de sélection possible. De très nombreuses années de recherche seront certainement indispensables pour espérer aboutir à un tel résultat. ANNÉE I SENSIBILITÉ RELATIVE AU DIOXYDE DE SOUFRE DE QUELQUES VÉGÉTAUX PARMI LES PLUS CONNUS Nota : Pour ne pas alourdir cette liste nous ne donnons que le nom courant sans distinguer les espèces. Très sensibles Sensibles Résistants Avoine Ail Abricotier Betterave Blé Bouleau Carotte Châtaignier Cerisier Cèdre Chou Chêne Endive Épicéa
Blé Bouleau Carotte Châtaignier Cerisier Cèdre Chou Chêne Endive Épicéa Chèvrefeuille Fougère Épinard Concombre Graminées fourragères Glaïeul Courgette Laitue Haricot Cyprès Légumineuses Iris Érable fourragères Mélèze Glycine Mourron blanc Oignon Hêtre Néflier Orge Hortensia Noisetier Persil Kaki Œillet de poète Peuplier Lilas Pin Pin Maïs Pissenlit Platane Melon Plantain Poireau Pêcher Poirier Pomme de terre Pourpier Pois Pommier Troène Pois de senteur Rose Prunier Tilleul Radis Tomate Saule Vigne Vigne vierge POLLUTION PAR LE SOUFFRE ET PAR SES DÉRIVÉS ET DÉGRADATION DES MATÉRIAUX Contribution de la pétrologie à l'étude de ces phénomènes par J.-P. RAGOT (1) L’auteur rappelle qu’en milieu
ces phénomènes par J.-P. RAGOT (1) L’auteur rappelle qu’en milieu urbain la dégradation des bâtiments peut être directement liée à la teneur en oxydes de soufre de l’atmosphère, laquelle résulte de l’emploi de charbon ou de fuels chargés en soufre. Le gypse (sulfate de calcium hydraté) est par sa force de cristallisation, responsable d’une part importante de la détérioration des roches en surface. L’auteur explique comment la pétrologie permet de mieux comprendre ces phénomènes et de mieux prévoir le comportement des matériaux dans une atmosphère polluée. L’accélération du processus de dégradation des matériaux de construction depuis l’utilisation de charbon plus
dégradation des matériaux de construction depuis l’utilisation de charbon plus ou moins pyriteux dans les foyers domestiques et dans les chaudières industrielles, est un phénomène constaté et décrit voici plusieurs décennies déjà [1, 2]. La combustion de fuels lourds, à teneur en soufre non négligeable, n’a fait qu’aggraver cette situation. Ainsi, la maladie de la pierre calcaire sévit-elle de façon particulièrement intense dans les quartiers situés à l’est de villes comme Paris et Bruxelles, en raison de la direction des vents dominants [3]. Un accroissement brutal des (1) Ingénieur géologue au Département Laboratoires du Service géologique national (B.R.G.M.), Orléans. dégradations
au Département Laboratoires du Service géologique national (B.R.G.M.), Orléans. dégradations de la cathédrale de Strasbourg s’observe depuis le début du siècle, phénomène qui est à rapprocher de l’augmentation de la teneur en ion sulfurique (SO4 ) dans les eaux de pluie [3]. Des recherches effectuées en Union Soviétique [4], ont mis en évidence une corrélation entre la pollution des monuments et la rose des vents dans de nombreuses agglomérations urbaines. Cette situation a contribué à développer l’approvisionnement en gaz naturel, à teneur en soufre très faible, des grandes villes de l’Union Soviétique. Dans les prochaines années, le gaz naturel représentera
l’Union Soviétique. Dans les prochaines années, le gaz naturel représentera 95 à 98 % des combustibles employés dans les villes de Moscou et de Leningrad. Pollution par le sol Les sols contiennent du soufre, soit sous forme de sulfates, soit lié à la matière organique [9, 10]. Les teneurs peuvent s'élever accidentellement au voisinage de chantiers, d'industries alimentaires, de décharges publiques, de sorties d'égout... De nombreux auteurs ont été amenés à mettre en évidence le rôle important joué par les bactéries dans la production d'acide sulfurique à partir des sulfures provenant de la réduction de sulfates disséminés dans le sol