L’agriculture joue un rôle majeur dans les émissions de polluants atmosphériques tels que les composés azotés, les composés organiques volatils (COV), le méthane, les pesticides et les particules primaires. Carole Bedos, Chargée de Recherche à l’Inra spécialisée dans la volatilisation des pesticides, explique que ces différents composés, une fois libérés dans l’air, peuvent interagir entre eux ainsi qu’avec les composés déjà présents dans l’atmosphère pour former des composés secondaires. Par exemple, les NOx et les COV sont des précurseurs de l’ozone, tandis que l’ammoniac et les acides sont des précurseurs des particules fines.
Bien que les flux de polluants agricoles puissent sembler faibles quantitativement, leurs émissions deviennent significatives et diffuses sur de vastes surfaces. Selon diverses sources, l’agriculture et la forêt contribuent à hauteur de 53 % du total des particules en suspension, dont 20 % des PM10, 9 % des PM2,5 et 6 % des PM1. De plus, elles sont responsables de 89 % des émissions de protoxyde d’azote (N2O), 76 % des émissions de méthane, 10 % des émissions d’oxydes d’azote (NOx), 50 % des émissions de COV biogènes et 97 % des émissions d’ammoniac présents dans l’air (dont 77 % sont dues à l’élevage). En outre, le secteur agricole utilise 91 % des pesticides.
Comment les particules sont-elles émises ?
Dans le domaine agricole, les particules primaires sont émises par les cultures et l’élevage, mais il existe peu de données sur ces émissions en France. Selon Carole Bedos, les particules primaires sont générées par diverses activités agricoles telles que la préparation du sol, la fertilisation, l’utilisation de produits phytosanitaires, et les récoltes. Les émissions de particules dans l’élevage peuvent se produire au niveau des bâtiments, du stockage des effluents, de l’épandage des effluents et lors du pâturage.
Chaque plante émet différents types de COV, mais il existe encore un manque de données concernant les émissions de COV par l’élevage, en particulier après l’apport de résidus organiques aux champs. Il est essentiel de mieux comprendre l’ensemble de ces phénomènes.
Quels mécanismes sont responsables des émissions d’azote ?
Lorsque l’azote ammoniacal entre en contact avec l’air, les équilibres physico-chimiques entre ses différentes formes dans le sol entraînent une volatilisation d’ammoniac dans l’atmosphère. Parallèlement, des processus biologiques tels que la nitrification (l’oxydation de l’ammonium en nitrate) et la dénitrification (réduction des nitrates en diazote) se produisent. Selon Sophie Génermont, Chargée de Recherche à l’Inra spécialisée dans les émissions d’ammoniac, ces étapes génèrent de l’oxyde nitrite (NO) et du protoxyde d’azote (N2O), qui sont tous deux des oxydes d’azote.
Les émissions d’ammoniac et d’oxydes d’azote sont des processus naturels qui ont été amplifiés par le développement de l’élevage industriel et l’utilisation d’engrais azotés industriels. Cependant, ces émissions dépendent du type de sol, des conditions météorologiques, du type d’engrais utilisé (minéral ou organique) et des pratiques agricoles telles que la quantité d’engrais appliquée, son application en profondeur ou à la surface du sol, ainsi que la présence de cultures capables d’absorber l’azote.
Quels effets sur la pollution de l’air par les particules ?
L’ammoniac est une substance basique qui réagit avec les composés acides présents dans l’atmosphère pour former des aérosols secondaires tels que le sulfate d’ammonium ((NH4)2SO4) ou le nitrate d’ammonium (NH4NO3). Lors des pics de pollution, les particules PM10 et PM2,5 sont principalement composées de ces aérosols inorganiques secondaires de nitrate d’ammonium et de sulfate d’ammonium, comme le montrent les mesures réalisées par le LSCE et l’INERIS. L’ammoniac peut également réagir avec les aérosols primaires déjà présents dans l’atmosphère.
Les liens entre l’ammoniac et les particules fines sont réels, mais difficiles à prévoir. Selon les chercheurs, il est nécessaire de mieux décrire spatio-temporellement les émissions d’ammoniac et de quantifier leur contribution à la formation d’aérosols secondaires pour améliorer la prévision de ces pics de pollution.
Quels sont les impacts sur la formation d’ozone en zone rurale ?
Les NOx et les COV sont des précurseurs de l’ozone troposphérique. Les réactions liées à la formation de l’ozone sont complexes, car elles impliquent tout un cycle de formation/destruction de l’ozone. Néanmoins, la concentration d’ozone dépend du ratio de concentration entre les NOx et les COV. Les concentrations en NOx sont généralement élevées en zone urbaine, mais la production d’ozone y est contrebalancée par sa destruction. En s’éloignant des zones urbaines, les concentrations en NOx diminuent tandis que les taux de COV peuvent être importants. Le passage de l’air d’un régime saturé en NOx à un régime limité en NOx s’accompagne d’une contribution locale des émissions de NOx provenant des sols. Les pics de concentration d’ozone se produisent principalement en zone rurale lors de journées ensoleillées et peu ventées.
Pour mieux modéliser la pollution de l’air, de nombreux défis restent à relever, notamment en raison de la multitude de facteurs impliqués, tels que les changements de pratiques agricoles, les changements d’utilisation des sols et le changement climatique.
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Par Matthieu Combe, journaliste scientifique
