Les deux faces de l’ozone : quand est-il bénéfique et quand est-il nocif ?

2024-01-30 12:25:37

Pour Pedro Trechera Ruiz* oui Mar Gulis (CSIC)

L’ozone est un gaz incolore composé de trois atomes d’oxygène (O₃). Il possède un grand pouvoir oxydant, ce qui le rend utile pour désinfecter les surfaces ou les espaces intérieurs. Mais que se passe-t-il lorsque les êtres humains respirent cet oxydant ? Et que deviennent les plantes ?

Le « bon » ozone et le « mauvais » ozone

Dans la stratosphère (la couche de l’atmosphère située entre 10 et 50 km d’altitude), l’ozone est essentielde qui absorbe le rayonnement ultraviolet du soleil, que nous considérons généralement comme nocif. Grâce à cette couche d’ozone stratosphérique, la vie telle que nous la connaissons a pu évoluer en dehors des océans. Sans cette couche, la surface de la Terre serait dévastée par le rayonnement solaire. C’est ce qu’on appelle le « bon ozone ».

Le « mauvais ozone » est celui que l’on trouve dans le troposphère, la couche qui va de la surface jusqu’à 10 km de hauteur. Dans ce cas, l’ozone est formé à partir d’autres des gaz polluantsprincipalement des oxydes d’azote et des composés organiques volatils, qui proviennent en grande partie des activités humaines telles que la circulation routière et les émissions industrielles. Le rayonnement ultraviolet provoque des réactions de ces gaz avec l’oxygène, qui donnent naissance à l’ozone.

Ces réactions ont un impact positif certain, puisqu’elles éliminent ces gaz polluants. Cependant, ils génèrent de l’ozone troposphérique, ce qui a un impact négatif sur la santé humaine et celle des écosystèmes.

Selon la Agence européenne pour l’environnement, exposition à O₃ Cela peut causer des problèmes de santé, tels que de la toux, des difficultés respiratoires ou des lésions pulmonaires dues à l’oxydation. De plus, l’ozone rend les poumons plus sensibles aux infections respiratoires, peut aggraver les maladies pulmonaires, augmenter la fréquence des crises d’asthme et augmenter le risque de décès prématuré dû à une maladie cardiaque ou pulmonaire. Le dernier rapport de Qualité de l’air en Europe 2022 de l’Agence européenne pour l’environnement estime qu’en 2020, O niveaux de contamination₃ causé 29 000 décès prématurés dans l’Union européenne.

L’ozone en Espagne

La vitesse et le degré de formation de l’ozone augmentent considérablement avec l’augmentation du rayonnement solaire et des émissions de ses précurseurs. Pour lui Ses niveaux sont les plus élevés dans le sud de l’Europe et au printemps et en été.

Ces dernières années, grâce aux politiques environnementales, la concentration de polluants atmosphériques précurseurs de l’ozone a été réduite. Cependant, cela ne s’est pas traduit par une réduction proportionnelle de l’ozone, en raison de la complexité de sa génération (sa relation avec les précurseurs n’est pas linéaire) et du transport atmosphérique de ce composé sur de longues distances.

Moyenne annuelle de la concentration quotidienne maximale d’ozone dans les stations espagnoles de qualité de l’air entre 2017 et 2020. Adaptation des cartes du Plan Ozone / Base scientifique d’un plan national pour l’ozone, MITECO

En 2021, le 10 % de la population européenne a été exposée à des niveaux d’ozone supérieurs à la valeur cible pour la protection de la santé fixé par la législation européenne (120 µg/m³). Cependant, si l’on prend en compte la valeur guide recommandée par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), qui est de 100 µg/m³plus restrictive que celle de la norme européenne, alors 94 % de la population européenne respire des niveaux d’ozone supérieurs à ceux considérés comme sûrs.

Dans Espagne, 45% des stations de qualité de l’air dépassent le niveau d’exposition critique à la population, et seulement 39 % de ces stations sont situées en zone urbaine et périurbaine. Pourtant, en 2020 et 2021, pour la première fois, les valeurs objectives pour l’ozone n’ont pas été dépassées sur le littoral méditerranéen. Cela est probablement dû aux conditions météorologiques favorables et à la diminution drastique des polluants précurseurs liés à la pandémie, qui ont entraîné une réduction du trafic automobile et aéroportuaire et l’absence de navires de croisière.

Comment l’ozone affecte-t-il la végétation ?

Outre la santé humaine, l’ozone troposphérique peut endommager les cultures, les forêts et la végétation en général.

Ce gaz est absorbé par les plantes à travers les stomates, qui sont de petits pores dans les feuilles où se produisent les échanges gazeux. L’usine les ouvre pour absorber le dioxyde de carbone (CO₂) dont elle a besoin pour réaliser la photosynthèse, mais elle absorbe également d’autres molécules comme l’ozone.

Une fois l’ozone à l’intérieur de la plante, une série de réactions se produisent qui oxydent les cellules végétales elles-mêmes, ce qui altère leur fonctionnement. Pour éviter ces effets négatifs, les plantes disposent de systèmes de protection cellulaire antioxydants. Cependant, lorsque les niveaux d’ozone dépassent la capacité protectrice des cellules végétales, on observe une diminution de leur croissance et de leur productivité, ainsi qu’une accélération du vieillissement cellulaire.

En fin de compte, cela augmente la sensibilité de la plante à d’autres conditions telles que la sécheresse, les températures élevées ou les ravageurs. Il est même possible que les dommages causés par l’ozone puissent être observés visuellement sous forme de pigmentations caractéristiques sur les feuilles aux tons brunâtres ou rougeâtres.

Différentes feuilles affectées par l’ozone. Pigmentation brunâtre ou rougeâtre des feuilles de haricot (a) et de tomate (c) et nécrose plus avancée des feuilles de pastèque (b). / VILLAGE-MARM

De plus, les cultures peuvent souffrir d’une réduction de la production et/ou de la qualité de la récolte, et devenir plus sensibles aux attaques d’agents pathogènes. Dans la péninsule ibérique, les cultures les plus touchées sont celles de la zone méditerranéenne, en raison des fortes concentrations d’ozone et de la forte production agricole.

Des niveaux d’ozone élevés et prolongés peuvent réduire considérablement les récoltes. Lorsqu’une augmentation de 60 à 120 µg m se produit^-3 d’ozone, cette diminution est de 20 à 30 % dans les pois, les haricots verts, les patates douces, les oranges, les oignons, les navets et les prunes ; 10 à 19 % dans la laitue, les prunes, le blé, l’orge, le soja, la luzerne, la pastèque, les tomates, les olives et le maïs ; et entre 5 et 9 % dans le riz, les pommes de terre et les raisins. On estime que les pertes économiques mondiales causées par l’ozone en 2030 se situeront entre 15 et 30 milliards d’euros par an.

Les plantes comme biocapteurs de la pollution par l’ozone

Dans ce contexte de pollution, le projet européen RegarderPlante développe un nouvelle technologie pour surveiller diverses conditions atmosphériques, comme un excès d’ozone. Il s’agit d’un système bio-hybride intelligent basé sur des capteurs qui seront intégrés aux plantes pour détecter les conditions environnementales défavorables en fonction de la réponse précoce des plantes elles-mêmes. Capables de transmettre des données en direct, ces capteurs permettront une surveillance environnementale sur sitenotamment dans les zones urbaines, pour établir une relation entre la pollution et la santé humaine.

Biocapteurs installés dans des plants de tomates. /WatchPlant

Les résultats préliminaires du projet montrent qu’il existe une relation entre la réponse physiologique de plantes comme l’amandier, l’olivier, le citronnier ou l’oranger et la pollution atmosphérique. L’objectif est désormais de produire un capteur bio-hybride qui mesure des paramètres de la sève de ces plantes qui reflètent les niveaux de polluants tels que l’ozone (O₃). Les données collectées pourront être utilisées en complément des réseaux de surveillance de la qualité de l’air et par les citoyens eux-mêmes.

Plus d’informations sur WatchPlant : Twitter: @WatchplantP

*Pedro Trechera Ruiz Il est chercheur postdoctoral à Institut de diagnostic environnemental et d’études sur l’eau (IDAEA) du CSIC.

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