Les neutrons détectent la pollution de l'air

Tradition contre pollution de l'air : dans la région de Ponte de Sor (comté de Portalegre, Portugal), le charbon est produit depuis des siècles par carbonisation du bois dans des meules de charbon. Mais la fabrication traditionnelle de charbon de bois n'est pas seulement source d'emplois, elle est aussi à l'origine d'une mauvaise qualité de l'air.

Les plaintes concernant l'odeur, les nuages de fumée en hiver, les rapports d'asthme et d'autres maladies des voies respiratoires ne sont pas rares, explique le chimiste Dr Nuno Canha de l'Instituto Superior Técnico de l'Université de Lisbonne. Cependant, aucune mesure officielle de la qualité de l'air n'a été effectuée jusqu'à présent.

Les lichens absorbent les polluants de l'air

En cherchant une méthode détournée pour mesurer la qualité de l'air, le Dr Nuno Canha est tombé sur l'analyse par activation gamma rapide (PGAA), rendue possible grâce aux neutrons du FRM II de Garching. Les neutrons y activent des traces de polluants qui sont ensuite détectables même à des concentrations infimes.

Pour son étude, le Dr Canha a collecté des lichens qui poussent sur les troncs d'oliviers dans la région des fours à charbon de bois. Les lichens sont une communauté de vie composée d'un champignon et d'une algue sans racines. "Comme ils absorbent tous leurs nutriments par l'air, ils sont un excellent indicateur de la qualité de l'air", explique Nuno Canha. Il a cueilli un lot au printemps, l'autre en automne, afin d'exclure les différences saisonnières.

Plus de stress à proximité des charbonnières

Un indicateur de l'exposition des lichens aux polluants atmosphériques est leur conductivité, car les fines membranes cellulaires se brisent en cas de pollution extrême, ce qui augmente la conductivité des lichens.

Nuno Canha a constaté qu'en automne, les lichens situés à proximité immédiate des fours de production de charbon présentaient une conductivité deux fois plus élevée que les lichens situés plus loin des fours. Au printemps, cette différence entre les différents sites n'était pas aussi évidente.

Le scientifique suppose que cela est dû à la période de pluie qui a précédé la cueillette des lichens au printemps et qui a fait baisser le niveau de stress des êtres vivants, alors qu'avant la cueillette en automne, il faisait plutôt sec.

Autres sources de pollution en automne et au printemps

En collaboration avec les scientifiques de la TUM, le Dr Zsolt Révay et le Dr Christian Stieghorst, Nuno Canha a utilisé l'analyse d'activation gamma rapide pour détecter 22 éléments dans les lichens.

La différence entre les concentrations de phosphore (P) et de soufre (S), éléments présents dans la fumée du bois brûlé, était particulièrement frappante en automne. Les lichens que Canha a collectés dans le voisinage direct des charbonniers contenaient en automne plus du double de P et les plus fortes concentrations de S, par rapport à tous les autres endroits.

"Cela correspond bien aux mesures de conductivité qui attestent également d'un stress plus élevé des lichens en automne, juste à côté des fours", explique Canha. En revanche, au printemps, ce sont surtout les lichens situés à proximité d'une zone habitée avec peu de trafic qui contenaient plus de soufre et de phosphore. Nuno Canha attribue cela aux gaz d'échappement des poêles à bois privés et aux influences météorologiques.

Nuno Canha espère que l'étude attirera davantage l'attention des autorités sur l'influence de la production traditionnelle de charbon sur la qualité de l'air. Par exemple, les filtres à air pourraient éliminer les polluants des gaz d'échappement.

Publication :

Nuno Canha, Ana Rita Justino, Catarina Galinha, Joana Lage, Christian Stieghorst, Zsolt Revay, Célia Alves, Susana Marta Almeida-
Caractérisation élémentaire de lichens natifs collectés dans une région affectée par la production traditionnelle de charbon de bois
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 325:293-302 (2020)
https://link.springer.com/article/10.1007/s10967-020-07224-3

Plus d'informations :

Ce travail a été financé par la Fundação para a Ciência e a Tecnologia portugaise.
Source de neutrons de recherche Heinz Maier-Leibnitz : https://www.frm2.tum.de

Centre Heinz Maier-Leibnitz : https://mlz-garching.de/pgaa/de

Técnico Lisboa : https://tecnico.ulisboa.pt/en/