Emissions de COVB de la litière d'espèces végétales en milieu forestier tempéré

Emissions of BVOC from the litter of plant species in temperate forest ecosystem

• Auteur / Autrice : Justine Viros
• Direction : Catherine Fernandez, Elena Ormeño Lafuente
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Ecologie
• Date : Soutenance le 26/11/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen de la biodiversité et d’écologie marine et continentale (Marseille ; 2012-....) - Observatoire des Sciences de l’Univers - Institut Pythéas
• Jury : Président / Présidente : Anne Monod
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martine Hossaert-McKey, Benjamin Loubet, Laurence Galsomiès
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandrine Moja, Thomas Michel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Litière forestière

Air -- Qualité

Titanate de strontium

Aérosols organiques secondaires

Composés organiques volatils

Composés organiques volatils biogéniques

Écosystèmes

Écologie végétale

Écologie microbienne

Mots clés libres

Covb

Litière

Qualité de l’air

Décomposition

Température et humidité

Bvoc

Litter

Air quality

Decomposition

Temperature and humidity

Résumé

Les sources de Composés Organiques Volatils d’origine Biogénique (COVB) sont multiples (e.g. végétation terrestre, micro-organismes). Parmi les compartiments susceptibles d’émettre des COVB, la litière n’a été que très peu étudiée, contrairement à la canopée. Pourtant, les COVB une fois émis peuvent être à l’origine de la formation d’O3 et d’aérosols organiques secondaires (SOA) impactant directement les écosystèmes, le climat et la santé humaine. Or la litière s’accumule fortement en climat tempéré et sa présence tout au long de l’année en fait une source permanente. L’objectif de ce travail a été de caractériser les émissions de COVB de la litière et d’analyser les facteurs qui les influencent quantitativement et qualitativement. Pour cela, nous avons mené des prélèvements in vitro et in situ de COVB. Par ailleurs, l’échantillonnage des COVB a été effectué offline (GC-MS) mais également online (PTR-MS). Ce travail a permis de mettre en évidence que la litière de certaines espèces pouvait contribuer de façon importante aux émissions globales de COVB, notamment aux émissions d’α-pinène, de β-pinène, de limonène, de β-caryophyllène mais aussi de méthanol, d’acétone et d’acide acétique. Les émissions sont influencées par la présence de structures de stockage et la teneur en terpène des litières souvent dépendantes de l’espèce végétale liée. Elles sont également influencées par l’état de décomposition de la litière associé à une colonisation par les micro-organismes et enfin par les variations de température et d’humidité. Ces résultats soulignent l’importance de la litière des écosystèmes en climat tempéré dans les interactions biosphère – atmosphère via l’émission de COVB

There are multiple sources of Biogenic Volatile Organic Compounds (BVOC ; e.g. plants, microorganisms, algae). Among the compartments likely to emit BVOC, litter has not been much studied. However, the characterization of the different sources is necessary, as the emission of BVOC in the atmosphere can be at the origin of the formation of tropospheric ozone and secondary organic aerosols (SOA) and therefore directly impacts ecosystems, climate and health. Furthermore, litter is highly accumulated in temperate climates and its ubiquitous presence throughout the year could point it out as a constant source. The goal of this work was to characterize the litter BVOC emissions and to understand the factors that could influence these emissions quantitatively and qualitatively. For this purpose, we conducted in vitro and in situ measurements of BVOC. In addition, the sampling of BVOC was carried out both offline (GC-MS) and online (PTR-ToF-MS). This work has shown that the litter of certain species could contribute significantly to the global emissions of VOCs, in particular to the emissions of α-pinene, β-pinene, limonene, β-caryophyllene but also methanol, acetone and acetic acid. Emissions are influenced by the presence of storage structures and the terpene content of the litter dependent on the related plant species. They are also influenced by the state of decomposition of the litter associated with colonization by microorganisms and finally by variations in temperature and humidity. These results highlight the importance of litter from temperate climate ecosystems and the emissions of BVOC induced, in the global biosphere-atmosphere interactions