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Implantation de végétation en ville : quels sont les...
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Implantation de végétation en ville : quels sont les enjeux pour l’environnement, la santé
et les pistes d’actions ?
Marie-Amelie CUNY, Leslie VERROUGSTRAETE, Marine BROCVIELLE, Damien CUNY
Congrès Paysage Urbanisme et Santé Rennes – 26 novembre 2014
La ville : un espace majoritairement artificialisé
Concentration d’activites, de bâtiments et d’axes routiers Étroitesse des rues et hauteur des bâtiments Limitation de la diffusion des polluants Nombreuses surfaces imperméables, à faible albédo Souvent peu de place pour la végétation Accumulation de polluants et de chaleur
Congrès Paysage Urbanisme et Santé -26 novembre 2014
Pollution photochimique => ozone.
Surfaces artificielles
=> albédo + T°
Changement Climatique
Formation d’un ilot de chaleur urbain
CC
CC
Cuny & Cuny, d’après Spengler, 2012
La ville : un milieu particulièrement sensible au changement climatique
C.C. & QAI :
ozone =>
Poll II
des allergies
pb liés à la
ventilation…
Qté de pollen
Date de
pollinisation
Modification
propriétés des .
Allergènes…
Nox, COV
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C’est en ville que vit la majorité de la population
=> Les enjeux sanitaires sont importants
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Plus de 75 % de la population vit en ville en France.
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Taux d’urbanisation de la population > 75% (2012)
Source: statistiques-mondiales.com, www.populationdata.net
Aires urbaines en France (population en 2011)
Taux d'urbanisation (2010) 77.50 %
1 Paris 12 292 900
2 Lyon 2 182 482
3 Marseille 1 721 031
4 Toulouse 1 250 251
5 Lille (partie française) 1 159 547
6 Bordeaux 1 140 668
7 Nice 1 003 947
8 Nantes 884 275
9 Strasbourg (partie française) 763 739
10 Rennes 679 866
Les enjeux sanitaires
Impacts sanitaires (mortalité/morbidité) liés à la pollution atmosphérique (PA)
Effets à court terme (pics – impact sur population sensible) Polluants gazeux (O3, NO2) et particules : associations significatives entre niveaux de pollution et mortalité, notamment par affection cardio-respiratoire Associations significatives entre PA et hospitalisations pour BPCO, asthme, insuffisance cardiaque, infarctus myocarde, AVC Effets à long terme (chronique – impact toute population) Lien entre exposition chronique à la pollution de l’air et l’incidence des maladies cardiovasculaires, l’incidence du cancer du poumon, le developpement de l’asthme chez l’adulte Près de 42 000 décès prématurés dus, chaque année, en France, à une exposition chronique aux PM2,5
Association positive entre distance à la route principale et bronchite asthmatique Vivre à proximite de routes frequentees serait responsable de 15 à 30 % de nouveaux cas d’asthme, de maladies pulmonaires et cardiaques Prévalence de la rhinite allergique (pollinose) : 10 à 20 % de la population française
Congrès Paysage Urbanisme et Santé -26 novembre 2014
Sources: INVS (2008),CAFE (2005), Programme européen APHEKOM, Morgenstern el al (2008)
Les enjeux sanitaires Coûts sanitaires liés à la pollution atmosphérique
Coût global de la pollution de l’air sur la sante en France : entre 20 et 30 Md € - entre 20 et 24 Md € pour les PM10 en 1996 - entre 28 et 30 Md € pour les PM2,5 en 2000
Congrès Paysage Urbanisme et Santé -26 novembre 2014 Sources:MEDDE
Évaluation du coût sanitaire en France lié à la pollution particulaire en Milliards d’euros (Md € )
Dépenses de santé, absentéisme, perte de bien-être Les décès représentent la part la + élevée de ces dommages: - entre 16 et 18 Md € pour expo aux PM10 en 1996 - entre 20 et 22 Md € pour expo aux PM2,5 en 2000
Données issues du Projet APHEKOM -Gain de 6 à 22 mois d’esperance de vie dans 25 villes europeennes si respect des valeurs guides des PM2,5 (10 μg/m3), soit un benefice de 31,5 Mds d’€ -Vivre à proximite du trafic routier serait responsable de 15 % des asthmes de l’enfant, avec 1 coût associe de 300 M €/an (10 villes européennes) ↘ du soufre dans les carburants ↘ [SO2] éviter 2200 décès prématurés gain estimé à 192 M €
Les enjeux sanitaires
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Impacts sanitaires liés à l’augmentation des températures
Risques pour la sante d’une exposition à la chaleur: symptômes et niveaux de gravité (source: inrs.fr)
Source: INRS, INSERM,INVS
+ perturbation du repos nocturne et récupération + les pathologies respiratoires liées à la PA (Canicules stagnation des masses d’air) Personnes + vulnérables: travailleurs extérieurs, jeunes enfants, personnes âgées, souffrant de troubles chroniques
« Heat index »
Canicule de 2003 : 15000 décès supplémentaires /t à la mortalité habituelle de cette période en France (coups de chaleur, hyperthermie, déshydratation)
Face à ces enjeux, quels peuvent être les rôles de la végétation en ville ?
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La végétation urbaine contribue à la construction de villes durables
Source: Bolund & Hunhammar, 1999 ; Repères n° 54, La nature urbaine, ressources pour une ville durable, juin 2010.
Les 6 services écosystémiques en milieu urbain : Traitement de l’air Régulation micro climatique
Réduction du bruit Drainage des eaux de pluie Traitement des eaux usées Activités de loisirs
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La végétation permet de réduire l’îlot de chaleur urbain
l ’ eau est transférée du sol vers l’atmosphère, ce qui rafraîchit l’air
l’ombre des arbres
Impacts locaux de la végétation
Réduit la température au sol et à la surface des bâtiments.
l’évapotranspiration la photosynthèse
contribue à limiter l’effet de serre en piégeant le CO2
Impacts sur l’effet de serre
des températures locales de l’ordre de 1 à 5 oC , pouvant être reliés à la présence de végétation Modelisations à Tel Aviv: rafraîchissement lie à la presence d’arbres −> - 4 oC MAIS seulement -1,3 oC dans certaines rues au trafic élevé Influence de plusieurs paramètres : le type d’espaces verts et de vegetation plantee (jardins publics, particuliers, parcs…) leur surface : effet + important si surface MAIS les petits espaces et alignements ont aussi leurs effets!! la circulation de l’air rafraichi par la vegetation est primordiale
=> optimisée par la diversité et la disposition de la végétation
Source : Dimoudi et Nikolopoulou, 2003 Susca et al., 2011, Shashua-Bar et Hoffman, 2002 ; Shashua-Bar et al. 2000 ; Scherer, 2007 ; Rosenfeld et al., 1995
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CO2
O2
Effets de la végétation sur le climat urbain
Les toitures végétalisées peuvent jouer un rôle complémentaire Modélisation dans des rues encaissées à Londres ou Montréal : - de - 1,7 à 2,1 oC sur les toits des bâtiments si les murs sont végétalisés (lierre) - de - 3 à 3,8 oC si les murs et les toitures sont végétalisés (herbacées et lierre). baisse optimale de température au niveau des toits et à l’interieur de ces rues en végétalisant à la fois les toits et les murs des bâtiments
De la baisse de température de 2 à 4 oC en associant
augmentation de la surface urbaine végétalisée (au sol et sur les bâtiments)
ET augmentation de l’albédo des matériaux
(bâtiments et rues)
Photo : Garrido Marion (IAU IDF).
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Sources : Akbari, 2002 ; Ip et al., 2010 ; Jo et Mc Pherson, 2011
D’autres facteurs interviennent: Disposition des rues, taille des bâtiments, type de revêtements de surfaces:
Sources : Akbari, 2002 ; Ip et al., 2010 ; Jo et Mc Pherson, 2011
Les arbres ont un effet brise vent qui réduit le taux d’infiltration de l’air extérieur. L’effet brise vent est meilleur avec des haies d’arbres à feuilles pérennes. Les haies diminuent les besoins en chauffage des bâtiments… mais le bâtiment est moins ventilé : attention à la qualité de l’air intérieur!!
Mais augmentation des coûts de chauffage en hiver… donc les arbres à feuilles caduques sont plus indiqués (frêne, ginkgo, peuplier, tilleul).
augmentation de la surface urbaine végétalisée en centre-ville (x 0,065, latitudes moyennes 25 à 45 °N)
baisse des coûts de climatisation (-3 à 5%)
Les plantes grimpantes rafraîchissent l’interieur des bâtiments pendant l’ete = (- 4 à 6 degrés en été au niveau des façades).
L’ombre des arbres permet de réduire les besoins en climatisation dans les bâtiments. => de la consommation d’energie et des émissions de polluants atmosphériques.
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Effets de la végétation au niveau des bâtiments
Impact de la végétation sur l’effet de serre
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Séquestration du CO2 par les arbres variable en fonction de l’espèce, l’âge, la hauteur et le diamètre: peuplier hybride (Robusta x Siouxland) de 20 m de haut de 33 ans: 29,6 kg /an pin blanc et 13,6 m de haut de 34 ans :15,2 kg/an frêne vert de 11 m de haut: 10,8 kg /an
Programme « MillionTreesNYC » : 1 million d’arbres plantes à New-York (en plantant chaque année 100 000 arbres, pendant 10 ans – 2007 à 2017)
selon les estimations : les 100 000 arbres plantés pourront capter un maximum de 1500 T de CO2/an, soit 15 kg de CO2 /an/arbre.
P P
P
Polluants gazeux lipophiles et/ou de haut poids moléculaire
P
Polluants gazeux hydrophiles et/ou de faible poids moléculaire
P
P
Absorption par les stomates
Piégeage dans la cuticule cireuse
Oxydes d’azote, Ozone , CO2
COV HAP
Dépôt en surface Rugosité, poils, cires
Particules
Absorption (taille, solubilite…)
Lessivées
Remises en suspension
Dépôt au sol
La végétation est souvent une étape transitoire.
Effets directs = phénomène d'absorption/adsorption des polluants par les végétaux (ex. PM, O3, NOx..) Effets indirects =rôle des végétaux sur le climat urbain : diminution des émissions liées aux chauffages
Sources : Nowak et al., 2006 ; Santamouris et al., 2001, Cuny & Cuny, 2014
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Impact de la végétation sur la pollution atmosphérique
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Travaux de modélisation: Absorption des NOx par les arbres et arbustes évaluée à 97 800 T/an sur l’ensemble des USA Pour une centaine de R.pseudo-acacia plantes le long d’1 km de route assimilation de 9,4 kg/an NB: émissions de NO2 par véhicule = 10 kg/an.
Impacts de la végétation sur les NOx.
Sources : Grundström et Pleijel 2014 ; Morikawa et al. 2003 ; Nowak et al. 2006 ; Takahashi et al. 2005.
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Fumigations en laboratoire: Sur plus de 200 espèces végétales (herbacées, arbustes, arbres) Parmi les espèces à forte capacite d’assimilation : peuplier noir
Des effets très faibles mais significatifs de la présence d'arbres sur la diminution des [NOx]. Les espèces à feuilles caduques apparaissent plus efficaces
Recouvrement de 20 % des toitures des locaux commerciaux et industriels de Détroit avec du Sedum diminution des concentrations de NO2 dans l’air de près de 900 T/an
Recouvrement des murs et des toits des bâtiments et des routes du bassin de Los Angeles avec du pétunia (26è/217 plantes testée en fumigation) assimilation de 16 000 T /an, soit 3,1 % des émissions annuelles liées au trafic
Modélisation
Photo: APPA NPC
Rôle ambigu de la végétation :
Absorption par les stomates
Emission de COV = contribution à la pollution
photochimique
Ex. : émissions de 2µg d’isoprène par g de feuille sèche par heure et 1µg de monoterpènes.
Effets phytotoxiques de l’ozone
=> des capacités d’absorption ?
Travaux de modélisation: Effet des arbres et des arbustes sur l’elimination de l’ozone : environ 305 000 t/an sur l’ensemble du territoire des Etats-Unis les espèces de feuillus seraient + efficaces. Piégeage de l’ozone au niveau de la forêt périurbaine de Madrid = 300 mg/m2 en 6 mois
Sources : Alonso et al., 2011 ; Nowak et al., 2006 ; Paoletti et al., 2011 ; Taha et al.,1997.
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Impacts de la végétation sur l’ozone
Schéma : Cuny & Cuny, 2014
Plantes grimpantes Hedera helix , (façades des bâtiments historiques) est capable de fixer PM 2,5 et PM1 µ rendement de 2,9.10 10 particules par m2 de lierre. Végétation herbacée Mise en évidence de la fixation des PM et particules ultrafines par la végétation herbacée Toitures végétalisées 2000 m2 d’herbes non coupées : jusqu’à 4000 kg de particules atmosphériques piégées soit 2 kg par m2 d’herbe sur la toiture végétale.
Effet de la couverture végétale (arbres + végétation rase) En G.B. : estimation de l’effet de l’augmentation de la couverture végétale totale du couvert végétal de 3,7 à 16,5 % => des concentrations moyennes de PM10 de 10% soit une élimination annuelle de 110 t/an. du couvert végétal (+ 54%) = [PM 10] de 30%, soit élimination de 200 T/an. Santiago du Chili : variation de la couverture végétale Du couvert végétal de 12 à 26% => [PM 10] de 59 à 84 µg/m3
Sources : Cuny et Cuny 2011, Escobedo et Nowak, 2009 ; Johnson et Newton, 1996 ; McDonald et al. , 2007 ; Nowak et al., 2006 ; Rowe, 2011 ; Sternberg et al., 2010 ; Weber et al., 2014.
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Impacts de la végétation sur les particules
Photo: Cuny & Cuny, 2014
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Ces effets ont-ils été évalués d’un point de vue sanitaire ?
Une balance coût / bénéfices qui reste à affiner
Végétalisation du centre urbain de Melbourne passant de 15% à 33% => du taux de mortalité du à la chaleur de 5% à 28%. Végétalisation de 25% de la surface d’une zone de 10 km x 10 km du centre de Londres = fixation de 90,4 tommes de PM10 => 2 décès et 2 admissions hospitalières par an Gains sanitaires aux USA les plus importants pour PM2,5 et d’O3 : moy. nationale de 850 décès
évités (de 184 à 1634 en fonction des états concernés)
Economies 6,8 Md$ /an (de 1,5 à 13 Md$ en fonction des états).
Sources : ANSES, 2014; Chen et al, 2014; Nowak et al, 2013 & 2014 ; Tiwary et al., 2009.
PA ICU
Pollens Pesticides
-Coût sanitaire des pollinoses dépenses pour le diagnostic, les traitements et consultation, mais aussi absentéisme, perte d'efficacité au travail: 10 Mds francs (1998) soit 1,5 M € 392 M € ( 2004-2008)
Critique de la littérature scientifique étudiée: manque de données, résultats hétérogènes, beaucoup de modélisation, difficilement transposables directement en France
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Quid des gains sanitaires et économies liés aux autres effets de la végétation en ville
????
Schéma : RNSA
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Vers des solutions de gestion ?
Le projet VIVACES
Projet VIVACES
« Ville et Impacts de la Végétation sur l’Air, le Climat, l’Environnement et la Santé »
Améliorer la connaissance des collectivités et professionnels de l’aménagement sur les effets de la végétation sur la santé et l’environnement.
Constituer une base documentaire pour aider les collectivités locales dans leurs
choix de végétaux. Sensibiliser les professionnels de l’aménagement sur les enjeux
santé/environnement liés à la qualité de l’air en ville.
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Bonnes pratiques de gestion des végétaux
Recensement d’outils: exemples de guides
Congrès Paysage Urbanisme et Santé -26 novembre 2014
- Guide « Végétation en ville »(RNSA)
- Guide des espèces locales arbres et herbacées (CBNBL)
- Guide utilisation des pesticides en zones non agricoles (DRAAF)
- Guide de gestion différenciée (Natureparif)
Prise en compte du risque allergique lié aux pollens
Guide de gestion différenciée
Mise à jour des données de la littérature scientifique sur les différentes thématiques
Expertise des documents (guides, rapports d’études…) qui ont
été recensés (équipe pluridisciplinaire) « Benchmark » des initiatives intéressantes en matière de
végétalisation des villes : retours d’expériences avec bénéfices pour la population et l ’ environnement (chiffres, données qualitatives …)
Dossier en ligne sur www.appanpc.fr
Session de sensibilisation (janvier 2015) Urbanisme, environnement et santé: comment l’amenagement urbain impacte-t’il l’environnement et la santé des habitants? Thèmes abordés: air, climat, bruit.
Congrès Paysage Urbanisme et Santé -26 novembre 2014
Conclusion - Perspectives
Importance de la diversité de la végétation en ville. Prise en compte de nombreux aspects pour la végétalisation des villes nécessité de concertation entre les professionnels (aménagement urbain, environnement, santé…)