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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


C’est en ville que vit la majorité de la population

=> Les enjeux sanitaires sont importants


Plus de 75 % de la population vit en ville en France.


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


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


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 ?


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


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


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).


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.


Effets de la végétation au niveau des bâtiments

Impact de la végétation sur l’effet de serre


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


Impact de la végétation sur la pollution atmosphérique

Sch

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20

14

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.


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.


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.


Impacts de la végétation sur les particules

Photo: Cuny & Cuny, 2014


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


Quid des gains sanitaires et économies liés aux autres effets de la végétation en ville

????

Schéma : RNSA


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.


Bonnes pratiques de gestion des végétaux

Recensement d’outils: exemples de guides


- 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.


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…)

Merci de votre attention

Documents

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