La déforestation mondiale entraîne une pollution accrue par le mercure

La végétation mondiale, de la forêt amazonienne aux savanes d’Afrique subsaharienne, agit comme un puits qui élimine les polluants toxiques de l’air. Toutefois, si le taux actuel de déforestation reste inchangé ou s’accélère, les chercheurs estiment que les émissions nettes de mercure continueront d’augmenter.

« Nous avons négligé une source importante de mercure, en particulier dans les régions tropicales », déclare Ari Feinberg, ancien postdoctorant à l’Institut des données, des systèmes et de la société (IDSS) et auteur principal de l’étude.

Le modèle des chercheurs montre que la forêt amazonienne joue un rôle particulièrement important en tant que puits de mercure, contribuant à environ 30 pour cent du puits terrestre mondial. Freiner la déforestation en Amazonie pourrait ainsi avoir un impact substantiel sur la réduction de la pollution au mercure.

L’équipe estime également que les efforts mondiaux de reboisement pourraient augmenter l’absorption annuelle de mercure d’environ 5 pour cent. Bien que cela soit important, les chercheurs soulignent que le reboisement à lui seul ne devrait pas se substituer aux efforts mondiaux de contrôle de la pollution.

« Les pays ont déployé beaucoup d’efforts pour réduire les émissions de mercure, en particulier les pays industrialisés du Nord, et pour de très bonnes raisons. Mais 10 % de la source anthropique mondiale est substantielle, et il est possible que ce chiffre soit encore plus important à l’avenir. [Addressing these deforestation-related emissions] doit faire partie de la solution », déclare l’auteur principal Noelle Selin, professeur à l’IDSS et au Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT.

Feinberg et Selin sont rejoints dans l’article par les co-auteurs Martin Jiskra, ancien boursier Ambizione du Fonds national suisse de la recherche scientifique à l’Université de Bâle ; Pasquale Borrelli, professeur à l’Université Roma Tre en Italie ; et Jagannath Biswakarma, postdoctorant à l’Institut fédéral suisse des sciences et technologies aquatiques. Le document paraît aujourd’hui dans Sciences et technologies environnementales.

Modélisation du mercure

Au cours des dernières décennies, les scientifiques se sont généralement concentrés sur l’étude de la déforestation en tant que source d’émissions mondiales de dioxyde de carbone. Le mercure, un élément trace, n’a pas reçu la même attention, en partie parce que le rôle de la biosphère terrestre dans le cycle mondial du mercure n’a été mieux quantifié que récemment.

Les feuilles des plantes absorbent le mercure de l’atmosphère, de la même manière qu’elles absorbent le dioxyde de carbone. Mais contrairement au dioxyde de carbone, le mercure ne joue pas de fonction biologique essentielle pour les plantes. Le mercure reste en grande partie dans une feuille jusqu’à ce qu’il tombe sur le sol forestier, où il est absorbé par le sol.

Le mercure devient une préoccupation majeure pour les humains s’il se retrouve dans les plans d’eau, où il peut être méthylé par des micro-organismes. Le méthylmercure, une neurotoxine puissante, peut être absorbé par les poissons et bioaccumulé tout au long de la chaîne alimentaire. Cela peut conduire à des niveaux dangereux de méthylmercure dans les poissons consommés par les humains.

« Dans les sols, le mercure est beaucoup plus étroitement lié qu’il ne le serait s’il était déposé dans l’océan. Les forêts rendent une sorte de service écosystémique, dans le sens où elles séquestrent le mercure pendant des périodes plus longues », explique Feinberg, qui est maintenant un postdoc à l’Institut Blas Cabrera de Chimie Physique en Espagne.

Les forêts réduisent ainsi la quantité de méthylmercure toxique dans les océans.

De nombreuses études sur le mercure se concentrent sur les sources industrielles, comme la combustion de combustibles fossiles, l’extraction d’or à petite échelle et la fusion de métaux. Un traité mondial, la Convention de Minamata de 2013, appelle les nations à réduire les émissions d’origine humaine. Cependant, il ne prend pas directement en compte les impacts de la déforestation.

Les chercheurs ont lancé leur étude pour combler cette pièce manquante.

Lors de travaux antérieurs, ils avaient construit un modèle pour étudier le rôle que joue la végétation dans l’absorption du mercure. À l’aide d’une série de scénarios de changement d’affectation des terres, ils ont ajusté le modèle pour quantifier le rôle de la déforestation.

Évaluation des émissions

Ce modèle de transport chimique suit le mercure depuis ses sources d’émission jusqu’à l’endroit où il est chimiquement transformé dans l’atmosphère, puis finalement jusqu’à l’endroit où il se dépose, principalement par le biais des précipitations ou de son absorption dans les écosystèmes forestiers.

Ils ont divisé la Terre en huit régions et effectué des simulations pour calculer les facteurs d’émission de déforestation pour chacune, en tenant compte d’éléments tels que le type et la densité de la végétation, la teneur en mercure des sols et l’utilisation historique des terres.

Toutefois, il a été difficile d’obtenir de bonnes données pour certaines régions.

Il leur manquait des mesures provenant d’Afrique tropicale ou d’Asie du Sud-Est, deux régions confrontées à une forte déforestation. Pour combler cette lacune, ils ont utilisé des modèles hors ligne plus simples pour simuler des centaines de scénarios, ce qui les a aidés à améliorer leurs estimations des incertitudes potentielles.

Ils ont également développé une nouvelle formulation pour les émissions de mercure provenant du sol. Cette formulation reflète le fait que la déforestation réduit la surface des feuilles, ce qui augmente la quantité de lumière solaire qui frappe le sol et accélère le dégazage du mercure des sols.

Le modèle divise le monde en carrés de grille, chacun mesurant quelques centaines de kilomètres carrés. En modifiant les paramètres de la surface terrestre et de la végétation dans certains carrés pour représenter des scénarios de déforestation et de reboisement, les chercheurs peuvent capturer les impacts sur le cycle du mercure.

Dans l’ensemble, ils ont constaté qu’environ 200 tonnes de mercure sont rejetées dans l’atmosphère à la suite de la déforestation, soit environ 10 % du total des émissions d’origine humaine. Mais dans les pays tropicaux et subtropicaux, les émissions dues à la déforestation représentent un pourcentage plus élevé des émissions totales. Par exemple, au Brésil, les émissions dues à la déforestation représentent 40 pour cent du total des émissions d’origine humaine.

En outre, les gens allument souvent des feux pour préparer les zones forestières tropicales aux activités agricoles, ce qui provoque davantage d’émissions en libérant le mercure stocké par la végétation.

« Si la déforestation était un pays, il serait le deuxième pays émetteur le plus élevé, après la Chine, qui émet environ 500 tonnes de mercure par an », ajoute Feinberg.

Et puisque la Convention de Minamata s’attaque désormais aux émissions primaires de mercure, les scientifiques peuvent s’attendre à ce que la déforestation représente à l’avenir une part plus importante des émissions d’origine humaine.

« Les politiques visant à protéger les forêts ou à les abattre ont des effets involontaires au-delà de leur objectif. Il est important de considérer le fait qu’il s’agit de systèmes et qu’ils impliquent des activités humaines, et nous devons mieux les comprendre afin de réellement résoudre les problèmes que nous je sais qu’il y en a », dit Selin.

En fournissant cette première estimation, l’équipe espère inspirer davantage de recherches dans ce domaine.

À l’avenir, ils souhaitent intégrer des modèles du système terrestre plus dynamiques dans leur analyse, ce qui leur permettrait de suivre de manière interactive l’absorption du mercure et de mieux modéliser l’échelle de temps de la repousse de la végétation.

Ce travail a été financé en partie par la National Science Foundation des États-Unis, la Fondation nationale suisse de la science et l’Institut fédéral suisse des sciences et technologies aquatiques.