H/ F PhD La litière des espèces arborées en milieu urbain sous différents scénarios climatiques : implications sur la qualité de l'air et importance des drivers biotiques et abiotiques.

Informations générales

Intitulé de l'offre : H/F PhD La litière des espèces arborées en milieu urbain sous différents scénarios climatiques : implications sur la qualité de l'air et importance des drivers biotiques et abiotiques.
Référence : UMR7263-KHEBOU-039
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : MARSEILLE 13
Date de publication : lundi 17 juin 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 novembre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Hommes et milieux : évolution, interactions

Description du sujet de thèse

Ce projet de thèse s’intègre dans le contexte d’habitabilité et de durabilité des villes où Marseille, après avoir été sélectionnée parmi les « 100 villes neutres en carbone d’ici 2030 » a prévu de planter environ 300 000 arbres d’ici 2028 doublant ainsi le nombre d’arbres déjà présents. L'objectif est d’augmenter les Espaces à Caractère de Nature (. parcs et places végétalisée, serres en toiture, agriculture urbaine) dans le cœur urbain de la ville, afin de limiter les îlots de chaleur, améliorer le bilan carbone en créant des puits de dioxyde de carbone (CO2), améliorer le bien-être, accroitre la biodiversité et la perméabilité des sols. Si ces bénéfices sont indéniables, les parties aériennes des espèces végétales sont la principale source de Composés Organiques Volatils biogéniques (COVb), favorisant la formation d’ozone (O3, gaz à effet de serre et polluant) et d'Aérosols Organiques Secondaires (AOS). De ce fait, plusieurs villes (Los Angeles, Milan, Madrid, ou Londres) ont intégré ces émissions parmi les critères de choix des espèces végétales lors d’aménagements urbains, afin de limiter leur impact sur la qualité de l'air. Cette stratégie d’optimisation des coûts et bénéfices de la végétalisation des villes est tout à fait pertinente mais néglige, faute de connaissances, les émissions de COV provenant de la litière. Le présent projet propose de combler une partie de ces lacunes et de faire sur Marseille, pour la première fois, un bilan complet (canopée et litière) des émissions de COV biogéniques par les espèces végétales les plus présentes en milieu urbain méditerranéen et de comparer leur potentiel de formation d'ozone et d'AOS sous différents scénarios de réchauffement. Cela permettra aux services des espaces verts des collectivités territoriales de choisir les espèces les moins productrices d'O3 et d'AOS et ainsi de faire pleinement bénéficier les villes méditerranéennes de la fraicheur apportée par la végétation en limitant les impacts sur la qualité de l'air.

Contexte de travail

Le projet de thèse propose une approche interdisciplinaire combinant l'écologie des sols et la chimie atmosphérique. A partir des 6-7 espèces les plus émettrices (selon les résultats en cours au laboratoire) il s'agira i) d'étudier, en laboratoire, l'influence de la température sur les émissions de COV par les litières urbaines, dans le contexte d'accroissement des épisodes caniculaires ; ii) d'étudier, in situ, l'émission des COV sous l'influence directe du réchauffement et indirecte via les facteurs biotiques (composition des communautés de microorganismes décomposeurs, respiration du sol) ; iii) de quantifier les émissions totales de COV (litière + canopée) de chaque espèce pour calculer leur potentiel de formation d'O3 et d'AOS. On notera que les émissions de COV des canopées seront issues de la littérature puisque cette source a déjà fait l'objet de nombreuses études contrairement à la source "litière".
Le doctorant s'appuiera sur l'expertise de l'IMBE – et en particulier sur Elena Ormeno Lafuente (CR CNRS) qui depuis 2003 travaille sur les interactions entre la biosphère et l'atmosphère au travers des émissions de COV et Mathieu Santonja (MCF, AMU) qui travaille en écologie du sol depuis une quinzaine d'années – et du LCE, avec Julien Kammer (MCF, AMU) et Henri Wortham (Pr AMU) qui s'intéressent aux processus chimiques dans la basse troposphère impliquant la réactivité des COV et la formation d'ozone et d'AOS.

Les COV seront caractérisés en laboratoire et in situ (dans deux espaces urbains de Marseille) à l'aide du PTR-ToF-MS (Proton Transfer Reaction-Time of Flight-Mass Spectrometer). Les variations diurnes des flux de COV des litières seront couplées aux facteurs abiotiques (température, humidité, lumière) et biotiques (respiration du sol, lignine, vitesse de dégradation des litières, communautés microbiennes par analyse des PLFA (Phospholipid-derived fatty acids).

En fin de thèse, le doctorant sera en charge de la rédaction d'un guide technique multicritère et transdisciplinaire, en collaboration avec de nombreux partenaires académiques des deux laboratoire IMBE et LCE engagés sur de projets d'envergure autour des questions de villes durables. Ce guide préconisera les espèces urbaines les moins impactantes sur la qualité de l'air basé sur leur capacité à former de l'O3 et des AOS, calculée à partir des émissions de chaque COV (litière et canopée) obtenues dans ce projet et la littérature et du potentiel de création photochimique d'O3 et de production d'AOS. Ce guide sera destiné aux acteurs socio-économiques (collectivités territoriales, associations environnementales, bureaux d'études, maîtres d'ouvrage) en charge de la végétalisation des villes, afin que le critère des émissions de COV soit pris en compte lors du choix des espèces arborées en méditerranée.

Le candidat devra être issu d'un cursus en Biologie/Écologie/Environnement/ Chimie/Sciences atmosphériques et avoir soit un profil interdisciplinaire (écologie, chimie) soit mono-disciplinaire mais être motivé pour se former, au sien des équipes encadrantes, aux différentes techniques/mesures qui seront requises telles que : la respiration du sol, les dosages des PLFA, des lignineset les mesures de flux de COVB par PTR-MS avec le Laboratoire de Chimie et Environnement avec qui le doctorant devra également travailler. Le candidat devra également élucider les effets directs et indirects des facteurs abiotiques et abiotiques sur ces flux et leurs liens. Pour cela, la connaissance des outils de traitement des données sont nécessaires (R) et avoir des bases solides en statistique.

Il est préférable d'être en possession du permis de conduire pour transporter le matériel de terrain et les échantillons. Des voitures de terrain sont disponibles sur réservation.

Contraintes et risques

Aucune