Les incendies de forêt de grande ampleur et de longue durée, devenus de plus en plus fréquents ces dernières années, peuvent provoquer des changements dans la chimie du sol qui affectent la contamination de l'eau, la qualité de l'air et la croissance des plantes. Mais ces changements sont mal surveillés et sont rarement pris en compte dans les efforts de rétablissement après un incendie ou dans les évaluations des risques, selon une étude publiée le 14 mai dans Nature Reviews Earth &Environment. .
L'étude, dirigée par des scientifiques de l'Université de Stanford et de l'Université d'État du Colorado, a révélé que de meilleures techniques sont nécessaires pour surveiller les changements dans le sol et les écosystèmes environnants. Cette surveillance renforcée pourrait éclairer les décisions sur la manière de traiter l'eau potable provenant des zones brûlées, soutenir le reboisement et protéger les travailleurs contre les toxines pendant le nettoyage, la reconstruction ou la revégétalisation.
"Dans notre étude, nous associons la chimie organique et inorganique, alors que de nombreuses recherches sur les incendies ne portent généralement que sur un seul domaine", a déclaré la biogéochimiste des sols Claudia Avila, qui a codirigé l'étude avec Alandra Lopez, Ph.D. '22, alors que les deux chercheurs étaient des chercheurs postdoctoraux dans le laboratoire du professeur Scott Fendorf de la Stanford Doerr School of Sustainability.
"Une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires du sol peut aider à expliquer, par exemple, pourquoi l'eau potable provenant d'un bassin versant touché par un incendie de forêt est soudainement plus toxique, ou pourquoi une forêt ne revient pas", a déclaré Thomas Borch, chimiste des sols à l'Université d'État du Colorado. , auteur principal de l'étude.
L’analyse met en évidence les preuves d’études récentes suggérant que les incendies de forêt pourraient libérer dans l’atmosphère plus de dioxyde de carbone contribuant au réchauffement de la planète que prévu. Les restes de charbon de bois provenant du bois brûlé et d'autres matières organiques, connus sous le nom de carbone noir, pourraient ne pas piéger le dioxyde de carbone pendant de longues périodes, comme les scientifiques l'avaient espéré.
"Le carbone qui a traversé les incendies de forêt et devient du carbone noir peut en fait se transformer plus facilement en dioxyde de carbone par les microbes qu'on ne le pensait auparavant", a déclaré Fendorf, professeur Terry Huffington à Stanford.
"D'un point de vue climatique, nous comprenons encore mal quelle quantité de carbone qui reste après un incendie a le potentiel d'être transformé en gaz à effet de serre, comme le dioxyde de carbone", a déclaré Borch, qui a travaillé dans le laboratoire de Fendorf en tant que chercheur. boursier postdoctoral il y a 20 ans.
Les incendies de forêt peuvent avoir de nombreux avantages pour les écosystèmes, notent les auteurs. Certains incendies peuvent augmenter l’azote dans les sols et augmenter la solubilité dans l’eau du carbone organique du sol, ouvrant ainsi la voie à la repousse. Cependant, la récupération dépend de la présence d'autres produits chimiques. Par exemple, certains types de molécules organiques formées dans le sol lors d'incendies sont nécessaires à la germination de nombreuses graines.
Si la chimie locale du sol et les conditions d'incendie ne produisent pas suffisamment de ces molécules, appelées karrikins, la revégétalisation peut être retardée.
D'autres recherches incluses dans la nouvelle étude ont montré que les incendies de forêt peuvent doubler la concentration dans le sol d'un groupe de produits chimiques toxiques appelés hydrocarbures aromatiques polycycliques, qui peuvent induire des réactions chimiques qui inhibent la revégétalisation. Ces effets à l'échelle moléculaire pourraient bien expliquer le mystère des vastes zones où les arbres ont eu du mal à se rétablir après les incendies de forêt dans les Montagnes Rocheuses, a déclaré Borch.
Les incendies de forêt peuvent également modifier les propriétés chimiques des matériaux inorganiques tels que les métaux présents dans les sols. Le feu peut transformer les métaux en formes dangereuses qui se déplacent facilement dans l'environnement et se retrouvent dans l'air ou dans l'eau à proximité, expliquent les auteurs, citant les recherches récentes de Fendorf et Lopez.
Les scientifiques ont documenté des niveaux élevés d'une forme dangereuse de chrome métallique sur les sites d'incendies de forêt, résultant de la transformation induite par la chaleur de formes bénignes et naturelles de chrome. Sur les sites où des incendies extrêmement chauds et de longue durée ont cuit les sols à des températures élevées pendant de longues périodes, le chrome a persisté pendant plusieurs mois jusqu'au prochain épisode de pluie importante.
D’autres recherches sur le chrome indiquent qu’après des incendies de faible intensité, les restes de tissus végétaux et animaux dans le sol peuvent permettre à la forme toxique du chrome de revenir à sa forme inerte. Prises ensemble, ces études illustrent la réalité plus large selon laquelle les impacts des incendies de forêt sur la chimie du sol dépendent de la nature complexe de l'incendie et du paysage, y compris la durée et la température du feu.
Une surveillance et une modélisation plus larges pourraient éclairer les stratégies de protection des vies, des biens et des ressources naturelles, ainsi que les décisions de gestion de la faune. Avila offre un exemple de la façon dont cette approche de gestion éclairée pourrait aider à prévenir le lessivage des métaux dans les approvisionnements en eau potable.
"En identifiant une zone présentant un potentiel élevé de libération de chrome, par exemple, nous pouvons demander des brûlages dirigés de moindre intensité et réduire le risque d'incendies de haute intensité libérant des toxines", a déclaré Avila, qui est maintenant assistant. professeur de sciences environnementales et océaniques à l'Université de San Diego.
"Si nous pouvons saisir la complexité des processus entrelacés qui se produisent à la fois du côté organique et inorganique, cela nous aide à prédire les conséquences de différents incendies, paysages et conditions géologiques", a déclaré Fendorf.
Plus d'informations : Alandra Marie Lopez et al, Aperçus moléculaires et impacts des changements chimiques du sol induits par les incendies de forêt, Nature Reviews Earth &Environment (2024). DOI :10.1038/s43017-024-00548-8
Informations sur le journal : Nature Reviews Terre et Environnement
Fourni par l'Université de Stanford
