Essai d'évaluation de l'impact
du verdissement de l'îlot de fraîcheur St-Stanislas
sur la santé des Montréalais
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Remerciements
La production de cette étude a été rendue possible grâce à une contribution financière
provenant de l’Agen...
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Introduction ……………………………………………………………………………………6
1. Effet de la végétation de l'îlot sur la température...
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Références ….……..……...…………………………………………………………………30
Annexe 1. Espèces préexistantes (bleu) et récemment plantées (noir) ……...
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Figure 1 : Correspondance entre îlots de verdure et de fraîcheur dans l'arrondissement
du Platea...
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Abréviations
CO monoxyde de carbone
CO2 dioxyde de carbone
COV composé organique volatil
DHP diamètre à hauteur de poitr...
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Introduction
La ville concentre diverses activités humaines telles que l'habitat, le commerce,
l'industrie et le transpo...
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rapport d'étape du CRE-Montréal (Vergriete et Labrecque, 2007). Les effets quantitatifs
sur la santé de la population mo...
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du Plateau/Mt-Royal (cartes adap...
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2. Profil de la végétation dans l'îlot de fraîcheur St-Stanislas
Nous avons recensé la végétation préexistante ainsi qu...
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Les effets des arbres sur la température et la qualité de l'air varient en amplitude selon
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3. Impact de la végétation de l’îlot sur les niveaux atmosphériques de
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Issu de la combustion d...
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l'entretien des arbres de rue tout au long de leur vie (Nowak et al., 2002). Pour que le
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3.1.2. Quantité de CO2 atmosphérique séquestré sur un horizon de 5 et 20 ans
Nous avons évalué la quantité de CO2 séque...
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Figure 3 : Quantités de CO2 atmosphérique séquestré par les 12 érables et les autres
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secteur St-Stanislas est d'origine hydroélectrique. Toutefois, les économies d’énergie
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Les arbres participent à la dépollution de l'air de 2 façons. D'une part, une fraction des
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La contribution des 79 arbres et 163 arbustes plantés par le CRE-Montréal sera
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Conclusions
L'effet rafraîchissant et dépolluant qu'a la végétation sur l'air en ville a été documenté
dans le rapport ...
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Références
Akbari, H. (2002). Shade trees reduce building energy use and CO2 emissions from
power plants. Environ. Poll...
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atmosphériques, les gaz à effet de serre et d’autres substances pour l’année civile
2006. Site Internet visité le 12/03...
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McPherson, E.G., Nowak, D., Heisler, G., Grimmond, S., Souch, C., Grant, R.,
Rowntree, R. (1997). Quantifying urban for...
33
Peper, P.J., McPherson, E.G., Simpson, J.R., Gardner, S.L., Vargas, K.E., Xiao, Q.
(2007). City of New York, New York m...
34
Annexe 1. Espèces préexistantes (bleu) et récemment plantées (noir)
Types de végétaux et nombres dans l'îlot
Noms des v...
35
Annexe 2. Détails des calculs sur le profil de végétation, ses taux de
production d’O2 et de séquestration de polluants...
36
Moyennes mensuelles de précipitations (mm) :
Mois de
l'année
J F M A M J J A S O N D
Chicago
pluie + neige 39 35 68 93 ...
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  1. 1. Essai d'évaluation de l'impact du verdissement de l'îlot de fraîcheur St-Stanislas sur la santé des Montréalais Rapport destiné au Conseil Régional de l’Environnement de Montréal pour l'Agence de Santé Publique du Canada Rapport par Eric Claeyssen, Ph.D. Étude de terrain par Olivier Kolmel Mars 2008
  2. 2. 1 Remerciements La production de cette étude a été rendue possible grâce à une contribution financière provenant de l’Agence de santé publique du Canada. Les vues exprimées ici ne reflètent pas nécessairement la position officielle de l’Agence de santé publique du Canada. Nous remercions également Carole Gaumont, du Conseil Régional de l'Environnement à Montréal, pour sa précieuse collaboration.
  3. 3. 2 Table des matières Introduction ……………………………………………………………………………………6 1. Effet de la végétation de l'îlot sur la température mesurée dans le quartier .... 9 2. Profil de la végétation dans l'îlot de fraîcheur St-Stanislas ............................. 12 3. Impact de la végétation de l’îlot sur les niveaux atmosphériques de dioxyde de carbone (CO2)......................................................................................................... 14 3.1. Séquestration du CO2 atmosphérique dans la biomasse végétale ................. 14 3.1.1. Quantité de CO2 atmosphérique séquestré par les arbres en 2008 …….15 3.1.2. Quantité de CO2 atmosphérique séquestré sur 5 et 20 ans …………….. 16 3.2. Réduction des émissions de CO2 d'origine humaine par la végétation…….... 17 4. Amélioration de la qualité de l’air par la végétation de l’îlot ............................ 19 4.1. Apport en oxygène (O2) par la végétation....................................................... 19 4.1.1. Apport en O2 durant l'année 2008............................................................ 19 4.1.2. Apport en O2 sur un horizon de 5 et 20 ans............................................. 21 4.1.3. Potentiel de verdissement et bénéfices en termes d'apport en O2........... 22 4.2. Dépollution de l’air par les arbres de l’îlot St-Stanislas ................................... 23 4.2.1. Quantités de polluants atmosphériques séquestrés par l'îlot en 2008..... 25 4.2.2. Quantités de polluants séquestrés sur un horizon de 5 et 20 ans ........... 27 4.2.3. Potentiel de verdissement et de séquestration de polluants atmosphériques...................................................................................................... 28 Conclusion ...…………………………………………………………………………………29
  4. 4. 3 Références ….……..……...…………………………………………………………………30 Annexe 1. Espèces préexistantes (bleu) et récemment plantées (noir) ……..……34 Annexe 2. Détails des calculs sur le profil de végétation, ses taux de production d'O2 et de séquestration de polluants atmosphériques ...…….…...…………………35 Annexe 3. Données climatiques pour les villes de Chicago, Minneapolis et Montréal …..………………..…………………………………………………………………35 Annexe 4. Niveaux atmosphériques de plusieurs polluants atmosphériques à Chicago en 1991 et à Montréal en 2004, 2005 et 2006 …….………………………….36
  5. 5. 4 Table des illustrations Figure 1 : Correspondance entre îlots de verdure et de fraîcheur dans l'arrondissement du Plateau/Mt-Royal............................................................................................. 111 Figure 2 : Classification des arbres de l'îlot St-Stanislas en fonction de leur diamètre à hauteur de poitrine (DHP) .................................................................................... 133 Figure 3 : Quantités de CO2 atmosphérique séquestré par les 12 érables et les autres arbres matures de l'îlot St-Stanislas sur un horizon de 1, 5 et 20 ans ................. 177 Figure 4 : Nombre de personnes approvisionnées en O2 pendant 1 an par la végétation de l’îlot sur un horizon de 1, 5 et 20 ans .............................................................. 211 Figure 5 : Nombre de jours de mauvaise qualité de l'air à Montréal, et principaux polluants atmosphériques impliqués .................................................................... 244 Figure 6 : Quantités de polluants atmosphériques séquestrés par les arbres et arbustes de l'îlot St-Stanislas sur un horizon de 1, 5 et 20 ans .......................................... 277 Tableau I : Essences d'arbres de rue prépondérantes dans la ville de Chicago en 1991 et dans l'îlot St-Stanislas à Montréal en 2008 ...................................................... 122
  6. 6. 5 Abréviations CO monoxyde de carbone CO2 dioxyde de carbone COV composé organique volatil DHP diamètre à hauteur de poitrine GES gaz à effets de serre NAAQS Standards nationaux de qualité de l'air ambiant (National Ambient Air Quality Standards, USA) NO monoxyde d'azote NO2 dioxyde d'azote O2 dioxygène O3 ozone OMS Organisation Mondiale de la Santé ONU Organisation des Nations Unies PM2,5 particules fines d'une taille inférieure à 2,5 µm PM10 particules fines d'une taille inférieure à 10 µm ppb parties par milliard (parts per billion) ppm parties par million (parts per million) RSQA Réseau de surveillance de la qualité de l'air SO2 dioxyde de soufre UFORE modèle des effets de la forêt urbaine (Urban Forest Effects Model) UNFCCC Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (United Nation Framework-Convention on Climate Change) USDA Département de l’Agriculture américain (U.S. Department of Agriculture)
  7. 7. 6 Introduction La ville concentre diverses activités humaines telles que l'habitat, le commerce, l'industrie et le transport, lesquelles génèrent un certain nombre de nuisances pour ses habitants. Il en est deux qui posent un problème majeur de santé publique à Montréal : les îlots de chaleur urbains et la pollution atmosphérique. Un îlot de chaleur urbain est la résultante de phénomènes climatologiques particuliers causés par des facteurs spécifiques aux milieux bâtis plus denses et qui absorbent l'énergie lumineuse au lieu de la réfléchir (Guay et Baudouin, 2005). À Montréal, c'est près de 80% du territoire de l'île qui est occupé par des milieux bâtis ou minéralisés (Comparot et Porlier, 2005). Ceci donne lieu à des îlots de chaleur où les températures sont plus élevées de 5 à 10 °C que dans l'environnement immédiat (Guay et Baudouin, 2005). L'effet des chaleurs estivales y est donc exacerbé, constituant l'une des causes directes de surmortalité chez les personnes âgées de plus de 65 ans durant les jours de canicules (Litvak et al., 2005). Il faut y ajouter l'aggravation de divers états chroniques chez les aînés, comme les affections respiratoires, cardiovasculaires, cérébrovasculaires, neurologiques ou rénales (King et al., 2006). Les taux de mortalité et de morbidité liées à la chaleur en ville sont voués à augmenter avec la fréquence et l'amplitude de vagues de chaleur imputables au réchauffement climatique (Doyon et al., 2006; OMS, 2008). Ceci laisse craindre l'émergence de canicules de l'ampleur de celle qui a causé la mort de 15 000 personnes en France en 2003 (King et al., 2006; OMS, 2008). La pollution atmosphérique, elle aussi, met en péril la santé des citadins. À Montréal, les secteurs du transport et de l'industrie, accompagnés en hiver du chauffage au bois et des sels de voirie, sont les principaux responsables de la pollution de l'air (Gagnon et al., 2005). Plusieurs études ont établi une nette corrélation entre les pics de pollution et le taux de mortalité ou le nombre d'hospitalisations suite à des complications respiratoires ou cardiaques (Delfino et al., 1994; Goldberg et al., 2001; Szyszkowicz, 2007). Ces faits sont d'autant plus alarmants que certains polluants gazeux ont des effets notables sur une tranche de la population considérée à risque (ex : asthmatiques) à des concentrations situées en deçà des seuils d'alerte au public (King et al., 2006). L'impact négatif des îlots de chaleur et de la pollution atmosphérique sur la santé des Montréalais est donc largement démontré et impose de réviser sérieusement l'aménagement de cette ville. L'une des solutions au problème tient dans la réduction du parc routier qui permettrait de limiter à la fois le trafic, source de pollution atmosphérique, et les surfaces asphaltées accumulatrices de chaleur (Guay et Baudouin, 2005; King et al., 2006). Pour être pleinement profitable, un tel réaménagement du territoire doit toutefois s'accompagner du verdissement des espaces libérés (Baudouin, 2008). En effet, l'implication de la végétation dans le rafraîchissement et la dépollution de l'air a été largement décrite dans un précédent
  8. 8. 7 rapport d'étape du CRE-Montréal (Vergriete et Labrecque, 2007). Les effets quantitatifs sur la santé de la population montréalaise, en revanche, restent à déterminer. Le projet d'îlot de fraîcheur St-Stanislas s'inscrit dans une logique de lutte contre les îlots de chaleur urbains, contre la pollution atmosphérique et le réchauffement climatique. L'objectif ici est de constituer une vitrine de mesures exemplaires qui maximisent le verdissement et l'usage de matériaux réfléchissants pour un développement urbain durable. L'arrondissement du Plateau/Mont-Royal a été retenu pour réaliser ce projet pilote. L'îlot s'étend du parc Sir Wilfrid Laurier au parc Lafontaine. Il est bordé par les rues Laurier au nord, Mt-Royal au sud, Brébeuf à l'ouest et Fabre à l'est, couvrant une aire de 148 300 m2 (Kolmel, 1ère partie de l'étude). Les rues Brébeuf et Fabre, et les côtés nord de la rue Laurier et sud de l'avenue Mt-Royal ne sont pas inclus dans l'îlot (Kolmel, 1ère partie de l'étude). Le choix de cette zone s'est fait selon plusieurs critères jugés essentiels à la faisabilité du projet et à sa visibilité. Premièrement, la situation géographique de l'îlot assure un accès aisé aux piétons, cyclistes et usagers des moyens de transport en commun : - proximité de la station de métro Laurier (moins de 500 m) - proximité de la piste cyclable sur la rue Brébeuf Deuxièmement, ce quartier compte déjà plusieurs des caractéristiques recherchées pour un modèle de développement durable : - peu de fosses de plantation d'arbres laissées vacantes - présence sur le site de 12 érables ayant entre 75 et 90 ans, des modèles végétaux qui maximisent les effets bénéfiques sur la température et la qualité de l'air - plusieurs mesures d'apaisement de la circulation déjà en place - présence de trois ruelles verdies depuis l'an 2000 : Modigliani, de Lanaudière/ Brébeuf (entre St-Joseph et Gilford), et Chambord/Brébeuf (entre Gilford et Mt- Royal) - deux projets de verdissement initiés en 2005-2007 par le CRE-Montréal sur les terrains de l'église St-Stanislas et de l'école Paul Bruchési Enfin, une variété d'institutions présentes sur le site sont appelées à participer au projet, ce qui devrait en assurer le succès et la pérennité. Citons : - l'organisme La Maison d'Aurore, basé dans l'église, qui contribue au dynamisme particulier du secteur et appuie le projet - la paroisse de l'église St-Stanislas, l'école Paul Bruchési, la coopérative d'habitation l'Académie des Saints-Anges, la résidence pour personnes âgées Les habitations de Lanaudière, les résidences de l'Académie et de l'Échelon, la caisse populaire St-Stanislas et les Petits Frères des Pauvres
  9. 9. 8 Cette 2ème partie du rapport vise à quantifier les effets du verdissement de l'îlot St- Stanislas sur l'environnement et la santé de la population montréalaise, sur un horizon de 1, 5 et 20 ans. En ce qui concerne les gaz à effets de serre (GES) et le réchauffement climatique, le stockage du dioxyde de carbone (CO2) sous forme de carbone dans la biomasse est souvent mis en avant dans la littérature. Cependant, lorsque le bilan (capture – émissions de CO2) est exhaustif, c'est-à-dire lorsqu'il comptabilise les émissions de CO2 liées à l'entretien des arbres de rue et à leur décomposition après abattage, il apparaît que le bilan est souvent nul, voire négatif (Nowak et al., 2002). Nous suggérons alors que seuls les 12 érables de l'église et les autres arbres matures du site (d'un diamètre d’au moins 47 cm), de par leur âge et leur capacité de stockage du carbone, offrent un réel bénéfice dans l'effort de réduction des niveaux atmosphériques en GES. Concernant la pollution de l'air et les chaleurs accablantes, peu d'études ont quantifié leur atténuation par la végétation urbaine qui permettraient d'en déduire les bénéfices sur la santé humaine (Nowak et al., 2006). Il faut savoir que d'une manière générale, peu d'études ont quantifié les effets de la végétation sur la santé humaine (Ulrich, 1984; Vergriete et Labrecque, 2007). En ce qui concerne notre étude, les moyens disponibles étaient insuffisants pour traduire le gain en biomasse de l'îlot dans 1, 5 et 20 ans en pourcentage d'amélioration de la qualité de l'air. Néanmoins, nous avons pu estimer pour les 20 ans à venir les quantités d'oxygène (O2) produit et de polluants atmosphériques séquestrés dans l'îlot, lesquels ont des effets reconnus et quantifiés sur la santé des Montréalais (King et al., 2006). Nous avons aussi analysé quelles quantités seraient atteintes, cette fois en maximisant le verdissement de l'îlot selon le potentiel de plantation décrit dans la 1ère partie du rapport (Kolmel, 2008). Il faut noter que le potentiel estimé est conservateur et respecte la trame actuelle, en particulier en ce qui concerne les arbres publics (Kolmel, 1ère partie de l'étude). Enfin, ce projet a pour vocation de démontrer aux Montréalais la nécessité et les bénéfices d'un développement durable en ville, notamment en ce qui concerne leur santé et leur qualité de vie. Ainsi, nous montrons que les 12 érables matures de l'îlot St-Stanislas ont beaucoup plus d'impact sur la qualité de l'air qu'un nombre équivalent de jeunes érables venant d'être plantés. Cet exemple devrait inspirer les politiques de plantation et de valorisation des arbres matures en milieu urbain en vue d'améliorer la qualité de vie et de participer à la lutte contre le réchauffement climatique.
  10. 10. 9 1. Effet de la végétation de l'îlot sur la température mesurée dans le quartier Les épisodes de chaleurs accablantes posent un sérieux problème de santé publique à Montréal. Durant les étés 1984 à 2003, des périodes de 3 jours consécutifs avec une moyenne de température située entre 22 et 33 ºC ont donné lieu à des taux de surmortalité quotidienne de 60%, toutes causes confondues (Litvak et al., 2005). La situation est vouée à empirer : des modèles statistiques établissent qu'au Québec, le taux de mortalité liée aux chaleurs estivales augmentera de 2% d'ici 2020 et de 10% d'ici 2080 (Doyon et al., 2006). Ces modèles s'appuient sur la relation entre climat et mortalité, et sont conjugués à plusieurs scénarios de réchauffement climatique (Doyon et al., 2006). Cependant, ils omettent l'impact qu'a la chaleur sur la génération de polluants atmosphériques en ville, ce qui pourrait amener à revoir les prévisions à la hausse. En effet, les températures élevées favorisent la formation de polluants atmosphériques dits secondaires comme l'ozone (O3), un composant majeur du smog (RSQA, 2008). Montréal a connu 47 à 75 jours de smog par an entre 2002 et 2006 (Gagnon et al., 2006b). Il est évalué qu’annuellement, à Montréal, 1540 décès prématurés seraient dus à la pollution atmosphérique : 400 liés aux pics de pollution et 1140 liés à une exposition chronique (King et al., 2006). De plus, Doyon et al. (2006) ont observé que les 15-64 ans étaient moins affectés par les hausses de températures durant la période 1981-1989 que durant la période 1991-1999. Ces auteurs ont suggéré qu'une plus grande pollution atmosphérique à Montréal durant la période 1991-1999 pourrait être à l'origine de cette tendance. L'accélération du réchauffement global prévue par la Convention-cadre des Nations Unies sur les changement climatiques (UNFCCC, 2008) devrait favoriser la génération de polluants atmosphériques à Montréal (King et al., 2006). Ces derniers auront alors des effets combinés non anticipés à ce jour sur la santé de la population (King et al., 2006). Il importe donc d'éradiquer les éléments urbains à l'origine des îlots de chaleur pour préserver la santé des populations locales et lutter contre le réchauffement global. Ceci implique de réviser l'aménagement du milieu urbain de façon à limiter les effets directs de la chaleur sur la santé humaine et ses effets aggravants sur la pollution atmosphérique. Une façon d'y parvenir est de réduire significativement les surfaces asphaltées, en fortes proportions dans la plupart des quartiers de Montréal, et de procéder au verdissement de ces espaces reconquis (Baudouin, 2008). En effet, plusieurs études ont montré que la végétation rafraîchit l'air ambiant par évapotranspiration et par l'ombrage qu'elle porte sur les rues et les bâtiments (Vergriete et Labrecque, 2007). Ainsi, un arbre mature peut faire passer 450 L d'eau du sol dans l'atmosphère par évapotranspiration et refroidir l'air aussi efficacement que 5 climatiseurs fonctionnant 20 h par jour (Johnston et Newton, 2004). Quant à l'ombrage, celui dû aux plantes
  11. 11. 10 grimpantes permet de réduire de 50% les fluctuations de températures journalières d'un mur (Dunnett et Kingsbury, 2004). Les deux effets combinés peuvent alors mener à des différences de températures de 4 à 8 °C entre un site dépourvu de végétation et un emplacement ombragé par les arbres (Vergriete et Labrecque, 2007). Cette situation semble être observée à Montréal, notamment dans le quartier du Plateau/Mt-Royal. D'après la figure 1, la température de l'air dans l'îlot St-Stanislas était comprise entre 28 et 30 °C lors de mesures effectuées en juin 2005, contrastant avec des pics de 34 à 42 °C dans plusieurs secteurs alentours. Il s'agit là d'une mesure unique et non d'une moyenne de température sur 1 an. Cependant, les modélisations de Baudouin (2008) et de Cavayas (2008) montrent que le quartier du Plateau suit la tendance de nombreux îlots de chaleur en ce qui concerne une dégradation thermique se superposant aux pertes de végétation. Donc la figure 1 suggère fortement que la végétation existante dans l'îlot St-Stanislas a déjà un effet de rafraîchissement de l'air, ce qui facilitera la présentation des effets bénéfiques des végétaux lors de la mise en place de la vitrine. Toutefois, ce secteur ne constitue pas encore un îlot de fraîcheur comparable aux parcs voisins et plusieurs actions de verdissement sont nécessaires. Le secteur est donc bien choisi pour servir de vitrine en matière de sensibilisation des Montréalais aux effets bénéfiques de la végétation urbaine sur la santé humaine, la qualité de vie en ville et l'environnement.
  12. 12. 11 Figure 1 : Correspondance entre îlots de verdure et de fraîcheur dans l'arrondissement du Plateau/Mt-Royal (cartes adaptées de Baudouin et al., 2007a,b) La comparaison des températures (A) et des indices de végétation (B) mesurés dans l'arrondissement en juin 2005 suggère un effet notable de rafraîchissement de l'air dans les îlots de verdure tels que les parcs Laurier et Lafontaine. L'îlot de verdure St- Stanislas est délimité par le rectangle bleu.
  13. 13. 12 2. Profil de la végétation dans l'îlot de fraîcheur St-Stanislas Nous avons recensé la végétation préexistante ainsi que celle plantée durant la période 2006-2007 dans le cadre du projet de verdissement de l'îlot. En décembre 2007, le site comptait 897 arbres, 290 arbustes, 112 plantes grimpantes et 302 plantes vivaces ou buissons (Annexe 1). Nous avons identifié la majorité des espèces présentes dans l'îlot et estimé le pourcentage d'érables et de frênes parmi la végétation préexistante. Il ressort que ces deux essences d'arbres prédominent sur le site et représentent environ 36% et 32% des arbres recensés, respectivement (Tableau I). De ce fait, le profil d'arbres de l'îlot St-Stanislas est comparable à celui d'arbres de rue de Chicago (IL, USA), dominé lui aussi par l'érable (43%) et le frêne (19%) (Tableau I). La 3ème espèce la plus représentée dans l'îlot est un conifère : le thuya, plutôt que le févier (un feuillu) dans le cas de Chicago (Tableau I). Les conifères présentent l'avantage de garder leurs aiguilles durant l'hiver et d'être adaptés aux climats froids. La présence de 10,5% de thuyas et de 4% d'autres conifères (Annexe 2) dans l'îlot permet donc de maximiser les effets de la végétation sur la température et la qualité de l'air durant toutes les saisons. Tableau I : Essences d'arbres de rue prépondérantes dans la ville de Chicago (IL, USA) en 1991 et dans l'îlot St-Stanislas à Montréal (QC, Canada) en 2008 Proportion de chaque espèce dans l'aire d'étude (%) Espèces d'arbres de rue Chicago a Îlot St-Stanislas, Montréal b érable (Acer) 43,5 36,3 frêne (Fraxinus) 19,4 31,8 févier (Gleditsia) 9,0 0,6 orme (Ulma) 5,6 -- arbres fruitiers (Prunus spp.) 5,4 1,1 tilleul (Tilia spp.) 4,0 0,2 chêne (Quercus) 1,4 0,9 thuya (Thuya) -- 10,5 conifères sauf thuya -- 4,0 autres -- 11,5 espèces non identifiées 11,7 7,1 a Données issues de McPherson et al., 1997. b Pourcentages obtenus à partir de l'Annexe 2.
  14. 14. 13 Les effets des arbres sur la température et la qualité de l'air varient en amplitude selon le climat dans l'aire d'étude, le taux de pollution, les espèces végétales présentes, leurs masses foliaires et leurs taux de croissance (Nowak, 1994a; Vergriete et Labrecque, 2007). Nous avons souligné la similitude entre le profil d'espèces de l'îlot St-Stanislas et un profil d'arbres de rue à Chicago qui comporte plus de 60% d'érables et de frênes (Tableau I). Notre cas d'étude est comparable à celui de Chicago selon deux autres critères d'importance concernant les effets des arbres sur la température et la qualité de l'air. Premièrement, le taux de couverture boisée à Chicago en 1991 était de 11% (McPherson et al., 1997). Ce taux est du même ordre de grandeur que celui à Montréal (8%) en 2001, et est en deçà des 20% à 30% évalués pour de nombreuses villes nord- américaines telles que Toronto, New York, Atlanta ou San Francisco (Boivin et al. 2002; Vergriete et Labrecque, 2007; USDA, 2008). Dans un souci de simplification pour nos comparaisons, nous supposons ici que le taux de couverture arborée de la ville de Montréal est représentatif de celui de l'îlot St-Stanislas. Deuxièmement, les villes de Montréal et de Chicago peuvent être comparées en termes d'altitude, de latitude et de climat (Annexe 3). En effet, les moyennes mensuelles de températures, de volumes de précipitations (pluie + neige) et le nombre de jours par mois comptant des températures négatives sont similaires pour les deux villes (Annexe 3). Puisque notre cas d'étude est comparable à ceux de Chicago en termes de profils d'espèces, de taux de couverture arborée et de climats, nous estimons que les résultats d'études à Chicago peuvent être extrapolés au profil de l'îlot St-Stanislas. Les performances des arbres de rue de Chicago en matière de dépollution de l'air ont été exprimées en fonction de leurs diamètres à hauteur de poitrine (1,3 m), ou DHP (Nowak, 1994a,b; Nowak et al., 2007). Nous avons donc mesuré les DHP des arbres de l'îlot de fraîcheur et les avons classés selon les mêmes catégories de DHP que celles établies dans les études menées à Chicago. La figure 2 montre ainsi que notre site comporte une majorité (87%) de jeunes arbres dont le DHP est inférieur à 30 cm. Figure 2 : Classification des arbres de l'îlot St-Stanislas en fonction de leur diamètre à hauteur de poitrine (DHP) (données tirées de l’Annexe 2)
  15. 15. 14 3. Impact de la végétation de l’îlot sur les niveaux atmosphériques de dioxyde de carbone (CO2) Issu de la combustion de carburants fossiles, le CO2 est l'un des GES responsables du réchauffement de notre planète (UNFCCC, 2008). Les estimations de croissance démographique mondiale et de consommation future des carburants fossiles laissent prévoir une accélération du réchauffement climatique (UNFCCC, 2008). Hormis le nombre grandissant d'effets désastreux sur l'environnement, les études d'impact de ce réchauffement global sur la santé humaine sont alarmantes. Mortalité accrue dû à une plus grande fréquence d'extrêmes météorologiques (ex : chaleurs accablantes, ouragans, inondations, sécheresses) ; à une expansion de maladies sensibles au climat  souvent les plus meurtrières ; à un manque d'eau potable ; à une malnutrition pour cause d'effondrement des rendements agricoles. Les effets possibles sur la santé sont graves et multiples, et risquent de toucher plus durement les populations pauvres qui contribuent le moins aux émissions de GES mais sont les plus vulnérables face aux extrêmes climatiques (OMS, 2008). Nous avons donc tous pour responsabilité de participer activement à une réduction rapide et drastique des niveaux atmosphériques de GES. Le verdissement du milieu urbain peut nous y aider, en capturant une partie du CO2 atmosphérique et en limitant le recours aux énergies émettrices de CO2 pour le chauffage ou l'air conditionné. Nous avons évalué la capacité des arbres de l'îlot à convertir du CO2 atmosphérique en biomasse, et à limiter les dépenses d'énergie de chauffage et de climatisation. 3.1. Séquestration du CO2 atmosphérique dans la biomasse végétale Les végétaux se distinguent des autres êtres vivants par le fait qu'ils réalisent la photosynthèse, un processus qui utilise l'énergie lumineuse pour transformer le CO2 atmosphérique en O2 et en biomasse. Durant le jour, les feuilles des arbres et des plantes sont donc le siège d'échanges gazeux avec l'atmosphère : elles pompent du CO2 de l'air et rejettent de l'O2. La capacité des arbres à séquestrer du CO2 de l'air a été reprise dans plusieurs études comme moyen de capturer une fraction des GES générés par les activités humaines (Nowak, 1994b; Nowak et Crane, 2002; Thompson et al., 2004; Yang et al., 2005; Dubé et al., 2006; Peper et al., 2007). Cependant, peu d'entre elles incluent dans leur bilan les quantités de CO2 émis durant la plantation et l'entretien des arbres de rue (ex : élagage) à l'aide d'équipements motorisés (Nowak et al., 2002; Peper et al., 2007). Il faut également considérer le devenir des arbres de rue après leur abattage. S'ils se décomposent ou sont brûlés, la totalité du carbone contenu dans la biomasse est reconvertie en CO2 atmosphérique. Le bilan est alors négatif car il se résume aux seules émissions de CO2 des équipements utilisés pour la plantation et
  16. 16. 15 l'entretien des arbres de rue tout au long de leur vie (Nowak et al., 2002). Pour que le bilan soit positif, il faut que les arbres aient un taux de croissance et une durée de vie importants pour convertir de grandes quantités de CO2 de l'air en biomasse ; qu'ils subissent peu d'interventions à l'aide d'équipements motorisés ; qu'ils soient utilisés comme bois de construction après leur mort, ou enfouis dans le sol, ou remplacés par d'autres arbres qui nécessiteront plusieurs décennies pour arriver à maturité et séquestrer une même quantité de CO2 atmosphérique (Nowak et al., 2002). Ce dernier point souligne que le seul maintien du nombre d'arbres entretenus par l'homme ne suffit pas : il faut bel et bien un nombre toujours croissant d'arbres de rue pour espérer contribuer à une baisse des GES plutôt qu'à leur essor (Nowak et al., 2002). Dans notre cas d'étude, les arbres matures (DHP ≥ 47 cm) ont désormais séquestré de grandes quantités de CO2 sous forme de biomasse, et ils nécessitent peu d'interventions humaines. Il est donc plausible que ces arbres contribueront à ôter du CO2 de l'air et à lutter contre le réchauffement climatique, à condition d'être remplacés après leur abattage par d'autres arbres qui séquestreront au moins autant de CO2 à leur tour. Suite à ces considérations, nous avons estimé les quantités de CO2 séquestré par les 82 arbres matures de l'îlot en 2008 (Annexe 2), en fonction de leurs DHP et des données de Nowak (1994b). 3.1.1. Quantité de CO2 atmosphérique séquestré par les arbres matures en 2008 Notre cas d'étude étant comparable à celui de Chicago en termes de profil d'arbres et de climat (Tableau I; Annexe 3), nous avons appliqué aux arbres de l'îlot St-Stanislas les taux de séquestration de CO2 relatifs aux DHP publiés par Nowak (1994b). Ceci nous a permis d'estimer à 5,3 t la quantité de CO2 séquestré par les 82 arbres matures de l'îlot St-Stanislas au cours de l’année 2008 (Fig. 3). La part des 12 érables de l'église St-Stanislas est considérable puisqu'ils séquestreront à eux seuls 710 kg de CO2 durant la même année (Fig. 3). Ces résultats, basés sur les données de Nowak (1994b), ne prennent pas en compte les émissions de CO2 des équipements motorisés requis pour l'entretien des arbres de rue. Nous omettons également de notre bilan la capacité de séquestration du CO2 de l'air par la végétation au sol et sur les murs, faute de données dans la littérature. Étant donné que ces deux omissions mènent, l'une à une surestimation, et l'autre à une sous-estimation du résultat, il est difficile de déterminer la marge d'erreur commise.
  17. 17. 16 3.1.2. Quantité de CO2 atmosphérique séquestré sur un horizon de 5 et 20 ans Nous avons évalué la quantité de CO2 séquestré par les arbres matures de l'îlot pour les années 2008 à 2027 (Annexe 2), à partir des taux relatifs aux DHP de Nowak (1994b). Pour cela, la variation des effectifs dans 3 catégories de DHP a été projetée au fil des ans en fonction de la croissance en diamètre et de la mortalité des arbres recensés (Annexe 2). Un taux moyen de croissance en diamètre de 0,8 cm/an a été utilisé, à l’instar de celui observé dans plusieurs villes américaines indépendamment de leurs climats (Thompson et al., 2004; Nowak, 1994b). En ce qui concerne le taux de mortalité, seuls 7 arbres morts ont été recensés pour 1 187 vivants dans l’îlot St- Stanislas (Kolmel, 1ère partie de l'étude). Ce taux est extrêmement faible comparé aux 1 à 27% de mortalité annuelle relevés dans la littérature (Nowak, 1994b; Thompson et al., 2004). Étant donné l’implication des intervenants et résidents du quartier St-Stanislas dans l’effort de verdissement de l’îlot, le taux de mortalité constaté au sein de la végétation devrait rester négligeable dans les 20 ans à venir. Il s'ensuit que les arbres matures de l'îlot séquestreront 5,6 et 6,4 t de CO2 atmosphérique en 2012 et 2027, respectivement (Fig. 3). Les 12 érables en séquestreront environ 17%, avec 772 et 965 kg en 2012 et 2027, respectivement (Fig. 3). Les quantités cumulées de CO2 séquestré par les arbres matures de l'îlot s'élèveront à 27,5 t durant les 5 prochaines années, et à 118,5 t durant les 20 prochaines années (Annexe 2). Parmi ces quantités, 3,8 t seront séquestrées sur 5 ans, et 16,8 t sur 20 ans, par les 12 érables de l'église (Annexe 2). Nous pouvons comparer la valeur d'un de ces érables matures à celle d'un érable venant d'être planté. En considérant un taux de croissance de 0,8 cm/an, le jeune érable nécessitera environ 92 ans pour atteindre le DHP de 77 cm de l'érable mature. En 92 ans, le jeune érable séquestrera 1,8 t de CO2 atmosphérique tandis que l'érable mature en séquestrera 8,5 t (Annexe 2). Nous avons indiqué plus haut que les 12 érables matures contribueront à une baisse des GES plutôt qu'à leur essor à condition qu'ils soient remplacés par d'autres arbres après leur mort. Cependant, même dans ce cas, il existe un délai de 92 ans pour que le jeune érable séquestre à son tour la quantité de CO2 convertie en biomasse avant lui par l'arbre mature. Pendant ces 92 ans, la majeure partie du carbone de l'érable mature sera repassée sous forme de CO2 dans l'atmosphère, contribuant à l'effet de serre. Par conséquent, les arbres de rue peuvent être employés comme moyen de lutte contre le réchauffement climatique, mais ne peuvent éclipser l'absolue nécessité d'une réduction drastique des émissions de CO2 et autres GES. À titre d'exemple, un arbre mature (DHP ≥ 77 cm) mettra 1 an à séquestrer les quantités de CO2 rejeté par une automobile parcourant 1 460 km (Nowak, 1994b).
  18. 18. 17 Figure 3 : Quantités de CO2 atmosphérique séquestré par les 12 érables et les autres arbres matures (DHP ≥ 47 cm) de l'îlot St-Stanislas sur un horizon de 1, 5 et 20 ans (à partir des données de Nowak, 1994b) 3.2. Réduction des émissions de CO2 d'origine humaine par la végétation de l’îlot Lorsque leur orientation et leur distance aux bâtiments sont optimales, les arbres de rue et le couvert végétal sur les murs tempèrent les besoins en climatisation l'été, par l'ombrage et l'évapotranspiration qu'ils opèrent. En hiver, ils atténuent l'effet de refroidissement des vents et des précipitations contre les bâtiments, permettant ainsi de réduire les besoins en chauffage (Peper et al., 2007). L'amélioration par les arbres de l'isolation thermique des bâtiments en ville se traduit donc en réduction des coûts d'énergie tant en été qu'en hiver. La part des énergies productrices de CO2 dédiées au chauffage et à l'air conditionné a été évaluée dans plusieurs villes américaines afin d'en déduire les quantités de CO2 épargné grâce à l'isolation par les arbres et aux économies d'énergie occasionnées (Nowak, 1994b; Peck et al., 1999; Akbari, 2002; McPherson et al., 2007; Peper et al., 2007; Simpson et McPherson, 2007). L'essentiel de l'énergie consommée pour le chauffage et la climatisation dans les logements du Quantités (kg) de CO2 séquestré par année cible 4865 5442 710 772 925 4638 0 2000 4000 6000 8000 2008 2012 2027 12 érables matures Autres arbres matures
  19. 19. 18 secteur St-Stanislas est d'origine hydroélectrique. Toutefois, les économies d’énergie réalisées par les Montréalais peuvent servir à exporter des surplus aux villes américaines qui, elles, consomment des énergies émettrices de CO2 pour le chauffage et l’air climatisé (Nowak, 1994b). Par conséquent, nous proposons que les économies d'énergie réalisées à Montréal permettent d'éviter une fraction des émissions de CO2 aux Etats-Unis, contribuant donc à la lutte contre le réchauffement climatique. Nous avons estimé les quantités de CO2 épargné par l'effet isolant des arbres de l'îlot St-Stanislas à partir des données de Nowak et al. (2002). Pour une distance aux bâtiments et une orientation optimales, un arbre adulte permet ainsi d'épargner l'émission de 27,7 kg carbone/an, soit 101,6 kg CO2/an (Nowak et al., 2002). Pour des raisons de simplicité, nous avons considéré que cet effet est observé pour les 1 187 arbres et arbustes de l'îlot, ce qui revient à éviter le rejet dans l'air de 120,6 t CO2/an. Il est possible que ce résultat surestime quelque peu la capacité d'isolation par les jeunes arbres de l'îlot ou par certains arbres éloignés des bâtiments. En revanche, il faudrait ajouter l'effet isolant du couvert végétal sur les murs mais celui-ci n'est pas documenté en kg CO2/an, à notre connaissance. Quelque soit l'erreur commise ici, elle n'entame en rien le constat suivant : en 1 an, la quantité de CO2 épargnée (120,6 t) grâce à l'effet isolant de la végétation de l'îlot est environ 20 fois supérieure à celle ôtée de l'atmosphère (Fig. 3 : environ 6 t) et convertie en biomasse par cette même végétation. De plus, le bénéfice de la végétation est permanent puisqu'il s'agit ici d'éviter ou réduire l'usage d'énergies émettrices de CO2. La séquestration du CO2 déjà émis par la végétation, rappelons-le, n'offre de bénéfice dans la lutte contre le réchauffement climatique que si le nombre d'arbres en ville augmente continûment.
  20. 20. 19 4. Amélioration de la qualité de l’air par la végétation de l’îlot Dans leur rapport remis au CRE-Montréal, Vergriete et Labrecque (2007) ont décrit le rôle de la végétation urbaine dans l’assainissement de l’air et son impact positif sur la santé humaine. Rappelons tout d'abord que les végétaux produisent de l'O2 par photosynthèse, ce qui contribue à améliorer la qualité de l'air puisque l'O2 est indispensable à notre respiration et à celle des autres êtres vivants (Vergriete et Labrecque, 2007). De plus, la végétation peut capter une fraction des polluants atmosphériques dont les pics de concentration à Montréal font augmenter le nombre d'hospitalisations dues à des complications cardiaques ou respiratoires (Delfino et al., 1994; Nowak, 1994a; Szyszkowicz, 2007). Il faut noter que les végétaux produisent des quantités variables de composés organiques volatils (COV) qui réagissent avec d'autres polluants atmosphériques et concourent à la formation d'O3 en présence de chaleur (Nowak, 1994a). Toutefois, leurs taux de production restent largement inférieurs à ceux d'origine humaine, et l'ombrage des arbres tend à rafraîchir l'air et donc, à enrayer la formation des polluants avec lesquels réagissent les COV (Nowak et al., 2000). L'impact des COV végétaux sur la qualité de l'air étant difficilement mesurable et clairement négligeable dans certains cas (Nowak et al., 2000), nous avons négligé leur effet sur la qualité de l'air ambiant dans notre étude. Nous proposons donc une évaluation quantitative des bénéfices apportés par le verdissement de l'îlot en termes de production d'O2 et de séquestration de plusieurs polluants atmosphériques majeurs. 4.1. Apport en oxygène (O2) par la végétation Les végétaux constituent une source d'O2 pour les êtres humains s'ils produisent plus d'O2 par photosynthèse durant le jour qu'ils n'en consomment en respirant jour et nuit. La balance production/consommation d'O2 varie au cours des saisons, en particulier pour les arbres feuillus qui n'effectuent pas la photosynthèse en hiver du fait de l'absence de feuilles. Les bilans en O2 intègrent ces variations, leurs valeurs étant des moyennes annuelles (Nowak et al., 2007). 4.1.1. Apport en O2 durant l'année 2008 Nowak et al. (2007) ont mesuré les niveaux annuels de production nette d'O2 par des arbres de rue à Minneapolis, en fonction de leurs DHP. Notons que les auteurs ont tenu compte de l'absence de photosynthèse en hiver, des taux de respiration des arbres, de leurs taux de mortalité et des taux d'O2 respiré (par les microorganismes) lors de la décomposition des arbres morts. Le climat étant semblable à Minneapolis et Montréal
  21. 21. 20 (Annexe 3), nous avons estimé que les taux de production d'O2 par arbre et par catégorie de DHP sont comparables entre les deux villes. Ceci nous a permis d'estimer à 18,2 t la quantité d'O2 produit par les arbres et arbustes de l'îlot St-Stanislas au cours de l’année 2008 (Annexe 2). La consommation annuelle moyenne d’O2 par un adulte s’élevant à 307 kg (Nowak et al., 2007), les arbres de l’îlot satisferont aux besoins en O2 de 59 individus en 2008 (Annexe 2). Hormis les arbres et arbustes de l'îlot, nous avons évalué la quantité nette d'O2 produit par les 112 plantes grimpantes présentes. Celles-ci atteignent une hauteur de 1,5 m et s'étalent sur des largeurs de 1,8 m (Kolmel, communication personnelle). Les 112 plantes couvrent donc 300 m2 de murs, pour une épaisseur de 15 cm environ. Or, Peck et al. (1999) ont noté que 1 m2 de plantes grimpantes de 15 cm d'épaisseur présente une surface foliaire de 5 m2 . Les 300 m2 de murs verts de l'îlot arborent donc une surface foliaire de 1 500 m2 (Annexe 2). D'après Peck et al. (1999), 150 m2 de surface foliaire produisent en 1 an une quantité d'O2 équivalente à celle respirée par un adulte durant la même période de temps. Toutefois, ces auteurs ont omis la quantité d'O2 respirée par la plante elle-même et celle consommée après sa mort, lors de sa décomposition. Nous proposons donc de corriger cette valeur brute de production d'O2 pour en déduire la valeur nette d'O2 produit par les végétaux et réellement disponible pour la respiration humaine. Il a été montré pour un érable qu'une surface foliaire de 150 m2 correspond à un DHP de 27,5 cm (facteur de corrélation R2 > 0,7) (Peper et al., 2001). Or, un érable de ce DHP produit une quantité nette d'O2 de 22,6 kg/an à Minneapolis (Nowak et al., 2007), ce qui représente 15 fois moins d'O2 que la quantité nécessaire aux besoins annuels d'un individu. Nous considérons donc qu'il faut non pas 150 m2 mais 150 x 15 = 2 250 m2 de surface foliaire pour couvrir les besoins annuels en O2 d'un individu, en tenant compte de la période hivernale à Montréal, de la respiration des arbres et de la respiration microbienne nécessaire à leur décomposition après la mort. Nous en déduisons que les 112 plantes grimpantes de l'îlot produiront à peine assez d'O2 pour 1 personne en 2008 (Fig. 4). Il ressort que les arbres, arbustes et plantes grimpantes présents dans l'îlot St-Stanislas produiront suffisamment d'O2 pour 60 personnes en 2008, comme le montre la figure 4. La part des 79 arbres, 163 arbustes et 59 plantes grimpantes récemment plantés par le CRE-Montréal sera faible puisque ces jeunes plants subviendront aux besoins en O2 de 3 personnes seulement (Annexe 2). Par comparaison, les 12 érables matures de l'église St-Stanislas fourniront à eux seuls assez d'O2 pour 3 personnes en 2008 (Annexe 2).
  22. 22. 21 Figure 4 : Nombre de personnes approvisionnées en O2 pendant 1 an par la végétation de l’îlot sur un horizon de 1, 5 et 20 ans (à partir des données de Nowak et al., 2007) 4.1.2. Apport en O2 sur un horizon de 5 et 20 ans Nous avons évalué l'apport en O2 par la végétation existante de l’îlot sur un horizon de 5 et 20 ans (Fig. 4). En ce qui concerne les arbres et les arbustes, leur production d'O2 a été quantifiée pour les années 2008 à 2027 à partir des taux relatifs aux DHP de Nowak et al. (2007). Pour cela, la variation des effectifs dans 8 catégories de DHP a été projetée au fil des ans en fonction de la croissance en diamètre et de la mortalité des arbres recensés (Annexe 2). Comme au paragraphe 3.1.2, un taux moyen de croissance en diamètre de 0,8 cm/an et un taux de mortalité nul ont été utilisés pour les projections. Il s'ensuit que les arbres et arbustes de l'îlot produiront suffisamment d'O2 pour les besoins annuels de 61 personnes en 2012, et de 105 personnes en 2027 (Fig. 4). En plus des arbres et arbustes, les 112 plantes grimpantes de l'îlot couvriront 300 m2 de murs pour une épaisseur d'environ 25 cm en 2012 et 2027. Peck et al. (1999) ont noté que 1 m2 de plantes grimpantes de 25 cm d'épaisseur offre une surface foliaire de Besoins annuels en O2 couverts pour n individus 59 62 61 63 105 115 13 6 2 21 1 90 90 0 50 100 150 200 250 végétation existante potentiel de végétation végétation existante potentiel de végétation végétation existante potentiel de végétation 2008 2012 2027 verdure au sol murs verts arbres et arbustes
  23. 23. 22 11,8 m2 . Les 300 m2 de murs verts de l'îlot comporteront donc une surface foliaire de 3 540 m2 (Annexe 2). Puisque nous avons déterminé plus haut qu'il faut 2 250 m2 de surface foliaire pour couvrir les besoins annuels en O2 d'un adulte, les plantes grimpantes existantes apporteront à peine assez d'O2 pour 2 personnes en 2012 et 2027 (Fig. 4). Au total, les arbres, arbustes et plantes grimpantes du site couvriront donc les besoins annuels en O2 de 63 personnes en 2012, et de 107 personnes en 2027 (Fig. 4). La contribution des 79 arbres, 163 arbustes et 59 grimpantes plantés par le CRE-Montréal sera mineure, répondant aux besoins annuels en O2 de 3 et 6 personnes en 2012 et 2027, respectivement (Annexe 2). Bien qu'en faible effectif, les 12 érables matures de l'église St-Stanislas seront relativement plus efficaces en couvrant les besoins annuels en O2 de 3 et 4 personnes en 2012 et 2027, respectivement (Annexe 2). La valeur des érables matures est mise en exergue lorsqu'elle est comparée à celle d'un érable venant d'être planté. En considérant un taux de croissance de 0,8 cm/an, le jeune érable nécessitera environ 91 ans pour atteindre le DHP de 76 cm de l'érable mature. En 91 ans, nous avons calculé que le jeune érable produira assez d'O2 pour couvrir les besoins en O2 d'une personne pendant 12 ans (Annexe 2). En 91 ans, l'érable mature couvrira les besoins en O2 d'une personne pendant 33 ans (Annexe 2). Par conséquent, "un arbre planté pour un arbre (mature) coupé" équivaut à une perte considérable des effets bénéfiques des arbres sur la qualité de l'air en ville. De toute évidence, la détérioration de la qualité de l'air est encore plus grande si les arbres matures sont abattus sans être remplacés. À ce stade, il faut remarquer que l'île de Montréal a perdu 9% de surfaces boisées entre 1986 et 2001 et 18% entre 1998 et 2005 (Boivin et al., 2002; Cavayas, 2008). La même tendance est observée depuis 30 ans à Montréal et dans d'autres métropoles comme New York ou Stockholm (Bolund et Hunhammar, 2002). 4.1.3. Potentiel de verdissement et bénéfices en termes d'apport en O2 La figure 4 permet de quantifier les effets de la végétation existante sur la qualité de l'air en termes d'apport en O2, mais illustre aussi l'intérêt de poursuivre l'effort de verdissement de l'îlot. En effet, nous avons estimé l'apport supplémentaire en O2 qu'offre le potentiel actuel de plantation, à savoir 138 arbres, 108 arbustes, 2 033 m2 de sols verdis et 2 096 m2 de murs couverts de plantes grimpantes respectant la trame courante de la Ville de Montréal (Kolmel, 1ère partie de l'étude). Nous avons considéré que si elles sont plantées en 2008, les plantes grimpantes peuvent atteindre 15 cm d'épaisseur en 2012, et jusqu'à 25 cm d'épaisseur en 2027 (Annexe 2). Rappelons que 1 m2 d'un tel couvert végétal a une surface foliaire de 5 m2 pour 15 cm d'épaisseur, et
  24. 24. 23 de 11,8 m2 pour 25 cm d'épaisseur (Peck et al., 1999). Les 2 096 m2 de plantes grimpantes constituent donc un potentiel de 10 480 m2 de surface foliaire en 2012 et de 24 733 m2 en 2027, couvrant les besoins en O2 de 6 adultes en 2012 et 13 adultes en 2027 (Annexe 2). L'évaluation des sols à verdir, quant à elle, s'est faite en déambulant sur le trottoir, donc elle ne tient compte que des espaces localisés à l'avant des bâtiments. Nous proposons que ces sols soient couverts d'herbes hautes de 40 cm environ, dont la surface foliaire est de 100 m2 par m2 de végétation (Peck et al., 1999). Le potentiel de 2 033 m2 de sols verdis représente alors une surface foliaire de 20 330 m2 qui serait disponible en 2012 et 2027, couvrant les besoins en O2 de 90 personnes (Annexe 2). Nous en avons déduit le nombre supplémentaire d'individus approvisionnés en O2 en 2012 et 2027 grâce au potentiel de plantation en arbres et de verdissement du sol et des murs (Fig. 4). Ainsi enrichi, l'îlot St-Stanislas fournirait au total suffisamment d'O2 pour couvrir les besoins annuels en O2 de 159 personnes en 2012 et de 218 personnes en 2027 (Fig. 4). Il s'agit vraisemblablement d'une sous- estimation parce que les calculs ne tiennent pas compte des surfaces vertes situées à l'arrière des bâtiments, dans les jardins privés essentiellement. En effet, nous n'avons pu accéder à ces lieux lors de nos relevés effectués durant la période hivernale. Finalement, nous avons évalué quel serait l'apport en O2 des 58 372 m2 de toits de l'îlot s'ils étaient aménagés pour être couverts d'herbes hautes (de 40 cm environ, sans entretien nécessaire). Il faut savoir que 1 m2 de ce type de couvert végétal présente une surface foliaire de 100 m2 (Peck et al., 1999). Le potentiel additionnel de 58 372 m2 d'herbes hautes représente donc une surface foliaire de 5 837 200 m2 qui serait disponible en 2012 et 2027 (Annexe 2). Même enneigés pendant 6 mois, les toits couverts d'herbes hautes produiraient suffisamment d'O2 pour répondre aux besoins annuels en O2 de 2 594 personnes (Annexe 2). La stratégie de verdissement des toits offre donc un énorme avantage pour la qualité de l'air en ce qui concerne la production d'O2. 4.2. Dépollution de l’air par les arbres de l’îlot St-Stanislas Les activités industrielles, les transports motorisés et le chauffage domestique au bois sont les principales sources de pollution atmosphérique à Montréal (Gagnon, 2006a). Ces 3 secteurs produisent des polluants majeurs tels que les particules fines de tailles inférieures à 2,5 µm (PM2,5) et 10 µm (PM10), le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d'azote (NO et NO2) et de soufre (SO2), les COV, l'O3 et le benzène (Fig. 5) (RSQA, 2008). Les pics de concentration de ces polluants sont responsables des journées de mauvaise qualité de l'air à Montréal, qui s'élevaient au nombre de 47 en 2006 et de 66 à 75 durant les 3 années précédentes (Fig. 5). Les effets de ces polluants
  25. 25. 24 atmosphériques sur la santé humaine sont nombreux et variés. Durant l'été 1994, les admissions aux urgences dues à des crises d'asthme étaient 3% plus nombreuses que la moyenne pour chaque incrément de 12 µg/m3 des niveaux de PM10 pendant les 3 jours précédents (Delfino et al., 1994). Ces résultats ont été observés malgré des niveaux de PM10 en deçà du seuil d'alerte de 150 µg/m3 fixé par l'agence NAAQS de contrôle de la qualité de l'air aux États-Unis. Pour les autres maladies respiratoires, les hospitalisations étaient 10% plus nombreuses que la moyenne pour chaque excès de 9,1 µg/m3 des niveaux de SO2 durant les 4 jours précédents (Delfino et al., 1994). Des pics de concentration en NO2 et CO ont également été associés à une hausse du nombre d'hospitalisations pour cause de complications cardiaques (Szyszkowicz, 2007). L'O3, quant à lui, est un polluant secondaire qui se forme par des réactions photochimiques entre les oxydes d'azote et les COV en présence de chaleur (RSQA, 2008). Sur le territoire de Montréal, il est donc courant d'observer les pics de concentrations d'O3 lors d'après-midis ensoleillées de la période d'avril à septembre (RSQA, 2008). Durant les étés de la période 1984-1993, 6% des morts à l'hôpital suite à des complications respiratoires ont été corrélées à des excès en O3 de 21 µg/m3 au- dessus de la moyenne sur les 3 jours précédents (Goldberg et al., 2001). En 2003, un groupe de l'OMS a conclu qu'il n'existe pas de seuils d'exposition aux particules fines et à l'O3 sous lesquels il n'y aurait pas d'effets négatifs sur la santé de l'ensemble de la population (King et al., 2006). Figure 5 : Nombre de jours de mauvaise qualité de l'air à Montréal, et principaux polluants atmosphériques impliqués (Gagnon, 2006a)
  26. 26. 25 Les arbres participent à la dépollution de l'air de 2 façons. D'une part, une fraction des particules fines se dépose sur les feuilles et se retrouve au sol à la suite de précipitations ou de la tombée des feuilles (Nowak, 1994a). D'autre part, les échanges gazeux entre la végétation et l'air ambiant amènent une fraction des polluants gazeux à pénétrer dans les feuilles où ils restent piégés (Nowak, 1994a). L'amplitude de ces effets dépend des espèces d'arbres étudiées, de leurs âges et taux de croissance, du climat, mais aussi des niveaux atmosphériques en polluants (Nowak, 1994a). Nous avons établi au paragraphe 2 que notre cas d'étude était comparable à celui décrit en 1991 à Chicago en termes de profil d'arbres et de climat (paragraphe 2). Il faut ajouter que les concentrations en polluants atmosphériques sont du même ordre de grandeur entre les deux cas d'étude (Annexe 4). Ceci nous a permis d'extrapoler les résultats obtenus à Chicago, en 1991, à notre étude d'arbres et arbustes de l'îlot St-Stanislas afin d'estimer les quantités de CO, SO2, NO2, PM10 et O3 qu'ils séquestreront en 2008, 2012 et 2027. Nos estimations reposent sur l'hypothèse que les niveaux atmosphériques des différents polluants resteront approximativement les mêmes dans les 20 prochaines années. 4.2.1. Quantités de polluants atmosphériques séquestrés par l'îlot en 2008 Notre cas d'étude étant comparable à celui de Chicago en termes de climat, concentrations en polluants et profil d'arbres, nous avons appliqué aux arbres de l'îlot St-Stanislas les taux de séquestration de polluants publiés par Nowak (1994a). Ceci nous a permis de quantifier les effets de dépollution du CO, du SO2, du NO2, des PM10 et de l'O3 par les arbres de l'îlot en 2008 (Annexe 2). Ainsi, les 1187 arbres et arbustes du site séquestreront 7,4 kg de CO, 22,7 kg de SO2, 25,7 kg de NO2, 58,8 kg de PM10 et 64,2 kg d'O3 en 2008 (Fig. 6). Assurément, les 300 m2 de plantes grimpantes de l'îlot contribueront à séquestrer des polluants. Cependant, nous ne disposons pas d'études publiées pour quantifier ces effets supplémentaires. Notons aussi que l'ombrage apporté par les arbres de l'îlot assurera un rafraîchissement de l'air en été, ce qui limitera la formation des polluants tels que l'O3. Toutefois, l'impact des arbres de rue sur les multiples facteurs impliqués dans la formation d'O3 est complexe et nécessite une étude approfondie (Nowak et al., 2000). Nous estimons donc qu'en 2008, la végétation de l'îlot dépolluera l'air d'au moins 179 kg de composés nocifs pour la santé humaine, et que cette quantité est probablement sous-estimée (Fig. 6). Il faut ajouter l'effet de rafraîchissement de l'air par la végétation de l'îlot, qui limitera la formation de polluants secondaires comme l'O3 durant les journées de grande chaleur (paragraphe 1), mais qui ne peut être quantifié ici. La part des 79 arbres et 163 arbustes récemment plantés par le CRE-Montréal sera faible puisque ces jeunes plants
  27. 27. 26 séquestreront 5,3 kg de polluants en 2008 (Annexe 2). Par comparaison, les 12 érables de l'église St-Stanislas en séquestreront 13 kg dans la même année (Annexe 2). L'une des limites de notre étude est que nous pouvons déterminer les quantités (kg) de polluants séquestrés par les arbres de l'îlot, mais pas le pourcentage d'amélioration de la qualité de l'air, qui nécessite des mesures plus complètes (Nowak et al., 2000; Nowak et al., 2006). Ce pourcentage d'amélioration de la qualité de l'air permettrait de quantifier l'impact du verdissement de l'îlot sur la santé des Montréalais grâce aux études épidémiologiques réalisées à Montréal (Delfino et al., 1994; Goldberg et al., 2001; Szyszkowicz, 2007). Notons aussi qu'avec des moyens plus importants, nous aurions pu mesurer la hauteur des arbres et leur diamètre au niveau de la couronne. Ceci nous aurait permis, avec des données de concentration des polluants à Montréal (Gagnon et al., 2006b), de procéder à des estimations plus fines grâce au logiciel en ligne de l’agence USDA, intitulé Urban Forest Effects Model (USDA, 2008). Le logiciel procure également une estimation monétaire de l'effet dépolluant de l'îlot de végétation à partir des taxes à l'émission des divers polluants fixées par le gouvernement américain. Une telle estimation selon les standards canadiens reste difficile sans l'annonce par le gouvernement fédéral d'un programme clair de taxation à l'émission des divers polluants atmosphériques (Environnement Canada, 2008).
  28. 28. 27 Figure 6 : Quantités de polluants atmosphériques séquestrés par les arbres et arbustes de l'îlot St-Stanislas sur un horizon de 1, 5 et 20 ans (à partir des données de Nowak, 1994a) 4.2.2. Quantités de polluants séquestrés sur un horizon de 5 et 20 ans Nous avons évalué les quantités de polluants séquestrés par les arbres et arbustes de l’îlot sur un horizon de 5 et 20 ans (Fig. 6), à partir des taux relatifs aux DHP de Nowak (1994a). Pour cela, la variation des effectifs dans 6 catégories de DHP a été projetée au fil des ans en fonction de la croissance en diamètre et de la mortalité des arbres recensés (Annexe 2). Comme au paragraphe 3.1.2, un taux moyen de croissance en diamètre de 0,8 cm/an et un taux de mortalité nul ont été utilisés pour les projections. Par suite, nous estimons que les 1187 arbres et arbustes de l'îlot séquestreront 210 et 387 kg de polluants en 2012 et 2027, respectivement (Fig. 6). Les quantités cumulées de polluants séquestrés dans l'îlot s'élèveront à 964 kg durant les 5 prochaines années, et à 5 213 kg durant les 20 prochaines années (Annexe 2). Là encore, les quantités annoncées sont probablement sous-estimées car elles n'incluent pas l'effet de rafraîchissement de l'air par la végétation de l'îlot, qui limitera la formation de polluants secondaires comme l'O3 durant les journées chaudes. L'impact de la végétation de l'îlot sur la qualité de l'air est donc substantiel. Quantités (kg) de polluants séquestrés par année cible 23 26 59 64 27 30 69 76 49 56 128 1396 7 6 7 7 9 16 1 1 2 2 1 3 2 1 2 3 0 40 80 120 160 CO SO2 NO2 PM10 O3 CO SO2 NO2 PM10 O3 CO SO2 NO2 PM10 O3 2008 2012 2027 potentiel de végétation végétation existante
  29. 29. 28 La contribution des 79 arbres et 163 arbustes plantés par le CRE-Montréal sera mineure, avec 41 kg de polluants séquestrés sur 5 ans et 232 kg sur 20 ans (Annexe 2). Les 12 érables matures de l'église St-Stanislas, quant à eux, seront nettement plus efficaces en séquestrant 68 et 288 kg de polluants durant les 5 et 20 prochaines années, respectivement (Annexe 2). Nous pouvons encore comparer la valeur d'un de ces érables matures à celle d'un érable venant d'être planté. En considérant un taux de croissance de 0,8 cm/an, le jeune érable nécessitera environ 91 ans pour atteindre le DHP de 76 cm de l'érable mature. En 91 ans, le jeune érable séquestrera 42 kg de polluants atmosphériques tandis que l'érable mature en séquestrera 128 kg (Annexe 2). Il est donc dans notre intérêt de maintenir les arbres de rue matures et sains le plus longtemps possible afin de maximiser les bénéfices qu'ils apportent en matière de qualité de l'air. 4.2.3. Potentiel de verdissement et de séquestration de polluants atmosphériques La figure 6 illustre l'intérêt de poursuivre l'effort de verdissement de l'îlot pour optimiser l'effet de séquestration des polluants par la végétation. L'intérêt du verdissement est sous-estimé ici puisque nous n'avons pu évaluer les quantités de polluants séquestrés par les sols verdis et les plantes grimpantes. Néanmoins, l'îlot enrichi de 138 arbres et 108 arbustes supplémentaires séquestrerait 184 kg de polluants en 2008, 229 kg en 2012 et 406 kg en 2027 (Fig. 6). Les quantités cumulées s'élèveraient alors à 1 017 kg durant la période 2008-2012, et à 5 541 kg en 2008-2027 (Annexe 2). À eux seuls, les 246 arbres et arbustes supplémentaires séquestreraient 53 et 328 kg de polluants dans les 5 et 20 ans à venir, respectivement (Annexe 2). Nous avons évalué le bénéfice d'aménager les 58 372 m2 de toits de l'îlot pour les couvrir d'herbes hautes. Peck et al. (1999) ont suggéré que 1 m2 d'un tel toit séquestre au moins 0,2 kg de poussières par an. Les toits de l'îlot couverts d'herbes hautes séquestreraient donc 11 674 kg de poussières par an. Là encore, le verdissement des toits constitue un intérêt considérable pour la qualité de l'air à Montréal.
  30. 30. 29 Conclusions L'effet rafraîchissant et dépolluant qu'a la végétation sur l'air en ville a été documenté dans le rapport d'étape précédent du CRE-Montréal (Vergriete et Labrecque, 2007). Nous avons poursuivi l'étude en quantifiant ces effets afin d'en déduire les bénéfices pour la santé de la population montréalaise. Ainsi, nous avons estimé pour les 20 ans à venir les quantités d'O2 produit et de polluants atmosphériques séquestrés dans l'îlot, lesquels ont des effets reconnus et quantifiés sur la santé des Montréalais (Gagnon et al., 2006a; King et al., 2006). Dans 20 ans, la végétation de l'îlot St-Stanislas produira assez d'O2 pour les besoins annuels de 107 personnes. Au cours des 20 prochaines années, elle séquestrera 5,2 t de polluants atmosphériques, contribuant à améliorer la qualité de l'air du quartier. Avec du temps et des moyens supplémentaires, nous aurions pu mesurer la hauteur des arbres de l'îlot. Ces relevés, complétés de données météorologiques locales et de concentrations atmosphériques en polluants (à solliciter auprès de RSQA, 2008), nous auraient permis d'utiliser le logiciel en ligne UFORE (USDA, 2008). Nous saurions alors quel pourcentage d'amélioration de la qualité de l'air peut être attendu de la végétation de l'îlot. En d'autres termes, nous pourrions définir quelles seraient les concentrations locales en polluants atmosphériques avec et sans la végétation de l'îlot. Il serait aisé d'en déduire de combien la végétation de l'îlot réduit les risques de mortalité et d'hospitalisations liées à la pollution atmosphérique à Montréal. Nous avons analysé les bénéfices qu'il y aurait à maximiser le verdissement de l'îlot selon le potentiel de plantation décrit dans la 1ère partie de ce rapport. Les suppléments de sols et de murs verdis permettraient ainsi à l'îlot St-Stanislas de produire suffisamment d'O2 pour les besoins annuels de 218 personnes dans 20 ans. Ils permettraient, en outre, de séquestrer 5,5 t de polluants atmosphériques durant les 20 prochaines années. Nous avons estimé quels seraient les bénéfices pour la qualité de l'air d'un verdissement des toits de l'îlot : assez d'O2 pour 2 600 personnes pendant 1 an, et 11,7 t de polluants séquestrés en 20 ans. Nous avons souligné les bénéfices qu'offrent les arbres matures en termes de qualité de l'air, en déterminant le nombre d'arbres qu'il faudrait replanter pour retrouver la capacité de production d'O2 et de séquestration de polluants d'un arbre mature. Notre étude montre, enfin, que les arbres offrent un bénéfice permanent et définitif dans la lutte contre le réchauffement climatique en améliorant l'isolation des bâtiments, permettant ainsi de réduire les émissions de CO2 liées au chauffage et à la climatisation. La séquestration du CO2 atmosphérique par les arbres n'est un bénéfice que si nous faisons augmenter perpétuellement le nombre d'arbres en ville. Il s'agit donc d'un argument supplémentaire pour une réduction drastique des surfaces asphaltées et minéralisées au profit des espaces verts à Montréal. Il en va de notre santé et de notre qualité de vie.
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  35. 35. 34 Annexe 1. Espèces préexistantes (bleu) et récemment plantées (noir) Types de végétaux et nombres dans l'îlot Noms des végétaux (genres, espèces) Arbres Arbustes Plantes grimpantes Buissons / vivaces Feuillus amélanchier (A. grandiflora/ canadensis/ laevis) 21 arbres fruitiers (Prunus, Pyrus spp.) 10 bouleau (Betula) 4 bourreau des arbres (Celastrus scandens) 2 chêne (Quercus alba/ macrocarpa/ robur fastigiata) 4+4 cornouiller (Cornus alternifolia /stolonifera) 4 érable (Acer palmatum/ saccharinum) a 324+2 a fausse spirée (Sorbaria sorbifolia) 5 févier (Gleditsia triacanthos) 5 frêne (Fraxinus pennsylvanica) a 285 a groseiller (gadelier) (Ribes alpinum) 3 hydrangée (H.a arborescens/ paniculata/ petiolaris) 47 17 lilas (Syringa reticulata/ Ivory Silk) 5+8 12 micocoulier (Celtis) 11 olivier de Russie (Elaegnus angustifolia) 2 peuplier (Populus deltoides) 6 physocarpe à feuille d’obier (Physocarpus opulifolius Nanus) 9 pommetier (Malus var. Makamik) 4+4 rosier du Japon (Rosa rugosa) 1 6 saule (Salix interior) 2 sorbier des oiseleurs (Sorbus aucuparia) 2 spirée (Spirea/ vanhouttei/ bumalda) 83 sureau du Canada (Sambucus canadensis) 9 tilleul (Tilia cordata) 2 vigne vierge (Parthenocissus quinquefolia/ veitchii) 4+30 viorne flexible (Viburnum lentago) 2 vigne des rivages (Vitis riparia) 10 vinaigrier (Rhus typhina) 1 plantes vivaces feuillus non identifiés 64 124 49 271 Conifères cèdre (Cedrus) 1 genévrier (Juniperus sabina) 7 if du Japon (Taxus cuspidata) 2 pin noir d'Autriche (Pinus nigra austriaca) 9+3 épicéa bleu (Picea pungens/ glauca) 3 sapin (Abies) 11 thuya (Thuya occidentalis) 83+11 conifères non identifiés 2 11 Total 897 290 112 302 a Estimation du pourcentage d'érables et de frênes dans la végétation préexistante à partir du registre de plantations d'arbres du Plateau/Mt-Royal (L. Gosselin, Chef de Division des Travaux Publics, communication personnelle).
  36. 36. 35 Annexe 2. Détails des calculs sur le profil de végétation, ses taux de production d’O2 et de séquestration de polluants atmosphériques Hyperlien vers les feuilles de calculs des taux de production d'O2 et de séquestration de polluants atmosphériques : PerformancesÎlotSaintStanislasFinal.xls Annexe 3. Données climatiques pour les villes de Chicago, Minneapolis et Montréal Les taux de production nette d'O2 et de séquestration de polluants atmosphériques par les arbres de rue dépendent, entre autres, du climat auquel ils sont exposés (Nowak, 1994a; Nowak et al., 2007). Le climat est comparable dans les villes de Chicago (IL, USA), Minneapolis (MN, USA) et Montréal d'après les statistiques météorologiques suivantes, qui portent sur la période 1961-1991 (www.meteomedia.com, Pelmorex Media Inc. ©). Nous avons donc extrapolé au profil de végétation de l'îlot St-Stanislas certains résultats d'études menées dans les deux villes américaines. Moyennes mensuelles de température (°C) : Mois de l'année J F M A M J J A S O N D Chicago maximum -1 1 8 15 21 26 29 28 24 17 9 1 minimum -10 -7 -1 4 9 14 17 16 12 6 0 -6 moyenne -5 -3 3 9 15 20 23 22 18 12 4 -2 temp. ≤ 0 29 25 21 8 1 0 0 0 0 5 17 27 Montréal maximum -5 -3 2 11 19 23 26 25 20 13 5 -2 minimum -14 -13 -6 1 7 13 15 14 9 4 -1 -10 moyenne -9 -8 -1 6 13 18 21 19 15 8 2 -6 temp. ≤ 0 30 27 27 13 1 0 0 0 0 8 20 29 Minneapolis maximum -5 -2 4 14 21 26 29 27 22 15 5 -3 minimum -15 -12 -4 2 9 14 17 16 10 4 -3 -11 moyenne -10 -7 0 8 15 20 23 21 16 9 1 -7 temp.<=0°C 31 27 25 11 1 0 0 0 1 7 23 30
  37. 37. 36 Moyennes mensuelles de précipitations (mm) : Mois de l'année J F M A M J J A S O N D Chicago pluie + neige 39 35 68 93 84 96 93 107 97 61 74 63 Montréal pluie + neige 63 56 68 75 68 83 86 100 87 75 93 86 Minneapolis pluie + neige 24 22 49 62 86 103 90 92 69 56 39 27 Annexe 4. Niveaux atmosphériques de plusieurs polluants à Chicago en 1991 et à Montréal en 2004, 2005 et 2006 (Nowak, 1994a; Gagnon et al., 2006b) Les valeurs de concentrations en polluants atmosphériques à Montréal en 2004-2006 sont des moyennes de mesures faites aux 1 à 3 stations les plus proches du quartier St-Stanislas (RSQA, 2008). Notons que les valeurs à Montréal sont stables d'une année à l'autre, sauf pour le SO2. Le tableau ci-dessous montre que les concentrations en CO, NO2, SO2, PM10 et O3 à Montréal en 2005 et 2006 sont du même ordre de grandeur que celles mesurées à Chicago en 1991. Concentrations des polluants atmosphériques Ville Année CO (ppb) SO2 (ppb) NO2 (ppb) PM10 (µg/m3 ) O3 (ppb) Chicago a 1991 880 8,4 21 34 27 Montréal b 2004 460 10,6 40,6 23,2 28,1 Montréal c 2005 520 9 41 20,1 31 Montréal d 2006 550 5,9 35,1 18,9 30,5 a Données extrapolées de l'étude d'arbres de rue à Chicago en 1991 par Nowak (1994a). b c d Données obtenues dans les rapports annuels du RSQA (Gagnon et al., 2004; Gagnon et al., 2005, 2006b).

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