DS01 - Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Nanoparticules de plastiques dans l'environnement: source, impact et prédiction – PEPSEA

Les nanoplastiques : une taille infiniment petite des déchets pour des conséquences dévastatrices sur notre environnement ?

Les nanoplastiques sont produits dès lors qu’un matériel plastique se retrouve dans l’environnement. Dans PEPSEA, nous nous intéressons aux Mangrove de la Guadeloupe qui sont exposés à des décharges de déchets et au gyre de déchets dans l’Atlantique Nord. Etant un système riche en biodiversité, la Guadeloupe nous offre l’opportunité d’étudier l’impact de ces déchets nanométrique sur l’environnement et le vivant

Déterminer la présence, l’origine et l’impact des nanoparticules de plastiques (nanoplastiques) dans l’environnement

L’objectif principal du projet est de développer et d’appliquer des méthodes fiables d’échantillonnage et d’analyse pour la détection de particules plastiques micrométriques et nanométriques dans des échantillons naturels, couplées à une étude sur modèle pour comprendre leur devenir dans l’environnement et étudier le réel impact des déchets de plastiques dans l'environnement et sur les organismes aquatiques de la mangrove. À notre avis, il est essentiel de comprendre le schéma de fragmentation des débris de plastique dans l’environnement et d’estimer la proportion de particules micrométriques et nanométriques. C'est une étape obligatoire dans l'estimation de l'exposition réelle des organismes à cette pollution. Derrière cet objectif principal, plusieurs défis scientifiques doivent être soulevés, tels que: i) qu’est-ce qu’une nanoparticule de plastique ? que sont-elles ? Nous avons récemment montré à quel point il est complexe de caractériser des particules de plastique de taille micro et nanométrique dans des milieux naturels. Nous continuerons à développer de nouvelles méthodologies analytiques innovantes pour caractériser l’ensemble des tailles de litière en plastique. (ii) D’où viennent elles : Identifiez la source, la présence et le cycle de vie des plastiques nanométriques dans la zone critique en choisissant une grande variété d'écosystèmes dans lesquels des déchets plastiques peuvent être trouvés ou transportés. (iii) Comportement environnemental et prévision: en comparant avec des données réelles, nous allons comprendre le devenir et prévoir l'écoulement de matériaux à l'échelle nanométrique provenant de différents systèmes environnementaux en explorant l'interaction des micro et nanoplastiques avec le physique (lumière UV, température, etc.) et paramètres chimiques (résistance ionique, matière organique naturelle, etc.). (iv) L'impact environnemental des MNP dans la zone critique et la zone du bassin versant et leur effet sur la chaîne trophique

La démarche utilisée dans le projet se distingue en trois étapes :
(1) Prélever les échantillons naturels (eaux, sédiments, organismes) dans la Mangrove à différents points stratégiques de sources potentiels de déchets plastiques pour détecter la présence de nanoplastiques grâce aux méthodes analytiques préalablement développées ;
(2) Collecter les microplastiques et les organismes sur site pour reproduire en laboratoire les expositions en nanoplastiques. Le but étant d’évaluer le potentiel impact des nanoplastiques par rapport aux autres contaminants présents dans les systèmes naturels
(3) Reproduire les conditions naturels observés dans la Mangrove (salinité, marée, température, présence de matière organique) en laboratoire grâce à des réacteurs pour comprendre comment se comporte un nanoplastique en milieu naturel. Les nanoplastiques vont elles se diffuser ou s’accumuler dans l’environnement ?

Les premiers résultats montrent bien la présence de nanoplastiques dans ces systèmes naturels et dans les différentes espèces prélevées. Grâce à nos relevés sur le terrain nous avons pu déterminé le comportement conservatif des nanoplastiques à l’interface eaux douces-eaux salées caractéristiques de la Mangrove et des Estuaires de manière générale, pouvant expliquer pourquoi les nanoplastiques arrivent jusqu’au gyre Atlantique Nord. La caractérisation des nanoplastiques montrent bien leur capacité à transporter des contaminants « accrochés » ou « assimilés » sur et dans leur structure, respectivement. C’est surement cette capacité à transporter une quantité considérable de contaminants couplés à leur petite taille et donc leur capacité à traverser tous types de barrières naturelles (organes, sang, cellule, etc.) qui soulève des questions préoccupantes sur l’impact réelle des nanoplastiques. Ce sont ces récents résultats qui ont orienté récemment nos travaux et les projets déposés et obtenus sur l’impact des nanoplastiques.

La perspective finale du projet est d’évaluer quelle est la destination finale des nanoplastiques et leur cycle de vie afin de mieux appréhender leur impact final et surtout envisager des solutions de remédiation. Une attention particulière sera portée sur les effets indirects des nanoplastiques vis à vis des contaminants qu’ils transportent. En effet, des surveillances et des outils de réglementation seront proposés afin de prédire et protéger les écosystèmes possiblement impactés par les nanoplastiques.
D’un point de vue plus politique, grâce aux résultats obtenus, nous espérons convaincre les décideurs de mettre en place des outils de régulation et de protection en amont car le nombre de déchets plastiques dans l’environnement (source de nanoplastique) doit diminuer.

Plusieurs papiers ont déjà été publié dans Environmental Pollution (Vol 235, pp 1030-1034 & Vol 249, pp 940-948) et d’autres sont à venir dans d’autres journaux scientifiques internationaux. Des reportages photos sur le projet PEPSEA et sur les missions s

L'objectif principal du projet est de déterminer le cycle de vie des débris de plastique à l’échelle du micromètre au nanomètre (micro- et nano-plastiques, MNP) dans la zone d’un bassin versant, de comprendre leur fragmentation et d'étudier le premier impact potentiel de ces contaminants. Dans la campagne d'échantillonnage dans l'océan Atlantique Nord - NOA (Expédition 7ème Continent) réalisée en 2014 et 2015, nous avons été les premiers à développer une stratégie analytique pour démontrer la présence de plastiques à l'échelle nanométrique (colloïdale) essentiellement du polyéthylène. Sur la base de ces résultats sans précédent, plusieurs questions ont été soulevées : quels sont les mécanismes de formation des nano-plastiques ? Est-ce que les nano-plastiques sont formés dans l'océan ou en amont dans la zone du bassin versant ? Où les autres plastiques usuels se trouvent-ils, s’accumulent-ils ou se dispersent-ils ? Nos récentes missions en Atlantique Nord, en Guadeloupe et dans l’estuaire de la Gironde, nous ont permis de rapidement identifier les bassins versants comme la principale zone susceptible de jouer un rôle clé dans le devenir et l'impact environnemental des MNP. Pour ces raisons et en l’absence de données disponibles dans la littérature, nous avons décidé de concentrer notre proposition PEPSEA sur cette nouvelle considération. Sur la base de notre récente mission en Guadeloupe, nous focalisons notre attention sur les Mangroves. Les Mangroves représentent une fraction importante des côtes tropicales et subtropicales. Ces systèmes jouent un rôle écologique crucial en fournissant des abris et des ressources alimentaires pour de nombreuses espèces. La Mangrove est également directement menacée par les activités humaines. Les plastiques sont susceptibles d'être piégés dans cet environnement en raison de la structure des racines des arbres de Mangrove réduisant physiquement la circulation de l'eau. En Guadeloupe, deux Mangroves ont été identifiées, l'une directement exposée à la décharge de l'île (Décharge de la Gabarre) et une deuxième située au Moule, sur la côte Est de l'île, qui est directement influencée par le gyre de l’océan Atlantique Nord. Ces deux systèmes offrent l’opportunité de suivre directement l'impact des déchets MNP sur la Mangrove et de discriminer l'influence des activités terrestres sur le flux des MNP dans le bassin versant par rapport au flux venant du gyre océanique. Ainsi cela nous permettra d’établir le cycle de vie des débris plastiques du micromètre au nanomètre. Cette étude est complémentaire aux projets existants sur la présence et le devenir environnemental de MNP dans les systèmes océaniques. PEPSEA est un projet de recherche interdisciplinaire, il implique la participation de cinq partenaires qui travaillent ensemble en toute confiance sur la thématique de la pollution plastique depuis 2014. Comparé aux principaux projets financés les années précédentes par les agences gouvernementales françaises (ANR, IFREMER, etc.) sur cette thématique, nous proposons une approche totalement nouvelle sur les bassins versants et en particulier la Mangrove, basée sur notre expertise et nos récentes campagnes de mesures sur le terrain.

Coordinateur du projet

Monsieur Julien Gigault (Géosciences Rennes)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IMRCP/CNRS Laboratoire des Interactions Moléculaires et Réactivité Chimique et Photochimique (CNRS)
EPOC Environnement et Paléo-Environnement Océaniques et Continentaux
UMR 7138 Evolution Paris Seine
Géosciences Rennes
IPREM Institut des Sciences Analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux

Aide de l'ANR 422 226 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2017 - 42 Mois

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