CE34 - Contaminants, écosystèmes et santé

Dynamique environnementale et impacts des cocktails de contaminants provenant des plastiques dans les écosystèmes terrestres – e-DIP

Dynamique environnementale et impacts des cocktails de contaminants provenant des plastiques dans les écosystèmes terrestres

La pollution plastique menace les sols de dégradation, avec d'importants coûts environnementaux et économiques pour l'agriculture. Considérant les multiples facettes de cette pollution (cocktails de contaminants comprenant des polymères, des additifs et des substances non intentionnelles, apportés seuls en paillage ou mélangés à des matières organiques dans les amendements), ce projet vise à évaluer l'ampleur de cette menace et proposer des moyens d'y remédier.

Enjeux et objectifs

Le projet se propose d'évaluer les menaces environnementales significatives des additifs plastiques connus et inconnus, qui sont ajoutés aux sols dans des quantités comparables à celles des produits (agro)chimiques nocifs.<br />Les objectifs de e-DIP sont :<br />1) évaluer la toxicité des cocktails de contaminants associés aux plastiques, y compris les polymères, les additifs et les NIAS (substances non-intentionnellement ajoutées), dans différents compartiments de l'environnement : le sol, la biosphère du sol (c'est-à-dire la plante, le microbiote, la mésofaune), la rhizosphère et la plastisphère (c'est-à-dire les débris plastiques colonisés par des micro-organismes)<br />2) évaluer leurs impacts sur les fonctions de l'écosystème du sol, en particulier sur la stabilisation des matières organiques et sur les cycles biogéochimiques du carbone et de l'azote<br />3) comprendre la dynamique des plastiques et des micro-organismes associés dans et entre ces compartiments et<br />4) explorer les rétroactions des compartiments de la biosphère du sol sur les plastiques, à travers les effets des plantes et des animaux sur le microbiote impliqué dans la dégradation des plastiques et sur les conditions physico-chimiques du sol.

Alors que la plupart des polluants persistants sont présents sous forme moléculaire ou ionique, les plastiques sont constitués d'une grande variété de polymères (PE, PP, PLA...) et d'additifs (par exemple, phtalate, bis- et nonyl-phénol) et produisent des milliers de NIAS (par exemple, butyl-benzène ou phénol), dont seuls quelques-uns sont connus et surveillés dans les sols. Bien que certains de ces plastiques, comme le PLA, soient biodégradables et puissent contribuer au cycle du carbone, ils contiennent toujours des additifs, dont les effets sont inconnus. Ce projet développera une nouvelle approche pour aborder cette question par l'utilisation de cocktails de contaminants bien définis produits dans des conditions contrôlées et représentant de manière réaliste les plastiques commerciaux.
Grâce à une nouvelle méthodologie basée sur une collaboration entre la chimie des polymères et les sciences du sol, nous explorerons plusieurs scénarios d'exposition des organismes du sol à des plastiques contrôlés, pour évaluer leur toxicité dans différents compartiments (rhizosphère, microorganismes, mésofaune, plastisphère), leurs impacts sur les fonctions du sol et les cycles biogéochimiques, leur dynamique et celle des microorganismes associés et les rétroactions physico-chimiques et microbiennes des sols sur les plastiques.
Nous examinerons l'interaction des processus physiques, chimiques et biologiques contrôlant la dynamique environnementale et les impacts des cocktails de contaminants plastiques dans les sols, en considérant à la fois l'action (toxicité et transfert) et la rétroaction (biodégradation, interactions physico-chimiques) entre les plastiques et les compartiments de la biosphère du sol.

Le projet permettra de
1) définir une approche holistique de la dynamique environnementale des cocktails de contaminants plastiques dans les sols, en considérant l'interaction des processus physiques, chimiques et biologiques pour mieux comprendre leurs impacts et leur transfert entre les compartiments du sol ;
2) évaluer les méthodes et fournir des recommandations quant aux méthodologies à utiliser pour les analyses des plastiques avec différents additifs dans des matrices environnementales contrastées ;
3) lever les verrous actuels quant à la quantification directe des polymères et des additifs dans des matrices complexes, en comparant des expériences contrôlées avec et sans plastiques bien caractérisés ;
4) proposer une approche innovante comprenant une collaboration entre la chimie des polymères et l'écologie du sol, afin d'adapter l'étude à des situations où des effets ou des rétroactions pourraient se produire.

Les résultats du projet permettront de déterminer quels composés doivent être surveillés dans la matrice du sol et de conseiller l'utilisation et le développement de nouvelles méthodes analytiques spécifiques.
Le projet fournira des preuves scientifiques objectives sur les menaces environnementales de la production de plastique, pour aider aux décisions sur les avantages de l'utilisation des plastiques face aux dangers de la présence de polymères additivés (plastiques) dans les sols. Le projet e-DIP sera une contribution importante à ce débat de société qui transformera notre mode de vie dans les 20 prochaines années et pourra être un levier pour changer les pratiques des consommateurs.
Le projet e-DIP fédérera une équipe scientifique française pluridisciplinaire capable d'aborder les différentes questions pour conduire à une compréhension complète du devenir des plastiques dans les environnements terrestres.

Plusieurs articles scientifiques seront publiés dans des revues internationales à fort impact, certains dans des revues en libre accès pour atteindre un large public scientifique (les textes complets seront déposés dans HAL). Une publication, coordonnée par le coordinateur du projet, montrera la synergie entre tous les WPs et soulignera le caractère intégratif du projet. Les résultats seront présentés lors de conférences scientifiques dans les différents domaines couverts par e-DIP. Afin de construire et de renforcer le rôle de leader de la France dans la recherche sur la pollution plastique, les partenaires du projet organiseront des sessions spéciales lors de réunions internationales telles que l'EGU et l'AGU. Les résultats seront également diffusés aux acteurs socio-économiques concernés par l'utilisation des plastiques et le traitement des déchets par le biais d'ateliers, de groupes de travail ou de séminaires de sensibilisation.
De courts résumés seront produits sur la base des données publiées et validées afin d'être partagés avec un public plus large via le site web du projet, les réseaux sociaux (LinkedIn et Twitter), les cafés citoyens, les fêtes de la science et les organisations afin d'informer et de sensibiliser aux questions environnementales liées au plastique.

La pollution plastique menace les sols de dégradation, avec d'importants coûts environnementaux et économiques pour l'agriculture. Considérant les multiples facettes de la pollution plastique (cocktails de contaminants comprenant des additifs et substances non intentionnelles, apportés seuls en paillage ou mélangés à des matières organiques résiduelles dans les amendements), ce projet vise à évaluer l'ampleur de cette menace et proposer des moyens d'y remédier. Grâce à une nouvelle méthodologie basée sur une collaboration entre la chimie des polymères et l'écologie du sol, nous explorerons plusieurs scénarios d'exposition des organismes du sol à des plastiques contrôlés, pour évaluer leur toxicité dans différents compartiments (rhizosphère, microorganismes, mésofaune, plastisphère), leurs impacts sur les fonctions du sol et les cycles biogéochimiques, leur dynamique et celle des microorganismes associés et les rétroactions physico-chimiques et microbiennes des sols sur les plastiques.

Coordinateur du projet

Madame Marie-France Dignac (Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris)

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

ARMINES CEMEF ASSOCIATION POUR LA RECHERCHE ET LE DEVELOPPEMENT DES METHODES ET PROCESSUS INDUSTRIELS
ICN Institut de Chimie de Nice
L.S.E. Laboratoire Sols et Environnement
LBE Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement
ECOSYS Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes
IEES Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris
Cirad Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement
LEM Laboratoire d'Ecologie microbienne
CHRONO CHRONO-ENVIRONNEMENT
IFPEN IFP Energies nouvelles

Aide de l'ANR 651 623 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2022 - 48 Mois

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