Microplastiques dans les sédiments et les archives sédimentaires – Sedi-PLAST

Dans ce contexte, le projet Sedi-PLAST, projet pluridisciplinaire regroupant chimistes, sédimentologues, géochimistes et polyméristes, propose de combiner une approche sédimentologique et géochimique pour l’analyse des microplastiques (MP) à l’échelle d’un bassin versant. Sa finalité vise à analyser les MP dans différentes typologies de sédiments afin de comprendre les relations entre les environnements de dépôts sédimentaires (granulométrie, matière organique, etc.) et la teneur, la taille et morphologie, ou la nature chimique des MP retrouvés dans les sédiments. Le couplage et la caractérisation des MP par spectroscopie (µ-IRTF et FPA-IRTF) et par Pyr-GC-MS fournira de nombreuses informations novatrices sur la nature chimique des MP (quantité vs. Nombre de particules, distribution de taille, vieillissement) pour des particules jusqu’à 25 µm.

Les premiers résultats confirment que le sédiment est un puits important de microplastiques avec des niveaux compris entre 200 et 800 particules par kilogramme de sédiment sec. A titre de comparaison, on ne retrouve qu’une dizaine à une centaine de particules par mètre cube d’eau de surface. Les fragments observés sont généralement de petite taille, avec une majorité des fragments de taille inférieure à 100 µm.

Au cours des premiers mois du projet, les stations sur les 3 grands fleuves français que sont la Loire, la Seine et le Rhône ont été sélectionnées. L’idée est de documenter l’amont et l’aval des agglomérations parisienne et lyonnaise. Les stations de la Seine sont ainsi localisées au niveau d’anciens chenaux à Boissise-le-Roi en amont de l’agglomération parisienne et Bouafles pour l’aval. Les stations du Rhône sont positionnées au niveau de la Lône de pêcheur à Jons en amont de Lyon et des Lônes de la Chèvre et du Beurre à Tupin Semons pour l’aval de l’agglomération. En ce qui concerne la Loire, la retenue de Villerest en amont est étudiée, ainsi que l’ile de Montjean sur Loire positionnée très en aval sur la Loire.

Des carottes sédimentaires ont pu être prélevées en Seine, en amont et en aval de Paris, et dans le Rhône, en amont et en aval de Lyon. Au vu des premiers résultats des analyses de radionucléides, ces quatre carottes apparaissent prometteuses (leur datation est possible) et seront étudiées prochainement.

A travers l’étude de carottes sédimentaires, ce qui est particulièrement novateur et original, et en lien avec la contamination des sédiments récents et de surface, le projet Sédi-Plast doit permettre d’explorer les trajectoires temporelles des pollutions plastiques à l’échelle des bassins versants anthropisés. En collaboration avec les gestionnaires des milieux aquatiques (OFB, Agences de l'Eau), il permettra aussi de co-construire un outil de surveillance des MP.

A venir

La pollution par les débris plastiques est une thématique très médiatisée et en plein essor. Sur le plan scientifique, elle se focalise sur les microplastiques (MP, taille entre 1 µm et 5 mm) et mobilise un nombre important d’acteurs. La directive-cadre européenne « stratégie pour le milieu marin » cible clairement cette pollution avec la mise en place d’actions de réduction et de suivi des MP dans les milieux.

Les travaux sur les MP en milieu continental n’ont débuté que récemment alors que les fleuves sont les principaux pourvoyeurs de MP vers l’océan. Un état de l’art de la contamination des hydrosystèmes continentaux montre que les sédiments constituent un puits pour les MP, mais qu’ils demeurent un compartiment peu étudié et sous-considéré. Dans la grande majorité des études, les sédiments sont échantillonnés sans questionnement des processus hydro-sédimentaires affectant les teneurs en MP et leur archivage à différentes échelles d’espace et de temps. Cet aspect est pourtant crucial pour permettre une évaluation correcte des niveaux de contaminations et la comparaison des flux à différentes échelles de temps et d’espace. L’archivage des MP, qui sont des particules soumises aux mêmes conditions de suspension et dépôt que les sédiments à l’échelle des bassins versants, dépend fortement des propriétés des MP et des processus hydro-sédimentaires en jeu.

Dans ce contexte, le projet Sedi-PLAST intitulé « Microplastiques dans les sédiments continentaux et les archives sédimentaires », projet pluridisciplinaire regroupant chimistes, sédimentologues, géochimistes et polyméristes, propose de combiner une approche sédimentologique et géochimique pour l’analyse des MP à l’échelle d’un bassin versant. Sa finalité vise à analyser les MP dans différentes typologies de sédiments afin de comprendre les relations entre les environnements de dépôts sédimentaires (composition minéralogique, texture, etc.) et la teneur, la taille ou la nature chimique des MP retrouvés dans les sédiments. Le couplage et la caractérisation des MP par spectroscopie (µ-IRTF et FPA-IRTF) et par Pyr-GC-MS fournira de nombreuses informations novatrices sur la nature chimique des MP (quantité vs. Nombre de particules, distribution de taille, vieillissement) pour des particules jusqu’à 50 µm.

A travers l’étude d’archives sédimentaires pluri-décennales, le projet Sedi-PLAST s’attache d’autre part à la question de l’évolution des MP au cours du temps, en termes de qualité, de quantité et de conservation. Cette approche des MP étudiés dans des archives sédimentaires est particulièrement novatrice et permet 1) d’évaluer les trajectoires temporelles des pollutions plastiques depuis 1950 à l’échelle de bassins versants anthropisés, et 2) la constitution de valeurs de référence qui manquent cruellement aujourd’hui pour comparer les teneurs relevées actuellement en surface par rapport aux phases de pollutions historiques dans les bassins versants, et 3) de comprendre les facteurs historiques influençant les pollutions en MP. Le projet Sedi-PLAST offrira, à notre connaissance, le premier enregistrement de MP dans des archives sédimentaires fluviales, après leur datation avec les radionucléides.

Dans le cadre de ce projet, trois systèmes fluviaux seront considérés, i.e. la Seine, la Loire et le Rhône pour lesquels les équipes du consortium possèdent une grande expérience et une connaissance approfondie du fonctionnement et de l’évolution de la dynamique hydro-sédimentaire de ces terrains.

La finalité du projet Sedi-PLAST est de coconstruire, en concertation avec les gestionnaires des milieux aquatiques, un nouvel outil méthodologique de surveillance des MP. Les données générées, les recommandations et l’outil développé serviront à court terme au suivi et à l’observation des MP dans les cours d’eau, et à long terme, à l’évaluation des politiques publiques.