1/ Préambule : les problèmes posés par les plastiques de toute petite taille
Les mésoplastiques et microplastiques sont des déchets de petite taille, allant de 0,5 à 2,5cm pour les mésoplastiques et de 0,1 à 0,5 cm pour les microplastiques. Les microplastiques sont innombrables. Rien qu’en Méditerranée, on estime qu’il y en aurait 250 milliards (BeyondPlasticMed), avec des ratios microplastiques/zooplancton allant de 1 pour 10 à 1 pour 1 selon les régions !
Les particules plastiques ont de nombreux impacts sur l’environnement :
- Les microplastiques sont des vecteurs de polluants et de microorganismes. Tout un écosystème se fixe sur le microplastique et dérive avec lui au gré des courants. On parle de « plastisphère ».
- De taille similaire aux petits organismes planctoniques, les microplastiques sont ingérés par le zooplancton et s’accumule ainsi dans la chaine alimentaire. La question se pose sur l’impact des polluants (phtalates, pesticides, hydrocarbures) et additifs qu’ils relarguent ou transportent, lorsque ceux-ci se retrouvent dans un organisme…
2/ Les premiers résultats de Plastique à la loupe (sur la période 2020-2021)
Pour permettre aux chercheurs d’en savoir plus sur cette pollution, les élèves participant à Plastique à la Loupe ont fait des prélèvements sur la surface des plages et berges de France métropolitaine. En tout, ce sont 79 sites pour lesquels la pollution aux méso et microplastiques a été étudiée en 2020-2021. Voici quelques-uns des premiers résultats obtenus…
Les quantités observées
5 178
nombre total de microplastiques collectés
1 915
nombre total de mésoplastiques collectés
C’est sur le littoral que l’on trouve la plus grosse concentration de méso-microplastiques en surface. En effet, les berges ont en valeur médiane1, 533 particules/100m, tandis que sur le littoral, c’est près de 4 fois plus avec 2 267 particules/100m ! Le maximum de pollution est situé sur une plage littorale en Manche-Mer du Nord (site Am3) avec 98 800 particules/100m.
1 La médiane correspond à la valeur « x » qui partage en deux la série de données. Il y a autant de valeurs inférieures à la médiane « x » que de valeurs supérieures.
Points de vigilance
La carte montre pour chaque site la quantité de déchets collectée au temps t du prélèvement, constituant ainsi une photographie en « instantané » de la pollution du site. Pour chaque site, les résultats obtenus sont dépendants des événements précédant le prélèvement (conditions météorologiques, regroupement de population, évènement de nettoyage…).
Au-delà du paramètre temporel, la configuration spatiale de chaque site influe aussi sur l’accumulation ou non de déchets sur la plage ou la berge (berge convexe/concave, pente, exposition au vent, courant…).
Ainsi, lorsque l’on veut comparer des sites entre eux, il est important de garder à l’esprit que les différences remarquées ne sont pas seulement dues au degré de pollution d’une région, mais surtout aux paramètres temporels et à la configuration spatiale du site.
Les matériaux des méso et microplastiques
La majorité des mésoplastiques et microplastiques observés en 2020-2021 sont composés de plastique dur. Le plastique dur correspond à 81% des échantillons collectés sur les plages littorales et à 72% des échantillons collectés sur les berges.
Parmi les plastiques durs collectés, on trouve une quantité importante de Granulé Plastique Industriel (GPI). Ce sont des microplastiques primaires utilisés dans la plasturgie. Limiter leur rejet accidentel dans les fleuves et mer permettrait de réduire un part non négligeable de cette micropollution qui s’élève à 38% sur le littoral et à 40% sur les berges !
Le polystyrène expansé est un autre plastique fréquemment rencontré. Il constitue 6% des méso et microplastiques collectés sur le littoral et 18% sur les berges. Il est utilisé principalement dans les domaines du transport, de la construction…. car c’est un matériau léger et isolant mais aussi friable, ce qui explique pourquoi il se retrouve dans l’environnement.
La composition chimique des microplastiques
Des échantillons de petite taille (comprise entre 1 et 5mm) suspectés d’être des microplastiques ont été prélevés en surface ou dans les premiers centimètres de sable sur les sites étudiés par les élèves. Ils ont été insérés sur une microplaque de 96 puits puis envoyés aux chercheurs pour faire l’objet d’une analyse chimique.
Un exemple de microplaque 96 puits contenant des échantillons collectés en surface sur une berge de la Seine.
Pour identifier la composition chimique de chaque échantillon, les chercheurs ont utilisé un spectromètre à transformée de Fourier (FTIR). Cet instrument permet d’identifier la nature chimique de l’échantillon, en émettant un graphique que l’on appelle un « spectre ».
La forme du spectre obtenue présente des pics caractéristiques des constituants de l’échantillon et représente la signature de l’échantillon. Cette signature est comparée à des spectres de polymères connus, dits de « référence », et permet ainsi d’identifier la nature de l’échantillon analysé (voir l’image ci-dessous).
Spectre FTIR d’une particule de polyéthylène (PE) connue (en bleu) et d’un échantillon inconnu prélevé par les élèves (en rouge). La présence de pics caractéristiques du polyéthylène (PE) sur le spectre de l’échantillon inconnu indique qu’il est composé de polyéthylène.
Les graphiques ci-dessous présentent les résultats de cette analyse chimique pour le littoral (à gauche) et pour les berges (à droite), qu’il s’agisse des échantillons prélevés en surface (au-dessus, figures a et b) ou enfouis dans le sédiment (en-dessous, figures c et d).
Les échantillons sont classés en différentes catégories de polymères : polypropylène (PP), polyéthylène (PE), polyéthylène téréphtalate (PET)… et les résultats sont exprimés en % sur l’ensemble des échantillons collectés. Par exemple : 10% dans la catégorie PE signifie que 10% des échantillons collectés sont du polyéthylène (PE).
Composition chimique des échantillons collectés en % sur l’ensemble des échantillons collectés, en surface sur le littoral (figure a), en surface sur les berges (figure b), enfouis dans le sédiment sur le littoral (figure c) et enfouis dans le sédiment sur les berges (figure d).
La composition des échantillons peut-être soit « avérée » (en bleu) : le spectre de cet échantillon est fortement similaire aux spectres des polymères de référence ; ou « supposée » (en orange) : le spectre de cet échantillon comporte certains pics caractéristiques du polymère de référence, mais on y trouve aussi d’autres signaux inhabituels. En effet, les plastiques perdus dans la nature subissent des changements dans leur structure, dus aux différentes contraintes environnementales.
Usages possibles des familles de polymères les plus communes
Résultats sur le littoral :
Parmi les 31 sites dont la surface a été étudiée, 26 présentent des microplastiques. Sur les 29 sites qui ont fait l’objet d’une analyse dans le sédiment, 17 présentent des microplastiques.
Les deux familles de polymère les plus retrouvées sur le littoral, que l’on soit à la surface ou dans le sédiment, sont le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP).
La majorité des échantillons prélevés en surface (72%) et enfouis dans le sédiment (74%) sont du polyéthylène (PE), une famille de polymère qui regroupe des objets tels que les emballages de produits ménagers ou encore les films plastiques.
Le polypropylène (PP) est un polymère souvent utilisé pour des pièces automobiles, des ordinateurs… Sur les sites littoraux, il est retrouvé à part égal parmi les microplastiques en surface (10%) et enfouis dans le sédiment (9%).
Les échantillons prélevés en surface (8%) sont davantage composés de polystyrènes (PS) que les échantillons retrouvés enfouis (1%). Le polystyrène (PS) est un matériau utilisé dans beaucoup d’applications, telles que le transport, la construction ou les emballages (pot de yaourt, gobelet, barquette…).
Aucun microplastique composé de polychlorure de vinyle (PVC) ou de polytéréphtalate d’éthylène (PET) n’a été collecté et seuls quelques échantillons d’ethylène acétate de vinyle (EVA) ont été retrouvés.
Résultats sur les berges :
Parmi les 45 sites dont la surface a été étudiée, 39 présentent des microplastiques. Sur les 46 sites qui ont fait l’objet d’une analyse dans le sédiment, 26 présentent des microplastiques.
Les échantillons trouvés sur les berges sont composés en majorité de polystyrènes (PS) : 49% en surface et 40% enfouis dans le sédiment.
12% des échantillons de surface sont composés de Polypropylène (PP) contre 3% parmi les échantillons enfouis.
Aucun microplastique composé de Polychlorure de vinyle (PVC) et Polytéréphtalate d’éthylène (PET) n’ont été collectés et seuls quelques échantillons en Ethylène acétate de vinyle (EVA) ont été retrouvés.
Enfin, une partie non négligeable des échantillons enfouis dans le sédiment des berges s’avère ne pas être du polymère (18%) mais plutôt des fragments organiques (morceau de bois, graines…).
Conclusion :
Les données obtenues, d’une part sur les berges et d’autre part sur le littoral, suggèrent que les compartiments « à la surface du sédiment » et « dans le sédiment » sont contaminés par le même type de polymère. Le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), et le polystyrène (PS) sont majoritaires. Ce sont des polymères souvent retrouvés dans les plastiques à usage unique et les plastiques d’emballage.
3/ Pour aller plus loin
- Retrouvez toutes nos ressources pédagogiques sur la pollution microplastique