Transport de nanoplastiques dans un milieu poreux : de l’importance des choix de modèles



Alice_Pradel_chemosphere_sept2020_fig3b.jpg

Article dans Chemosphere

Alice Pradel, en thèse à Géosciences Rennes sous la direction de Julien Gigault, publie en septembre 2020 dans Chemosphere un article intitulé "Deposition of environmentally relevant nanoplastic models in sand during transport experiments" qui a pour but d’apporter de premiers éléments de réponse sur le comportement des nanoplastiques : avec en premier lieu la compréhension de leurs mécanismes de transport dans les milieux poreux, zone privilégiée de stockage volontaire et/ou accidentels des déchets plastiques.

Les nanoplastiques, sont des particules de plastiques nanométriques (inférieures à un millième de millimètre). Ils sont produites par la dégradation des déchets plastiques dans l’environnement. Contrairement à leurs analogues micrométriques, les nanoplastiques ne sont ni soumises à la flottabilité ou à la sédimentation et peuvent rester stable en suspension tel un colloïde.  Étant donné qu’ils peuvent poser des risques sanitaires et écologiques, il est crucial d’appréhender leur comportement : leur transport et les possibles lieux d’accumulation dans l’environnement.

Cette étude a pour but d’apporter de premiers éléments de réponse sur ce comportement avec en premier lieu la compréhension des mécanismes de transport dans les milieux poreux, zone privilégiée de stockage volontaire et/ou accidentels des déchets plastiques : sols, sédiments et aquifères. Pour ce faire, nos expériences ont consisté à faire transiter de l’eau contentant des nanoplastiques dans une colonne de sable et de comparer les distributions en taille des nanoplastiques déposées et de ceux qui ont été transportés.



Alice Pradel Chemosphere Sept2020 Fig1
Figure 1: Images, obtenues par Microscopie Électroniques à Transmission, des modèles de nanoplastiques étudiés :
a) PSL COOH 200, b) PSL COOH 430-P, et c) NPT-P



En effet, dans l’environnement les nanoplastiques ont été détectés1,2, mais du fait de leur faible concentration, ils ne peuvent pas être extraits et ensuite être étudiés en laboratoire. C’est pourquoi l’utilisation de modèles de nanoplastiques est necessaire. Les nanoplastiques utilisés lors des expériences en laboratoire sont des modèles qui sont plus ou moins similaires en taille et forme de ceux qu’il est susceptible de rencontrer dans l’environnement... Des modèles pertinents (Figure 1c) ont été comparés à des modèles idéaux, sphériques, homogènes, loin des hétérogénéités qu’il est possible de retrouver dans l’environnement (Figure 1a et1b). Ces derniers sont largement utilisés dans la littérature sans vraiment se poser la question de la pertinence environnementale de ces résultats.

Alice Pradel Chemosphere Sept2020 Fig2
Figure 2: Courbe de percée qui représente la concentration de particules sorties de la colonne de sable (C), divisé par la concentration initialement injectée (C0), en fonction du volume total de liquide qui a été élué.



Nos expériences révèlent que les modèles de nanoplastiques réalistes sont largement plus retenus dans le sable que les modèles sphériques. Deux phénomènes peuvent expliquer ce comportement :

1) Ils sont davantage coincés sur les aspérités du sable et entre les grains de sable et

2) Leurs formes irrégulières et assymétriques leur permettent d’avoir une multitude d’orientations possibles vis à vis du milieu poreux (contrairement aux spheres dont chaque face est identique aux autres). Donc, les modèles de nanoplastiques plus réalistes peuvent se réorienter physiquement pour trouver un équilibre énergétiquement favorable.

Cette étude souligne l’importance de choisir des modèles de nanoplastiques qui sont pertinents. En effet, beaucoup d’études qui utilisent des particules sphériques ont sous-estimé la capacité des nanoplastiques à s’accumuler dans des milieux poreux, tel que des sols, des sédiments et des aquifères.


Alice Pradel Chemosphere Sept2020 Fig2

Figure 3: Un des éléments du dispositif expérimental créé par l'équipe NBG (Nano-BioGéochimie) de Géosciences Rennes





Références:

  1. Ter Halle, A., Jeanneau, L., Martignac, M., Jardé, E., Pedrono, B., Brach, L., Gigault, J., 2017. Nanoplastic in the North Atlantic Subtropical Gyre. Environmental Science & Technology 51, 13689–13697. https://doi.org/10.1021/acs.est.7b03667
  2. Wahl, A., Le Juge, C., Davranche, M., El Hadri, H., Grassl, B., Reynaud, S., Gigault, J., 2021. Nanoplastic occurrence in a soil amended with plastic debris. Chemosphere 262, 127784. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127784



Référence
Pradel, A., Hadri, H. el, Desmet, C., Ponti, J., Reynaud, S., Grassl, B., Gigault, J., 2020. Deposition of environmentally relevant nanoplastic models in sand during transport experiments. Chemosphere 126912. doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126912




Contact OSUR
Alice Pradel (Géosciences Rennes) / @
Alain-Hervé Le Gall (OSUR multiCOM) / @